Name: a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy
Uploaded: 2015-05-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy at JoVE.com

The authors would like to thank John Kristensen and S&#248;ren Braad Andersen from the Department of Communication, Aarhus University Hospital, Denmark, for their exceptional help with filming and editing. Animal technician Diana Gyldenl&#248;ve and veterinarian Birgitte Kousgaard, Institute of Clinical Medicine Aarhus University Hospital, Denmark for assisting with animal care. This study was supported by the Lundbeck Foundation, the Laerdal Foundation for Acute Medicine, Central Denmark Region&#8217;s Research Foundation, Augustinus Foundation, Aase and Ejnar Danielsens Foundation, the Institute of Clinical Medicine Aarhus University Hospital, Br&#248;drene Hartmanns Foundation, Karen Elise Jensens Foundation, Fonden til L&#230;gevidenskabens Fremme, and Marie Dorthea og Holger From, Haderslevs Fond.

O presente protocolo foi aprovado pela Inspecção das Experiências com Animais da Dinamarca. Todos os animais de teste foram anestesiados durante os procedimentos. A reprodução deste protocolo deve ser realizado em conformidade com a ética e orientações nacionais de bem-estar animal, e aprovado por comitês de ética locais. 1. Os animais <ol><li> Leitões da raça Landrace Dinamarquês &lt;24 horas de idade, pesando aproximadamente 1.500 - 2.000 g. </li></ol> 2. Anestesia e Manutenção de Fluidos <ol><li> Prepare o equipamento necessário para a anestesia (Figura 1): Uma máscara para a administração do sevoflurano, compressas com álcool, cateter venoso periférico, elástico, seringas com solução salina, propofol (5 mg / kg), fentanil (10 ug / kg), e procaína benzilpenicilina (15.000 IU / kg). </li><li> Induzir a anestesia através da apresentação de 1-2% sevoflurano através de uma máscara de respiração. <ol><li> Avaliar a profundidade da anestesia por meio da avaliação para palpebral e retirada reflexes. Quando a certeza de que o porquinho é profundamente anestesiados, percutaneamente inserir um cateter intravenoso periférico na veia da orelha. </li><li> Para confirmar a permeabilidade do cateter intravenoso periférico, lave o cateter com 1-2 ml de solução salina estéril a 0,9%. Administrar as injecções de bolus de propofol (5 mg / kg) e de fentanilo (10 ug / kg). Após a administração da injecção de bolus limpar o cateter intravenoso uma segunda vez utilizando 1-2 ml de solução salina estéril a 0,9%. </li><li> Coloque as seringas com propofol (10 mg / ml) e o fentanilo (10 ug / ml) em duas bombas de infusão de seringa separadas. Conectar iv tubos das duas bombas de seringa a uma torneira de três vias juntar infusões em uma única linha que está ligada ao cateter intravenoso. Iniciar a infusão contínua iv de propofol (4-12 mg / kg / h) e de fentanilo (10 ug / kg / h). Uma vez infusões contínuas estão em execução, não dão mais injeções em bolus de propofol e fentanil. </li><li> Suspender a administração do anest gás sevofluranohesia. </li><li> Injectar benzilpenicilina procaína (15.000 UI / kg) via subcutânea ou intramuscular conforme as diretrizes locais para a profilaxia antibiótica. Repita diariamente. O vídeo mostra administração sc, em leitões que foi mostrado para resultar numa concentração plasmática mais elevada e maior meia-vida, quando comparado com a administração im. </li><li> Aplicar lubrificante olho pomada para evitar o ressecamento dos olhos. Puxe a pálpebra inferior para baixo com cuidado para formar uma abertura de bolso-like. Espremer uma pequena quantidade de pomada no interior do bolso. Fechar os olhos para distribuir pomada. Verifique para secura horária e reaplicar conforme necessário. </li><li> Iniciar uma infusão contínua de 5% de dextrose / 0,45% de NaCl IV a 10 ml / kg / h. Reduzir a taxa de 5 ml / kg / h durante e após a hipóxia. Ajuste a taxa de infusão para manter os níveis de glicose no sangue entre 2-10 mmol / L. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig1.jpg" /> Figure 1. Equipamentos para a anestesia e intubação. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 3. intubação e ventilação <ol><li> Prepara-se o equipamento necessário para intubação (Figura 1): O brometo de rocurónio (1 mg / kg) para o relaxamento muscular, uma linga (amarrar ambas as extremidades do mesmo quatro milímetros corda de nylon em conjunto para formar um círculo, conforme ilustrado na Figura 1) para a abertura da boca, um algodão derrubado do cotonete e laringoscópio com lâmina reta veterinária, spray de xilocaína (100 mg / ml), vários tubos endotraqueais porte, com manguito (tamanhos 3,0 milímetros, 2,5 milímetros, 2,0 mm), 500 ml balão auto-inflável (válvula de saco mascarar) para a ventilação, 2 ml para a inflação do manguito, e estetoscópio. </li><li> Entubar, seguindo os passos abaixo: <ol><li> Lugar leitão na posição supina apoiar o pescoço de cada lado para garantir um pas de laringe retassábio para intubação. </li><li> Estimar o comprimento do tubo endotraqueal através da medição da ponta do focinho até o entalhe do esterno (tipicamente cerca de 13 cm). </li><li> Lugar estilingue corda em torno do maxilar superior (voltado para baixo) e mantenha mandíbula e língua para cima para manter a boca aberta. </li><li> Administrar brometo de rocurónio (1 mg / kg) iv para induzir o relaxamento muscular. </li><li> Use laringoscopio para levantar a língua para cima. </li><li> Use o algodão derrubado do cotonete para libertar longo epiglote do leitão, que pode ser tanto retrovertido para o esôfago ou capturados por trás do palato mole. </li><li> Avançar laringoscópio para manter a epiglote levantou contra a base da língua permitindo visão completa das cartilagens aritenóides e cordas vocais. </li><li> Aplicar xilocaína spray (100 mg / mL) por via tópica na laringe para evitar espasmos da laringe. </li><li> Avançar tubo endotraqueal através das cordas vocais. Use um movimento de rotação para auxiliar a passagem das cartilagens traqueais estreitas. Acomodação tubo de antecedênciarding à distância pré-medido e se conectar a um balão auto-inflável (máscara de válvula de saco) para ventilação manual. Para ajudar a reduzir o atrito durante a intubação pulverizar o 1/3 distal do tubo endotraqueal com spray de xilocaína. </li><li> Para confirmar o posicionamento do tubo endotraqueal correto: observar para qualquer indicação de dificuldade respiratória, ausculate peito escuta para a entrada de ar bilateral em ambos os pulmões, confirmar visualmente a presença de condensação no aspecto proximal do tubo endotraqueal, e verificar a presença de final de carbono das marés dióxido com um detector de dióxido de carbono colorimétrica ou por expiratório CO 2 leitura no ventilador mecânico, se disponível. Fim normal de dióxido de carbono das marés é de cerca de 5%. Um valor superior a 2%, juntamente com uma forma de onda de aparência normal irá confirmar que o tubo endotraqueal está na traqueia. </li><li> Inflar o manguito do tubo endotraqueal para evitar a aspiração. Pressão de insuflação da braçadeira deve ser inferior a 25 cm de H 2 O para evitar danos isquémicos<html> para o tecido circundante. Segurando o tubo endotraqueal no lugar, enrole um pedaço de fita em volta do tubo, fechar a mandíbula e continuar gravando em torno do focinho para fixar o tubo no lugar. Puxe delicadamente o tubo para garantir que ele permanece no lugar. </li><li> Conecte tubo endotraqueal para ventilação mecânica. </li></ol></li><li> Ajuste as configurações do ventilador: a ventilação controlada a volume, volume corrente (TV): 10 ml / kg [ou pico de pressão inspiratória (PIP) 15 cm, com ventilação com pressão controlada]. Pressão expiratória positiva (PEEP): 5 cm. Relação I: E de 1: 2. Frequência respiratória: 35 (ajustar a taxa para manter a corrente final de CO 2 entre 4,5-5,5 kPa). </li></ol> 4. Acompanhamento e Corpo amostragem de fluidos <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig2.jpg" /> Figura 2. Equipamentos para monitoração.ank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <ol><li> Prepare o equipamento necessário para o acompanhamento (Figura 2): fita adesiva, lubrificante estéril, sonda para medição da temperatura retal contínua, eletrocardiograma (ECG) eletrodos, eletrodos oxímetro de pulso, de barbear, e EEG. <ol><li> Local sonda saturação numa pata traseira, lubrificar sonda de temperatura rectal e de encaixar 6 cm no recto, colocar aquecedor radiante sobrecarga e / ou aquecida colchão de ar inflável para manter a temperatura rectal ao nível fisiológico de 38,5-39 ° C, e o lugar de ECG eletrodos. </li><li> Coloque leitão na posição prona para raspar áreas de 1 cm x 1 centímetro para a colocação de eletrodos de agulha subcutâneos EEG; um na frente de cada orelha, eo eletrodo de referência na linha média, logo atrás dos olhos. Limpe o local do eletrodo com um algodão embebido em álcool, em seguida, insira o eletrodo por via subcutânea agulha. Eletrodos seguras com fita adesiva e retorno leitão à po supinasição. </li><li> Ligue monitor de aEEG. NOTA: A amplitude do EEG integrados é composto por um traço densa com margens superior e inferior. Margens inferior e superior neste modelo são tipicamente 15-50 mV, muitas vezes mais elevados do que o observado em crianças. Durante a hipóxia, é importante notar, que artefato do ECG podem falsamente elevar o traço aEEG. Medicamentos bolus (propofol ou fentanil) também podem suprimir temporariamente a traço aEEG e deve ser evitada, se possível, durante a experiência. A administração de drogas e eventos clínicos devem ser marcados para facilitar a interpretação do traçado aEEG. </li></ol></li><li> Prepare o equipamento necessário para a colocação de cateteres umbilicais arterial central para monitorização da pressão arterial e coleta de sangue (Figura 3): luvas estéreis, drapeados estéril, bisturi, compressas com álcool, toalhetes estéreis, cateter da veia umbilical (5 Fr), cateter de artéria umbilical (3,5 Fr ), sutura definido com uma pinça, micro pinça curva, tesouras, porta-agulhas e fios de sutura (por exemplo, o tamanho 3-0), remendo adesivo transparente, 5 ml seringas para coleta de sangue. </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig3.jpg" /> Figura 3. Equipamento para linhas umbilicais e coleta de sangue. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <ol start="3"><li> Esterilizar e armar a área ao redor do umbigo. Usar um bisturi para cortar o cordão umbilical tão perto quanto possível da pele. Se este não expõe os vasos umbilicais no leitão anestesiado, cortar a pele umbilical 2 mm abaixo do cordão umbilical para expor os navios. Identificar as duas pequenas artérias umbilical e a uma maior veia umbilical (Figura 4). </li><li> Use micro fórceps curvo para dilatar a artéria (Figura 4) e inserir o cateter arterial umbilical(3,5 Fr). Estimativa comprimento de inserção no cm a 3 x peso (kg) + 10 (fórmula empírica com base no posicionamento correto na aorta descendente acima artérias renais na autópsia). </li><li> Coloque um segundo cateter 5 Pe 5 centímetros para a veia umbilical (Figura 4). Verifique a colocação do cateter intravascular pelo retorno do sangue. Cateteres Seguros pela colocação de uma sutura em bolsa ao redor do umbigo, passe a sutura termina em torno de cada um dos cateteres umbilicais e dê um nó. Cubra com cateteres de vestir adesiva transparente. </li><li> Recolha de amostras de sangue em pontos de tempo pré-determinado: 1) imediatamente antes da hipoxia, 2) 30 min em insulto hipóxico 3) no final de 45 minutos a hipóxico insulto 4) 2 h após o insulto hipóxico. Dependendo da finalidade da experiência outros pontos de tempo para as amostras de sangue podem ser escolhidos. </li><li> Use gasometria arterial a partir de amostras de sangue colhidas durante a hipóxia para verificar alterações de gases sangüíneos provocados por hipóxia-isquemia (Tabela 1). Note-se que leitões têm um baixo nível de hemoglobinat nascimento (cerca de 8 g / dL) e pode tornar-se anêmico de coleta de sangue freqüentes. Retirar a menos de 2 ml de sangue / kg de peso corporal por sorteio, a menos de 5 ml de sangue / kg de peso corporal dentro de 24 horas e aderir às diretrizes locais para coleta de sangue. Sinais de anemia incluem a diminuição do hematócrito e taquicardia. </li><li> Conecte linha arterial para um monitor para continua monitorização da pressão arterial intra-arterial (PAM). Use linha venosa para administração de líquidos e medicamentos. </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig4.jpg" /> Figura 4. Os navios de umbilicais. Veia umbilical (à direita) e uma das duas artérias umbilicais (esquerda). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 5. A hipoxia <ol><li> Aguarde 60 minutos após a conclusão de monitoramento. Induzir hipóxia por mudar para um O 4% 2 </sub&gt; / 96% N2 mistura de gás. Monitorar os parâmetros vitais e aEEG de perto e continuar hipoxia durante 45 min. </li><li> Uma vez que o rastreio aEEG é plana (margem superior &lt;7 mV), ajustar a oxigenação por alteração da fracção de oxigénio inspirada (FiO 2) e a pressão da via aérea ao nível mais elevado 2 FiO mantendo um traço plano aEEG de acordo com o fluxograma mostrado na Figura 5 significa. Alvo para PSM inferiores a 70% da linha de base durante pelo menos 10 minutos e, se necessário FiO2 inferior para garantir a hipotensão e isquemia. O nível de hipotensão descrito foi previamente demonstrado por outros 19,13,30 para produzir lesão hipóxico-isquémica do cérebro relevantes. </li><li> Em caso de hipotensão grave (PAM &lt;25 mm Hg) tratar por passos como se segue: resumidamente aumentar FiO2 por 1-5%, bolus solução salina (10 ml / kg), infusão de dopamina (5-20 mg / kg / min), e infusão de noradrenalina (20 ng-1 ng / kg / min). </li><li> Em caso de convulsões com duração&gt; 10 min (clônicas, tônicas or convulsões mioclónicos, tipicamente focal ou como indicado por alterações súbitas na amplitude aEEG) tratar por passos com (permitindo 30 min antes de prosseguir para a próxima injecção): bolus lento de fenobarbital iv de 20 mg / kg, repetir fenobarbital iv de 20 mg / kg, e midazolam iv de 0,5 mg / kg. <ol><li> Se apreensões desenvolver e estão sem resposta ao tratamento medicamentoso está indicado a eutanásia. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig5.jpg" /> Figura 5. A hipóxia-isquemia fluxograma. Fluxograma mostrando ajustes na oxigenação (F i O 2 e P aw) de acordo com a resposta aEEG. Pressão das vias aéreas (P aw) médio foi ajustado mudando PIP / TV (inferior PIP dá inferior aw P) e frequência respiratória (RR inferior dá inferior aw P). Alvo aEEG = margem superior do traço &lt;5 mV e menor margem de vestígios&gt; 3 mV (média de 4 mV). Alvofreqüência cardíaca (FC) =&gt; 80. Alvo pressão arterial média (PAM) = MABP&gt; 25. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Sobrevivência 6. 72 hr <ol><li> Monitorar o leitão de perto após o insulto hipóxico e, gradualmente, reduzir as taxas de infusão de propofol e fentanil. Extubar no ponto em que o animal está a respirar voluntariamente. </li><li> Durante o período de sobrevivência, manter leitões em um biotério com relógio de 24 horas por pessoal treinado nos cuidados intensivos e monitorização. Administrar infusões de glicose iv 20 ml / kg de 2-3 horas. Em 26-48 horas após hipóxia-isquemia uso de mamadeira parcial pode ser iniciado. Aspiração para a traquéia e os pulmões pode ocorrer por uso de mamadeira, se o reflexo de vômito não está presente. </li><li> Caso seja relevante para o experimento, avaliar o estado neurológico utilizando sistema de pontuação desenvolvido pela Thoresen et al., Descrito emdetalhe na publicação original 17. </li></ol> Avaliação 7. Resultado <ol><li> Após 72 horas, anestesiar e ventile novamente como descrito no ponto 2 e 3. Execute ressonância magnética com modalidades de imagem relevantes descritos por Munkeby et al 31 e os outros dois. </li><li> No final da experiência leitões eutanásia com uma dose letal de pentobarbital (5 g / kg iv). </li><li> Preparar o cérebro para exame de acordo com o objetivo da experiência. <ol><li> Para histologia cérebro no tecido fixado em formalina:.. Usar perfusão cardíaca com paraformaldeído 4% em PBS, seguido de dissecção e pós-fixação em paraformaldeído como descrito por Robertson et al 2, Chakkarapani et al 1 ou Liu et al 18 ou remover o cérebro e imergir em paraformaldeído a 4%, tal como descrito por Andresen et al. 32 </li><li> Para a análise exigindo tecido snap-congelado (por exemplo, RNAanálise ou ensaios de actividade da enzima 33):. Remover o cérebro, dissecar regiões cerebrais de interesse e snap-congelar blocos de tecido de no máximo 1 cm x 1 cm de nitrogênio líquido, como descrito por Munkeby et al 33 </li></ol></li></ol>

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	<li>Chakkarapani, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenon+enhances+hypothermic+neuroprotection+in+asphyxiated+newborn+pigs.">Xenon enhances hypothermic neuroprotection in asphyxiated newborn pigs.</a> Annals of. 68, 330-341 (2010).</li><li>Robertson, N. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Melatonin+augments+hypothermic+neuroprotection+in+a+perinatal+asphyxia+model.">Melatonin augments hypothermic neuroprotection in a perinatal asphyxia model.</a> Brain : a journal of neurology. 136, 90-105 (2013).</li><li>Lawn, J. 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H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resuscitation+with+21+or+100%+oxygen+in+hypoxic+nicotine-pretreated+newborn+piglets:+possible+neuroprotective+effects+of+nicotine.">Resuscitation with 21 or 100% oxygen in hypoxic nicotine-pretreated newborn piglets: possible neuroprotective effects of nicotine.</a> Neonatology. 93, 36-44 (2008).</li><li>Karlsson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+hypothermia+as+selective+head+cooling+or+whole+body+cooling+does+not+protect+brain+or+body+in+newborn+pig+subjected+to+hypoxia-ischemia.">Delayed hypothermia as selective head cooling or whole body cooling does not protect brain or body in newborn pig subjected to hypoxia-ischemia.</a> Pediatric research. 64, 74-78 (2008).</li><li>Kovacs, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asphyxia-induced+release+of+alpha-melanocyte-stimulating+hormone+in+newborn+pigs.">Asphyxia-induced release of alpha-melanocyte-stimulating hormone in newborn pigs.</a> Peptides. 22, 1049-1053 (2001).</li><li>Varvarousi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asphyxial+cardiac+arrest,+resuscitation+and+neurological+outcome+in+a+Landrace/Large-White+swine+model.">Asphyxial cardiac arrest, resuscitation and neurological outcome in a Landrace/Large-White swine model.</a> Laboratory animals. 45, 184-190 (2011).</li><li>Tammela, O., Pastuszko, A., Lajevardi, N. 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H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+piglet+model+for+detection+of+hypoxic-ischemic+brain+injury+with+magnetic+resonance+imaging.">A piglet model for detection of hypoxic-ischemic brain injury with magnetic resonance imaging.</a> Acta radiologica. 49, 1049-1057 (2008).</li><li>Andresen, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Newborn+piglets+exposed+to+hypoxia+after+nicotine+or+saline+pretreatment:+long-term+effects+on+brain+and+heart.">Newborn piglets exposed to hypoxia after nicotine or saline pretreatment: long-term effects on brain and heart.</a> J Matern Fetal Neonatal Med. 22, 161-168 (2009).</li><li>Munkeby, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resuscitation+with+100%+O2+increases+cerebral+injury+in+hypoxemic+piglets.">Resuscitation with 100% O2 increases cerebral injury in hypoxemic piglets.</a> Pediatric research. 56, 783-790 (2004).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Devido à sua complexidade, o modelo descrito só pode ser implementada em instalações credenciadas e com experiência em pesquisa animal. Aprovação por comitês de ética locais deve ser obtida antes do início dos experimentos, e bem-estar animal ideal deve ser garantida em todos os momentos. Como o modelo baseia-se na sobrevivência dos animais do teste, é importante que um ambiente estéril é mantida durante procedimentos invasivos para prevenir infecções. A escolha da anestesia é importante, pois a maioria se não todas as drogas anestésicas tem potenciais propriedades neuroprotectoras. As diferenças nos resultados entre os modelos publicados anteriormente pode ter sido devido em parte às diferenças anestésicos usados, tais como o halotano ou propofol 17,19. Este é um ponto que raramente é abordado na literatura, como a anestesia não pode ser omitido e há uma escassez de evidências que seria aplicável a este modelo. Nossa abordagem pragmática é usar como poucos differenanestésicos t quanto possível, que é o sevoflurano é utilizado apenas brevemente, em seguida, sobre o propofol e fentanil são infundidos continuamente. Em nossos experimentos bolus medicação afetar o aEEG transitoriamente, enquanto permanecer dentro dos limites especificados para perfusão contínua não faz. Ao testar tratamentos neuroprotetores viés é evitado pelo uso de um design ensaio randomizado. O passo mais crítico no modelo é o estabelecimento do insulto hipóxico-isquêmica, como o objetivo principal é o de induzir uma moderada ao insulto hipóxico-isquêmica grave e, ao mesmo tempo, garantir a sobrevivência animal. A qualidade única deste modelo HIE é a capacidade de acomodar as diferentes respostas biológicas à hipóxia de animal para animal. Titulação da entrega de oxigénio para a maior fracção possível, resultando em um comprimido aEEG (&lt;7 mV), permite ajustes de acordo com a tolerância piglet&#39;s cada indivíduo a hipóxia, assegurando assim uma elevada taxa de sobrevivência máximo combinado com neurologlesão iCal 19. A duração do traço plano aEEG durante a 45 min de hipóxia devem ser comparados com o grau de lesão histopatológica para avaliação e otimização de gravidade da lesão. Outros pesquisadores que utilizam o modelo, foram classificados de forma semelhante o insulto hipóxico-isquêmica de leve a grave, dependendo da duração da supressão aEEG. Como convulsões neste modelo anteriormente foram mostrados para correlacionar com a gravidade da lesão cerebral na histopatologia 17 com pouco potencial tratamento, recomendamos um nível de gravidade hipóxia-isquemia não produzindo convulsões. A maioria dos estudos que utilizam o modelo de HIE leitão incluem 10 min de baixo MABP (PAM &lt;70% da linha de base) 19. Björkman et ai. descobriram que, se a entrega de oxigénio variou durante a hipóxia, o grau de lesão cerebral foi independente do período de tempo a PSM era inferior a 35 mm Hg, 19. Experiências-piloto realizado no estabelecimento do atual modelo HIE, revelou que sustained hipotensão onde MABP foi menor que 25 mm Hg foi associada com lesão cerebral grave e trace permanentemente plana aEEG. Assim, deve ser assegurada uma resposta imediata a hipotensão severa para evitar extensa isquemia cerebral seguido de morte cerebral. O período pós-hipóxica também é crítica. Muitos estudos anteriores reoxigenadas animais do estudo através da utilização de 100% de oxigénio, o qual é conhecido por exacerbar lesão cerebral.

A asfixia perinatal é uma condição aguda e freqüentemente imprevisíveis associado com encefalopatia hipóxico-isquêmica (HIE). O objetivo geral deste protocolo é demonstrar um modelo de sobrevivência dos leitões de encefalopatia hipóxico-isquêmica perinatal. Este modelo pode ser usado para investigar o efeito de vários graus de hipóxia-isquémia no cérebro neonatal e de tratamentos experimentais em neuropatologia, imagem por ressonância magnética e espectroscopia (MRI e de MRS) e biomarcadores em fluidos corporais tais como sangue, fluido cerebroespinal e urina . O modelo também se mostrou útil para investigar o sistema cardiovascular, sistema respiratório, do rim e do fígado, os quais são afectados em hipóxia-isquémia global. A asfixia perinatal é o resultado de intraparto comprometida suprimento de oxigênio ou no período pós-parto imediato. Intraparto eventos hipóxico respondem por 0,66 milhões de mortes no mundo a cada ano, cerca de um quarto de 2,9 mill do mundoiões de óbitos neonatais em 2012 3. Em 2010 1.150.000 bebês foram estimados para ter desenvolvido encefalopatia neonatal após a asfixia nascimento 4. HIE definido como encefalopatia em crianças nascidas depois de 34 semanas de gestação ocorre em 1-3 / 1.000 nascidos vivos 5 do mundo industrializado e até 8,5 / 1.000 nascidos vivos em países em desenvolvimento 4. O risco de morte é 10-60%, e o risco de deficiência neurológica em sobreviventes de 30-100% 6,7. 50,2 milhões de anos de vida ajustados por incapacidade (DALY) são atribuídos aos eventos de hipóxia intraparto 4. Actualmente, o único tratamento que não seja favorável para HIE é a hipotermia pós-hipóxica. Assim, os avanços em procedimentos de diagnóstico e estratégias de tratamento são essenciais para melhorar a gestão dos HIE 8. Melhorias no prognóstico após asfixia e gestão de lesão cerebral neonatal perinatal são baseados em expandir o conhecimento dos mecanismos da doença subjacente umad tratamentos possíveis. Os modelos animais de HIE são particularmente úteis como eventos clínicos diferentes pode levar a HIE e a incidência em qualquer centro de nascimento único é baixo 5. Uma configuração experimental em que a influência da variação biológica pode ser minimizado, é essencial ao testar as novas ferramentas de prognóstico e de diagnóstico e as estratégias de tratamento. Um modelo animal deve aproximar-se da situação clínica, tanto quanto possível, contribuindo, assim, para a compreensão dos mecanismos patológicos subjacentes da lesão induzida e o processo dinâmico envolvidos na doença e IT&#39;S resultado 9. Modelos animais de HIE neonatal incluíram um número de espécies, incluindo roedores, cordeiro e de suínos. Em comparação, a leitões recém-nascido tem maior semelhança com um recém-nascido humano com respeito ao tamanho, sistema cardiovascular 10 e maturidade cerebral no momento da entrega 11,12. Monitoramento, instrumentação e avaliação de resultados no modelo de leitão é semelhante ao that usado no cuidado clínico de recém-nascidos com EHI. Por conseguinte, existe um elevado grau de tradução para o cuidado recém-nascido a partir deste modelo. Leitões modelos de hipóxia perinatal e HIE são usados ​​por muitos grupos e variam em uma série de áreas 13. De acordo com o objectivo da experiência, muita atenção deve ser dada à escolha de medicamentos método de indução de hipóxia-isquemia, método de controlar a duração e gravidade insulto, reanimação pós-insulto e cuidado, e avaliação dos resultados,. Para evitar viés de um projeto de estudo randomizado deve sempre ser utilizado em estudos de intervenção. O método aplicado quando indução de lesão hipóxico-isquêmica é importante. Hipoxia global levando a HIE muitas vezes resulta em falha de múltiplos órgãos envolvendo cérebro, coração, pulmões, rins e fígado. Dependendo dos resultados avaliados, modelos de HIE deve basear-se em hipoxia e isquemia global, em vez de confiar em isquemia focal, por exemplo., Por ligação de carroartérias otid 14. Um estudo recente aplicou uma combinação de hipóxia (FiO2 12%) e a compressão da artéria carótida, mantendo a pressão sanguínea arterial média&gt; 40 mm Hg 2. Outro grupo hipóxia induzida global de 8% O 2 até que o excesso de base negativa&gt; 20 mmol / L ou a pressão arterial (PAM) &lt;15 mm Hg dizer, e se sacrificaram os animais em 4 h 15. A hipoxia foi também titulado pelo débito cardíaco (a 30-40% da linha de base), a PSM (a 30-35 mm Hg) e o pH arterial (6,95-7,05) 16. Todos os modelos de hipóxia-isquemia global titulado por aEEG supressão semelhante à apresentada no presente relatório, têm demonstrado que é clinicamente encefalopatia, electrofisiologicamente, e neuropatologicamente comparável à condição encontrada no bebê asfixiado termo 17,18. O grau de HIE induzida é essencial. Um modelo animal útil de HIE também deve permitir o teste do novo diagnóstico procedimentos e opções de tratamento. Para permitir isso, os modelos devem induzir HIE moderada onde há um potencial tratamento como lesão cerebral grave, com pouco ou nenhum potencial tratamento seria menos relevante ao avaliar novos tratamentos. A tolerância à hipóxia varia consideravelmente entre os animais de teste. Estudos anteriores mostraram que uma lesão cerebral mais consistente pode ser conseguida e que mais animais sobreviver 17,19 por individualizar a hipoxia induzida de acordo com a resposta de cada leitão cerebral avaliada pela amplitude integrado electroencefalográfica (aEEG) em vez de utilizar um conjunto FiO valor 2 ao longo do evento hipóxico. A duração da supressão aEEG se correlaciona com o grau de lesão cerebral, com algumas alterações histopatológicas em &lt;20 min a supressão aEEG convulsões graves e crescentes em&gt; 45 min supressão aEEG. Uma revisão recente de tratamentos neuroprotetores para HIE identificou a necessidade de modelos de sobrevivência permitindo meas resultado comportamentalUres em modelos animais 20. Existem inúmeras vantagens do modelo leitão HIE apresentados. Baseia-se uma espécie em que os resultados são altamente propensos a traduzir a fisiologia humana. Modelos de hipóxia-isquemia global falência de múltiplos órgãos e titulação de hipóxia-isquemia por aEEG induz um grau consistente de lesão cerebral com desfechos clínicos relevantes de sobrevivência de tal forma que os biomarcadores, ressonância magnética e comportamento pode ser avaliado em momentos relevantes. Leitão modelos de asfixia perinatal e HIE não só contribuiu de forma significativa para uma visão atual para HIE fisiopatologia, mas também têm precedido com sucesso os ensaios clínicos, em última análise, resultando em novos tratamentos em seres humanos. Estudos modelo de leitões desempenhou um papel chave no estabelecimento de hipotermia como um tratamento para HIE 21, e são utilizados na investigação reanimação neonatal 22. Vários grupos têm usado modelos de leitões ao realizar pesquisa dentro asfixia e HIE, umd estudos incluem hipotermia 23, hormônio alfa-melanócito-estimulante 24, parada cardíaca 25, a tirosina hidroxilase 26, exposição repetida hipóxico 27, a atividade do receptor NMDA 14, e espectroscopia de infravermelho próximo 28. O modelo de HIE leitão apresentada neste relatório é tecnicamente desafiador para trabalhar, como pequenos ajustes durante o curso do processo pode resultar em demasiado branda ou muito grave lesão cerebral 29,2. Descobrimos que a literatura existente carecia de detalhes suficientes para reproduzir modelos previamente publicados. Assim, nós aqui demonstrar cada etapa dos procedimentos técnicos necessários para o estabelecimento de um leitão modelo de sobrevida de 72 horas neste relatório, permitindo aos investigadores para estabelecer este modelo avançado para o estudo do HIE.

<table><tbody><tr><td>Warm-touch-pediatric blanket</td><td>Covidien</td><td>5030840</td><td></td></tr><tr><td>Adhesive Apertrue Drape</td><td>Barrier</td><td>915447</td><td></td></tr><tr><td>Utility Drape (sterile) 75x80 cm</td><td>Barrier</td><td>800530</td><td></td></tr><tr><td>Neoflon</td><td>BD - Luer</td><td>391350</td><td></td></tr><tr><td>Laryngoscope</td><td>Miller</td><td>85-0045</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 2.5 mm&amp;nbsp;</td><td>Covidien</td><td>111-25</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 3.0 mm with cuff</td><td>Unomedical</td><td>MM61110030</td><td></td></tr><tr><td>Endotracheal tube 3.5 mm with cuff</td><td>Unomedical</td><td>MM61110035</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia machine</td><td>GE Healthcare</td><td>1009-9002-000</td><td></td></tr><tr><td>EEG - electrodes/disposable subdermal needle electrode</td><td>Cephalon</td><td>ACCE120550</td><td></td></tr><tr><td>ECG - electrodes</td><td>medtronic</td><td>3010107-003</td><td></td></tr><tr><td>ECG-electrodes for MR</td><td>philips</td><td>ACCE120550</td><td></td></tr><tr><td>Arterial blood sampler - aspirator</td><td>Radiometer medical ApS</td><td>956552</td><td></td></tr><tr><td>Polyurethane Umbilical vein catheter (5 Fr/Ch)</td><td>Covidien</td><td>8888160341</td><td></td></tr><tr><td>Polyurethane Umbilical vein catheter (3,5 Fr/ch)</td><td>Covidien</td><td>8888160333</td><td></td></tr><tr><td>Suture set (size 3-0)</td><td>Covidien</td><td>8886 623341</td><td></td></tr><tr><td>BD Spinal needle 0.7x38mm</td><td>BD needles</td><td>405254</td><td></td></tr><tr><td>Gas with 96% Nitrogen / 4% oxygen</td><td>Air Liquide</td><td>made on order</td><td></td></tr><tr><td>NeuroMonitor (CFM) system</td><td>Natus Medical Incorporated</td><td>OBM70002</td><td></td></tr></tbody></table>

a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy

Asfixia durante o parto, o que faz com encefalopatia hipóxico-isquêmica (HIE), responde por 0,66 milhões de mortes no mundo a cada ano, cerca de um quarto dos 2,9 milhões de mortes neonatais no mundo. Modelos animais de HIE têm contribuído para a compreensão da fisiopatologia no HIE, e puseram em evidência o processo dinâmico que ocorrer em lesão cerebral por asfixia perinatal. Assim, os estudos em animais sugeriram um tempo de janela para estratégias de tratamento pós-insulto. A hipotermia foi testado como um tratamento para HIE em modelos pdiglet e subsequentemente mostrado eficaz em estudos clínicos. Variações do modelo ter sido aplicada no estudo de métodos neuroprotectores adjuvantes e estudos de leitões de xénon e melatonina levaram a fase clínica I e II ensaios 1,2. O modelo porquinho HIE é ainda utilizado para estudos hemodinâmicos e resuscitation- neonatal, bem como em investigações de hipoxia cerebral em um nível celular. No entanto, é um desafio técnicomodelo e variações no protocolo pode resultar ou demasiado leves ou demasiado grave lesão cerebral. Neste artigo, demonstramos os procedimentos técnicos necessários para o estabelecimento de um modelo estável de leitão HIE neonatal. Em primeiro lugar, o leitão recém-nascido (&lt;24 horas de idade, peso médio 1500 g) é anestesiado, entubado, e monitorados em uma instalação comparável à encontrada em uma unidade de terapia intensiva neonatal. Hipóxia-isquémia global é induzida através da redução da fracção de oxigénio inspiratório para atingir hipoxia global, isquemia através de hipotensão e um traço EEG de amplitude plana integrada (aEEG) indicativo de hipoxia cerebral. A sobrevivência é promovida através do ajuste oxigenação de acordo com a resposta aEEG e pressão sanguínea. Lesão cerebral é quantificado pela histopatologia e ressonância magnética após 72 horas.

Os efeitos da hipóxia-isquémia no cérebro que ocorrem durante o insulto induzida são documentados por gravar o rastreio aEEG. Um representante aEEG traço é mostrado na Figura 6. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/52454/52454fig6.jpg" /> Figura 6. Representante traço aEEG. Baixa amplitude devido à hipóxia-isquemia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Os valores extremos de pH, excesso de base e lactato durante a hipóxia são gravadas juntamente com a freqüência cardíaca e pressão arterial. Pontuação neurologia clínica é realizada 17. Dados a partir de um animal experimental com uma duração de 38 min de baixa amplitude aEEG e um insulto levando a HIE com pH baixo e hipotensão relativa, são mostradas na tabela 1. <table border="0" cellpadding = &quot;0&quot; cellspacing = &quot;0&quot;&gt; <tbody><tr><td> aEEG &lt;7uV (min) </td><td> baixo pH durante insulto </td><td> Baixo excesso de base durante insulto </td><td> Alta de lactato durante insulto </td><td> MABP linha de base </td><td> MABP alta </td><td> MABP baixo </td><td> HR alta </td><td> HR baixa </td></tr><tr><td> 37,5 </td><td> 6,93 </td><td> -19,80 </td><td> 19 </td><td> 48 </td><td> 72 </td><td> 33 </td><td> 219 </td><td> 162 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Os dados fisiológicos representativos. Por um leitão com 38 min de aEEG &lt;7 mV os valores extremos de pH, excesso de base, lactato, freqüência cardíaca (FC) e pressão arterial (PAM) no prazo de 45 min de hipóxia são listados. RM a 72 horas pode revelar lesão dependendo das modalidades utilizadas. A Figura 7 mostra uma imagem de ressonância magnética ponderada T2 com lesão hipóxico-isquémica. <img alt = &quot;Figura 7&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 52454 / 52454fig7.jpg&quot; /&gt; Imagem T2-wighted Figura 7. Representante T2 ponderada MRI imagem. No plano axial, 72 horas após a hipóxia-isquemia. Intensidade de sinal normal dentro do mesencéfalo, ponte e bulbo. Difundir intensidade de sinal anormal em toda a substância branca em ambos os hemisférios. A ressonância magnética ponderada em T2 mostra lesões correspondentes a difundir infarto isquêmico. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> H &amp; E coloração mostra lesão neuronal como visto em hematoxilina e eosina. Diferentes grupos têm publicado vários sistemas de pontuação para quantificar o grau de lesão histológica de cada um intervalo de escala de 0-4 17 0,5 ou uma escala de 0-9 para 5 regiões cerebrais diferentes, com uma pontuação máxima de prejuízo de 45 13. Figura 8. histopatologia Representante. Imagem do microscópio de luz com hematoxilina e eosina. Neurônios danificados são eosinofílica com um pequeno núcleo (setas). A imagem foi capturada em 200x ampliação. Barra de escala = 50 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52454/52454fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Resultado esperado a partir do modelo: estudos previamente publicados usando modelos comparáveis ​​resultaram em cerca de 20% leitões mortos, 10%, sem lesões e 70% sobrevivem com lesões cerebrais 19. Estes estudos correlacionam-se bem com os nossos achados. Multi manifestos lesão de órgão por 1) acidose láctica 2) anúria (lesão renal) 3) hipotensão (lesão cardíaca isquêmica) e pode ser verificada por inspeção visual e histopatologia de órgãos post mortem. Neste modelo, a disfunção cardíacatem sido demonstrado por aumento da troponina T e lesões isquêmicas cardíacas no exame cardíaco 18. Os sinais clínicos de encefalopatia pode ser quantificada por pontuação neurológica e incluem mudanças na respiração, consciência, orientação, caminhadas, tom, nível de atividade, Chupar, vocalização ea presença de movimentos patológicos como descrito por outros 17.

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A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

Hypoxic-ischemic encephalopathy following perinatal asphyxia can be studied using animal models. We demonstrate the procedures necessary for establishing a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy.

Um Modelo de Leitão Neonatal encefalopatia hipóxico-isquêmica

Birth asphyxia, which causes hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE), accounts for 0.66 million deaths worldwide each year, about a quarter of the ...

a-piglet-model-of-neonatal-hypoxic-ischemic-encephalopathy

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

19.6K visualizações.  Institute of Clinical Medicine, Aarhus University Hospital. Hypoxic-ischemic encephalopathy following perinatal asphyxia can be studied using animal models. We demonstrate the procedures necessary for establishing a piglet model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. 

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Mouse Models of Periventricular Leukomalacia

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature infants and the most common antecedent of cerebral palsy. PVL is characterized by periventricular white matter damage with prominent oligodendroglial injury. Hypoxia/ischemia with or without systemic infection/inflammation are the primary causes of PVL. We use P6 mice to create models of neonatal brain injury by the induction of hypoxia/ischemia with or without systemic infection/inflammation with unilateral carotid ligation followed by exposure to hypoxia with or without injection of the endotoxin lipopolysaccharide (LPS). Immunohistochemistry of myelin basic protein (MBP) or O1 and electron microscopic examination show prominent myelin loss in cerebral white matter with additional damage to the hippocampus and thalamus. Establishment of mouse models of PVL will greatly facilitate the study of disease pathogenesis using available transgenic mouse strains, conduction of drug trials in a relatively high throughput manner to identify candidate therapeutic agents, and testing of stem cell transplantation using immunodeficiency mouse strains.

We established mouse models of periventricular leukomalacia (PVL), the predominant brain injury in premature infants characterized by periventricular white matter lesions. Hypoxia/ischemia with/without systemic infection are the primary causes of PVL. Unilateral carotid ligation and hypoxia exposure with/without lipopolysaccharide injection creates PVL-like lesions in P6 mice.

Modelos de mouse de leucomalácia periventricular

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature ...

Neurociência

A Swine Model of Neonatal Asphyxia

Annually more than 1 million neonates die worldwide as related to asphyxia. Asphyxiated neonates commonly have multi-organ failure including hypotension, perfusion deficit, hypoxic-ischemic encephalopathy, pulmonary hypertension, vasculopathic enterocolitis, renal failure and thrombo-embolic complications. Animal models are developed to help us understand the patho-physiology and pharmacology of neonatal asphyxia. In comparison to rodents and newborn lambs, the newborn piglet has been proven to be a valuable model. The newborn piglet has several advantages including similar development as that of 36-38 weeks human fetus with comparable body systems, large body size (&tilde;1.5-2 kg at birth) that allows the instrumentation and monitoring of the animal and controls the confounding variables of hypoxia and hemodynamic derangements.
We here describe an experimental protocol to simulate neonatal asphyxia and allow us to examine the systemic and regional hemodynamic changes during the asphyxiating and reoxygenation process as well as the respective effects of interventions. Further, the model has the advantage of studying multi-organ failure or dysfunction simultaneously and the interaction with various body systems. The experimental model is a non-survival procedure that involves the surgical instrumentation of newborn piglets (1-3 day-old and 1.5-2.5 kg weight, mixed breed) to allow the establishment of mechanical ventilation, vascular (arterial and central venous) access and the placement of catheters and flow probes (Transonic Inc.) for the continuously monitoring of intra-vascular pressure and blood flow across different arteries including main pulmonary, common carotid, superior mesenteric and left renal arteries. Using these surgically instrumented piglets, after stabilization for 30-60 minutes as defined by Z&lt;10% variation in hemodynamic parameters and normal blood gases, we commence an experimental protocol of severe hypoxemia which is induced via normocapnic alveolar hypoxia. The piglet is ventilated with 10-15% oxygen by increasing the inhaled concentration of nitrogen gas for 2h, aiming for arterial oxygen saturations of 30-40%. This degree of hypoxemia will produce clinical asphyxia with severe metabolic acidosis, systemic hypotension and cardiogenic shock with hypoperfusion to vital organs. The hypoxia is followed by reoxygenation with 100% oxygen for 0.5h and then 21% oxygen for 3.5h. Pharmacologic interventions can be introduced in due course and their effects investigated in a blinded, block-randomized fashion.

Large animal models have good translational values in the examination of physiology and pharmacology of neonatal asphyxia. Using newborn piglets, we develop an experimental protocol to simulate neonatal asphyxia which has advantages of studying the systemic and regional hemodynamics, oxygen transport with biochemical and pathologic pathways and correlations.

Um Modelo de Suínos de asfixia neonatal

Annually more than 1 million neonates die worldwide as related to asphyxia. Asphyxiated neonates commonly have multi-organ failure including hypotension, ...

Medicina

The Hypoxic Ischemic Encephalopathy Model of Perinatal Ischemia

Hypoxic-Ischemic Encephalopathy (HIE) is the consequence of systemic asphyxia occurring at birth. Twenty five percent of neonates with HIE develop severe and permanent neuropsychological sequelae, including mental retardation, cerebral palsy, and epilepsy. The outcomes of HIE are devastating and permanent, making it critical to identify and develop therapeutic strategies to reduce brain injury in newborns with HIE. To that end, the neonatal rat model for hypoxic-ischemic brain injury has been developed to model this human condition. The HIE model was first validated by Vannucci et al 1 and has since been extensively used to identify mechanisms of brain injury resulting from perinatal hypoxia-ischemia 2 and to test potential therapeutic interventions 3,4. The HIE model is a two step process and involves the ligation of the left common carotid artery followed by exposure to a hypoxic environment. Cerebral blood flow (CBF) in the hemisphere ipsilateral to the ligated carotid artery does not decrease because of the collateral blood flow via the circle of Willis; however with lower oxygen tension, the CBF in the ipsilateral hemisphere decreases significantly and results in unilateral ischemic injury. The use of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to stain and identify ischemic brain tissue was originally developed for adult models of rodent cerebral ischemia 5, and is used to evaluate the extent of cerebral infarctin at early time points up to 72 hours after the ischemic event 6. In this video, we demonstrate the hypoxic-ischemic injury model in postnatal rat brain and the evaluation of the infarct size using TTC staining.

The postnatal rat model for hypoxic-ischemic brain injury is a well-established model of human neonatal hypoxic ischemic encephalopathy (HIE). In this article, we describe the model of HIE in post-natal rat pups.

O Modelo de encefalopatia hipóxico isquêmica Perinatal da Isquemia

Hypoxic-Ischemic Encephalopathy (HIE) is the consequence of systemic asphyxia occurring at birth. Twenty five percent of neonates with HIE develop severe ...

Biologia

Modeling Encephalopathy of Prematurity Using Prenatal Hypoxia-ischemia with Intra-amniotic Lipopolysaccharide in Rats

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best advance translational objectives and uncover new therapeutic strategies for brain injury associated with preterm birth, preclinical models of EoP must include similar mechanisms of prenatal global injury observed in humans and involve multiple components of the maternal-placental-fetal system. Ideally, models should produce a similar spectrum of functional deficits in the mature animal and recapitulate multiple aspects of the pathophysiology. To mimic human systemic placental perfusion defects, placental underperfusion and/or chorioamnionitis associated with pathogen-induced inflammation in early preterm birth, we developed a model of prenatal transient systemic hypoxia-ischemia (TSHI) combined with intra-amniotic lipopolysaccharide (LPS). In pregnant Sprague Dawley rats, TSHI via uterine artery occlusion on embryonic day 18 (E18) induces a graded placental underperfusion defect associated with increasing CNS damage in the fetus. When combined with intra-amniotic LPS injections, placental inflammation is increased and CNS damage is compounded with associated white matter, gait and imaging abnormalities. Prenatal TSHI and TSHI+LPS prenatal insults meet several of the criteria of an EoP model including recapitulating the intrauterine insult, causing loss of neurons, oligodendrocytes and axons, loss of subplate, and functional deficits in adult animals that mimic those observed in children born extremely preterm. Moreover, this model allows for the dissection of inflammation induced by divergent injury types.

Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.

Modelagem Encefalopatia da Prematuridade Usando pré-natal hipóxia-isquemia com Lipopolysaccharide intra-amniótica em Ratos

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best ...

Neurobehavioral Assessments in a Mouse Model of Neonatal Hypoxic-ischemic Brain Injury

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI brain injury by studying neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated (i.e., normal) mice. During the study, Rice-Vannucci&#39;s method was used to induce neonatal HI brain damage in postnatal day 7-10 (P7-10) mice. The HI operation was performed on the pups by unilateral carotid artery ligation and exposure to hypoxia (8% O2 and 92% N2 for 90 min). One week after the operation, the damaged brains were evaluated with the naked eye through the semi-transparent skull and were categorized into subgroups based on the absence (&#34;no cortical injury&#34; group) or presence (&#34;cortical injury&#34; group) of cortical injury, such as a lesion in the right hemisphere. On week 6, the following neurobehavioral tests were performed to evaluate the cognitive and motor functions: passive avoidance task (PAT), ladder walking test, and grip strength test. These behavioral tests are helpful in determining the effects of neonatal HI brain injury and are used in other mouse models of neurodegenerative diseases. In this study, neonatal HI brain injury mice showed motor deficits that corresponded to right hemisphere damage. The behavioral test results are relevant to the deficits observed in human neonatal HI patients, such as cerebral palsy or neonatal stroke patients. In this study, a mouse model of neonatal HI brain injury was established and showed different degrees of motor deficits and cognitive impairment compared to non-operated mice. This work provides basic information on the HI mouse model. MRI images demonstrate the different phenotypes, separated according to the severity of brain damage by motor and cognitive tests.

We performed unilateral carotid artery occlusion on postnatal day 7-10 CD-1 mouse pups to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of HI brain injury. We studied neurobehavioral functions in these mice compared to non-operated normal mice.

Neurocomportamentais avaliações em um modelo do rato de lesão cerebral hipóxica-isquêmica Neonatal

We performed unilateral carotid artery occlusion on CD-1 mice to create a neonatal hypoxic-ischemic (HI) model and investigated the effects of neonatal HI ...

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity (AIDN): A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children. Recent investigations in animals have raised concerns that anesthesia exposure may lead to neuronal apoptosis, known as anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN). Furthermore, some clinical studies in children have suggested that anesthesia exposure may lead to neurodevelopmental deficits later in life. Nonetheless, an ideal animal model for preclinical study has yet to be developed. The neonatal piglet represents a valuable model for preclinical study, as they share a striking number of developmental similarities with humans.
The anatomy and physiology of piglets allow for implementation of rigorous human perioperative conditions in both survival and non-survival procedures. Femoral artery catheterization allows for close monitoring, thus enabling prompt correction of any deviation of the piglet's vital signs and chemistries. In addition, there are multiple developmental similarities between piglets and human neonates. The techniques required to use piglets for experimentation will require experience to master. A pediatric anesthesiologist is a critical member of the investigative team. We describe, in a general sense, the appropriate use of a piglet model for neurodevelopmental study.

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity AIDN: A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN) research has focused on rodents, which are not broadly applicable to humans. Non-human primate models are more relevant, but are cost-prohibitive and difficult to use for experimentation. The piglet, in contrast, is a clinically relevant, practical animal model ideal for the study of anesthetic neurotoxicity.

Uso de um Modelo de Leitão para o Estudo da Neurotoxicidade de Desenvolvimento induzida por Anestesismo (AIDN): Uma Abordagem de Neurociências Translacionais

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children.  Recent investigations in animals have raised concerns that ...

A Ferret Model of Inflammation-sensitized Late Preterm Hypoxic-ischemic Brain Injury

There is an ongoing need for clinically relevant models of perinatal infection and hypoxia-ischemia (HI) in which to test therapeutic interventions for infants with the neurological sequela of prematurity. Ferrets are ideal candidates for modeling the preterm human brain, as they are born lissencephalic and develop gyrencephalic brains postnatally. At birth, ferret brain development is similar to a 13 week human fetus, with postnatal-day (P) 17 kits considered to be equivalent to an infant at 32&#8211;36 weeks&#39; gestation. We describe an injury model in the P17 ferret, where lipopolysaccharide administration is followed by bilateral cerebral ischemia, hypoxia, and hyperoxia. This simulates the complex interaction of prolonged inflammation, ischemia, hypoxia, and oxidative stress experienced in a number of neonates who develop brain injury. Injured animals display a range of gross injury severity, with morphological changes in the brain including narrowing of multiple cortical gyri and associated sulci. Injured animals also show slowed reflex development, slower and more variable speed of locomotion in an automated catwalk, and decreased exploration in an open field. This model provides a platform in which to test putative therapies for infants with neonatal encephalopathy associated with inflammation and HI, study mechanisms of injury that affect cortical development, and investigate pathways that provide resilience in unaffected animals.

The method describes inflammation-sensitized hypoxic-ischemic and hyperoxic brain injury in the P17 ferret to model the complex interaction between prolonged inflammation and oxidative brain injury experienced in a number of late preterm infants.

Um modelo de furão de inflamação sensibilizada tardia preterm-isquêmica lesão cerebral

There is an ongoing need for clinically relevant models of perinatal infection and hypoxia-ischemia (HI) in which to test therapeutic interventions for ...

Continuous Video Electroencephalogram during Hypoxia-Ischemia in Neonatal Mice

Hypoxia ischemia is the most common cause of neonatal seizures. Animal models are crucial for understanding the mechanisms and physiology underlying neonatal seizures and hypoxia ischemia. This manuscript describes a method for continuous video electroencephalogram (EEG) monitoring in neonatal mice to detect seizures and analyze EEG background during hypoxia ischemia. Use of video and EEG in conjunction allows description of seizure semiology and confirmation of seizures. This method also allows analysis of power spectrograms and EEG background pattern trends over the experimental time period. In this hypoxia ischemia model, the method allows EEG recording prior to injury to obtain a normative baseline and during injury and recovery. Total monitoring time is limited by the inability to separate pups from the mother for longer than four hours. Although, we have used a model of hypoxic-ischemic seizures in this manuscript, this method for neonatal video EEG monitoring could be applied to diverse disease and seizure models in rodents.

This manuscript describes a method for continuous video EEG recordings using multiple depth electrodes in neonatal mice undergoing hypoxia-ischemia.

Eletroencefalograma de vídeo contínuo durante hipoxia-isquemia em camundongos neonatais

Hypoxia ischemia is the most common cause of neonatal seizures. Animal models are crucial for understanding the mechanisms and physiology underlying ...

Early Pathological and Magnetic Resonance Detection of Cerebral Injury Using a Rat Model of Neonatal Hypoxic Ischemic Encephalopathy

Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is an acute disease that may afflict newborns, resulting in variable long- and short-term neurodevelopmental outcomes. Early diagnosis is critical to identifying infants who may benefit from intervention; however, early diagnosis relies heavily on clinical criteria. No molecular or radiological tests have shown promise in detecting early cerebral injury. Studies have shown that magnetic resonance imaging (MRI) can show changes in both blood flow/ischemia and metabolic disruption. However, they have all been used to evaluate the secondary phase of the disease (&gt;12 h) after the onset of the injury. Early diagnosis is critical to rapidly starting therapeutic hypothermia in eligible infants, which is currently recommended to be initiated within 6 h of birth. The rat model of hypoxic-ischemic injury was developed in 1981 and has been validated and used extensively to study changes in brain perfusion, cerebral injury markers, and morphology. However, it has primarily been used as a "late model", evaluating injury several days after the initial ischemic insult. The model has been known to have poor sensitivity in evaluating reliable and reproducible early cerebral changes. The objective of this study was to develop a reliable model to study early gross morphological and radiological markers of HIE using pathological staining and cerebral magnetic resonance imaging/magnetic resonance spectroscopy.

The present protocol describes a rodent model of newborn hypoxic-ischemic injury for identifying early changes in cerebral tissue by gross morphology and magnetic resonance imaging. This has benefits over existing models, which can be used to study late injury but do not allow the evaluation of reproducible early changes.

Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is an acute disease that may afflict newborns, resulting in variable long- and short-term ...

A Piglet Perinatal Asphyxia Model to Study Cardiac Injury and Hemodynamics after Cardiac Arrest, Resuscitation, and the Return of Spontaneous Circulation

Neonatal piglets have been extensively used as translational models for perinatal asphyxia. In 2007, we adapted a well-established piglet asphyxia model by introducing cardiac arrest. This enabled us to study the impact of severe asphyxia on key outcomes, including the time taken for the return of spontaneous circulation (ROSC), as well as the effect of chest compressions according to alternative protocols for cardiopulmonary resuscitation. Due to the anatomical and physiological similarities between piglets and human neonates, piglets serve as good models in studies of cardiopulmonary resuscitation and hemodynamic monitoring. In fact, this cardiac arrest model has provided evidence for guideline development through research on resuscitation protocols, pathophysiology, biomarkers, and novel methods for hemodynamic monitoring. Notably, the incidental finding that a substantial fraction of piglets have pulseless electrical activity (PEA) during cardiac arrest may increase the applicability of the model (i.e., it may be used to study pathophysiology extending beyond the perinatal period). However, the model generation is technically challenging and requires various skill sets, dedicated personnel, and a fine balance of the measures, including the surgical protocols and the use of sedatives/analgesics, to ensure a reasonable rate of survival. In this paper, the protocol is described in detail, as well as experiences with adaptations to the protocol over the years.

This piglet model involves surgical instrumentation, asphyxiation until the cardiac arrest, resuscitation, and post-resuscitation observation. The model allows for multiple sampling per animal, and by using continuous invasive arterial blood pressure, ECG, and non-invasive cardiac output monitoring, it provides knowledge about hemodynamics and cardiac pathophysiology in perinatal asphyxia and neonatal cardiopulmonary resuscitation.

Modelo de Asfixia Perinatal de Leitões para Estudo da Lesão Cardíaca e Hemodinâmica após Parada Cardíaca, Ressuscitação e Retorno à Circulação Espontânea

Neonatal piglets have been extensively used as translational models for perinatal asphyxia. In 2007, we adapted a well-established piglet asphyxia model ...