Special thanks to all volunteers who participated in the original study. The work of L. Eichhorn was supported through a scholarship of the Else-Kr&#246;ner-Fresenius Foundation. The authors would like to thank Springer, Part of Springer Science+Business Media, for copyright clearance (License Number 3894660871180) and the kind permission of reusing previously published data.

Etik beyanı insan katılımcıların çalışmalarda yapılan tüm işlemler 1964 Helsinki ilanının etik standartlar ve daha sonraki değişiklikleri uyarınca idi. Bu çalışmanın tasarımı Bonn Üniversitesi, Almanya Hastanesi yerel etik kurulu tarafından onaylandı. NOT: denekler herhangi bir anti-hipertansif ilaç özgür ve kafein veya eşit maddeler gibi katekolamin uyaran maddelerin en az 24 saat ücretsiz, iyi ve sağlıklı durumda olduğundan emin olun. Deney Konu 1. Hazırlık <ol><li> NIRS elektrot konumlandırma öncesinde cildi yağdan arındırmak için% 70 alkol ile alnının cildi temizleyin. </li><li> Serebral (= orta) doku oksijenlenmesini ölçmek için kaş üstünde ve midsagital sulkus (locus frontopolar 2) sağ sağ alnına NIRS elektrot yerleştirin. </li><li> sinyalin kararlılığını değerlendirin. TGK 2 -Sinyal (sabit olmalıdır7; % 3), en azından 5 dakika boyunca. </li><li> NIRS (NIRS doku -electrode) ile periferik doku oksijenlenmesini ölçmek için, musculus quadriceps femoris (alternatif önkol) ortasına üstünde bir elektrot yerleştirin. venöz pleksus veya bir arter üzerinde elektrot koymayın. </li><li> saç ücretsiz göğüs EKG-elektrotları yerleştirin. EKG kabloları farklı harflerle işaretlenir. sol alt kaburga kenarında medioclavicular hat, &quot;F&quot; beşinci interkostal aralık ortasında pektoralis majör solunun sternokostal başkanı &quot;C&quot; pektoralis sternokostal kafası büyük sağ, &quot;L&quot; yerleştirin &quot;R&quot;, &quot; sağ alt kaburga kenarında N &quot;. </li><li> NIRS doku -electrode yerleştirilir aynı ekstremite ve tarafında bir parmak ucu periferik pulse oksimetre (SpO2) ölçün. </li><li> Bir kan basıncı kolluğu kullanarak noninvaziv kan basıncı (NIBP) ölçün. Periferik nabız oksime izin veren taraf ekstremite kullanınEtry ölçülecek. kan basıncı sonuçlarında bir yüksek zaman çözünürlük elde etmek için, ölçmek için bir dakikalık aralığı seçin. Ekrana dokunup &quot;ayarlar&quot; seçerek NIBP seçin. </li><li> En az 20 dk apnesi öncesinde, sırasında ve apne sonra bireysel zaman noktalarında kan örnekleri çizmek için sağ veya sol kolun medial cubital damara damar yolu kurmak. <ol><li> % 70 alkol ile cildi temizleyin. </li><li> daha belirgin hale damarları yardımcı olacak bir turnike kullanın. </li><li> enfeksiyonları önlemek ve deri yoluyla iğneyi deri-dezenfeksiyon kullanın. </li><li> Kateter hub kan flashback sonra ekleme açısını azaltın. damar içine kateter itin. </li><li> steril serum fizyolojik (% 0.9 NaCl) ile iğne ve gömme kateteri çıkarın. </li></ol></li></ol> 2. Veri Toplama <ol><li> daha sonra işlenmek için ölçümler senkronize etmek için tüm monitörler dahili saati ayarlayın. <ol><li> ClMasaüstünde sağ alt saat simgesini Ick ve pop-up pencerede &quot;değişiklik tarihi ve saat ayarlarını&quot; düğmesine dokunun. </li><li> Vasiyetle ve menü üzerinden değişiklik tarihi ve zamanı NIRS Ayarlar menü düğmesine basın. </li></ol></li><li> çevrimdışı analiz için fizyolojik verilerini depolamak için, yerleştirme istasyonu içine monitör cihazı yerleştirin ve ağ kablosu ile bilgisayara bağlayın. docking istasyonu IP adresi ve alt ağ maskesi bir bağlantı elde etmek için ağ ayarlarında doğru olduğundan emin olun. Bu bilgi almak için cihaz sağlayıcınıza başvurun. </li><li> bilgisayardaki ölçümler kaydetmek için bir monitör cihazı için özel bir yazılım kullanın. &quot;Start&quot; i tıklayın kayıtları başlar ve ölçüm bittikten sonra sonuçları kaydedin. Not: Bazı cihazlarda, veri ölçüm sırasında canlı kaydedilmiş olması gerekir. Not: sorun giderme aşağıdaki adımlara dikkat için: Eğer NIRS doku sig değişkenliğinals çok yüksek, elektrodun (doğrudan elektrotların altında büyük, venöz pleksus veya arterleri kaçının) konumunu yeniden değerlendirmek. NIRS serebral sinyallerinin yüksek değişkenliği de kısmi CO 2 azaltmak için dalgıçlar hiperventilasyon için dolaylı bir göstergesi olabilir. yavaş nefes konuyu aydınlatacak ve alt gelgit hacimleri ile sinyal yeniden değerlendirir. Denekler son apnesi önce 3 derin ilham almaya izin verilir. başlangıç ​​değerlerine değerlendirilmesi içine bu dönemde dahil kaçının. maksimal inspirasyon sonra ilk 30 saniye değişken değerleri ile karakterize edilir. analiz için bunları kullanmayın. </li></ol> 3. Apne <ol><li> konular nedeniyle vazokonstriksiyona kan dolaşımı stres kaynaklı değişiklikleri önlemek için bir yatar pozisyonda en az 15 dakika dinlenmeye var. konular hiperventilasyon etkileri vazokonstriksiyon neden önlemek için normal nefes var. 15 nefes / dk Â Solunum frekansı sınırlayın. </li><li> Kan örneği çizmektemel analiz s. ölçüm belirsizliği önlemek için çizilen kan ilk 5 ml atın. pıhtılaşmasını önlemek için steril serum fizyolojik ile her venöz kan alımından sonra kateter yıkayın. </li><li> Bu monitör değerleri apne performans görsel etkilerden kaçınmak için konulara görünmez olduğundan emin olun. </li><li> fonksiyonellik ve sinyal kalitesi için her bir aygıtı kontrol edin. elektrotlar apne sonunda denek istemsiz hareketler tarafından kaldırılamaz emin olun. </li><li> net anlaşmalar ile sonuçlandırmak. sözlü, son 2 dakikalık bir geri sayım ver. Denekler bu hazırlık döneminde normal nefes almalıdır. son nefes 3 derin ilham önce izin verilir. parmak işaretiyle son inhalasyon göstermek için konuyu isteyin. Apne mümkün olduğu kadar uzun bir yapılmalıdır. Not: Son nefes son apnesi başlangıcını gösterir. apne sonu apnesi sonra ilk ilham kaynağı olarak tanımlanır. </li><li> Mark önemli olaylar (yani, başlayannd apne sonu) elektronik NIRS cihazda &quot;Olay Mark Button&quot; tuşuna basarak ileri zamanlı analiz yanlışlıkları önlemek için. Not: istemsiz diyafram faaliyetleri tarafından uyarılan göğüs ve mide hareketleri apnesi ikinci yarısında yaygındır ve mücadele aşamasını gösterir. </li><li> Çalışmanın amacı bağlı olarak farklı zaman noktalarında kan örnekleri çizin. </li><li> Santrifüj kan örnekleri 10 dakika boyunca 1500 x g&#39;de. üstteki sıvı kısmı alınır ve gelecekteki analiz için -80 ° C&#39;de saklayın. </li></ol> 4. Veri İşleme <ol><li> Monitör cihazdan veri işleniyor: <ol><li> bilgisayar ve basın kaydettiğiniz dosyayı açın verilerini analiz etmek için &quot;start&quot;. </li><li> eğilim monitöre erişmek ve MENÜ alt ağ maskesini de &quot;seçenekleri&quot; ve ardından &quot;araçları&quot; seçmek için &quot;gözden&quot; tıklayın. Gerekirse Zaman aralığı &quot;eğilim aralığında&quot; aracılığıyla değiştirilebilir. </li><li> maske &quot;eğilimleri&quot; ve sav seçine. daha sonraki işlemler için bir elektronik tablo programında açık dosya &quot;eğilimleri&quot;. </li></ol></li><li> NIRS cihazdan işlem veriler: <ol><li> Bilgisayarda yazılımı açın ve WIFI üzerinden NIRS cihazı bağlamak. </li><li> bilgisayara NIRS cihazdan veri aktarın. </li><li> CSV formatında verileri kaydetmek. </li><li> daha sonraki işlemler için bir elektronik tablo programında dosyayı açın. </li></ol></li></ol> 5. Değerler Analiz <ol><li> değerleri karşılaştırmak için her iki veri setleri ile bir tablo oluşturun. NIRS değerleri ve SpO2 sabit en az 30 sn (±% 3) bir zaman aralığı belirleyin. Bir taban çizgisi oranını tanımlamak için, bu değerlerin ortalamasını alın. Not: Kalp hızı apnesi önemli ölçüde değişiklik gösterebilir bilinmektedir. daha fazla analiz yapmak için, bir temel kalp atış hızı apne başlandıktan sonra bir zaman noktası, 30 saniye tanımlanır. </li><li> TGK 2 ve SpO 2 monoton azalma başlangıç noktasını bulun </sub&gt; Bazal-seviyelere göre değerler&gt;% 2 azalarak bakarak apne sırasında. Bu sefer noktası &quot;desatürasyonun başlayacak&quot; olarak tanımlanır. </li><li> Apne sona ermesinden sonra bir değerler monoton artış olarak apne sonunda TGK 2 ve SpO 2 artış başlangıç noktasını belirleyin. Bu nokta &quot;yeniden doygunluk başlar&quot; olarak tanımlanır. </li><li> &quot;Apne başlangıcında&quot; ve &quot;desatürasyonun başlayacak&quot; ve &quot;apne sonuna&quot; ve NIRS serebralin, NIRS doku ve SpO 2 için &quot;yeniden doygunluk başlayacak&quot; arasındaki zaman farkları arasındaki zaman farkını hesaplayın. Ayrı bir tablo üzerinde saniyede her farkını kaydedin. </li><li> İsteğe bağlı: İkinci ve apne son dakika boyunca her katılımcının kalp hızı değişkenliği hesaplayın. Bu, bu stresli aşamasında sempatik / parasempatik denge hakkında bilgi ortaya çıkarabilir. </li></ol> 6. İstatistiksel İşleme<ol><li> SpO 2, NIRS serebralin ve NIRS doku değerleri &quot;desatürasyonun başlangıcı&quot; arasındaki zaman farkları karşılaştırın. Ölçüm farklılıkları Gauss dağılımı için test (örneğin, numune için Shapiro-Wilk normallik testi kullanılarak 50 daha küçük boyutları). </li><li> Ölçüm farklarının dağılımı normal dağılımdan önemli ölçüde farklı ise, Wilcoxon işaretli sıra testi kullanın. normal dağılım kabul edilebilir ise, eşleştirilmiş t-testi kullanılarak düşünün. </li></ol>

<ol><li>Drager, L. F., Polotsky, V. Y., O'Donnell, C. P., Cravo, S. L., Lorenzi-Filho, G., Machado, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+approaches+to+understanding+metabolic+dysfunction+and+cardiovascular+consequences+of+obstructive+sleep+apnea%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Translational approaches to understanding metabolic dysfunction and cardiovascular consequences of obstructive sleep apnea.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 309 (7), 1101-1111 (2015).</li>
<li>Shah, N., Trivedi, N. K., Clack, S. L., Shah, M., Shah, P. P., Barker, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+hypoxemia+on+the+performance+of+cerebral+oximeter+in+volunteer+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg+Anesthesiol%22%5BJournal%5D)">Impact of hypoxemia on the performance of cerebral oximeter in volunteer subjects.</a> J Neurosurg Anesthesiol. 12 (3), 201-209 (2000).</li>
<li>Ricci, M., Lombardi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+to+monitor+cerebral+oxygen+saturation+in+single-ventricle+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Thorac+Cardiovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy to monitor cerebral oxygen saturation in single-ventricle physiology.</a> J Thorac Cardiovasc Surg. 131 (2), 395-402 (2006).</li>
<li>Kusaka, T., Isobe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+cerebral+oxygenation+by+full-spectrum+near-infrared+spectroscopy+using+a+two-point+method%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Biochem+Physiol+A+Mol+Integr+Physiol%22%5BJournal%5D)">Quantification of cerebral oxygenation by full-spectrum near-infrared spectroscopy using a two-point method.</a> Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 132 (1), 121-132 (2002).</li>
<li>Nishimura, N., Iwasaki, K., Ogawa, Y., Shibata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+administration%2C+cerebral+blood+flow+velocity%2C+and+dynamic+cerebral+autoregulation%5BTitle%5D)+AND+%22Aviat+Space+Environ+Med%22%5BJournal%5D)">Oxygen administration, cerebral blood flow velocity, and dynamic cerebral autoregulation.</a> Aviat Space Environ Med. 78 (12), 1121-1127 (2007).</li>
<li>Wilson, M. H., Newman, S., Imray, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cerebral+effects+of+ascent+to+high+altitudes%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurol%22%5BJournal%5D)">The cerebral effects of ascent to high altitudes.</a> Lancet Neurol. 8 (2), 175-191 (2009).</li>
<li>Sanborn, M. R., Edsell, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+hemodynamics+at+altitude%3A+effects+of+hyperventilation+and+acclimatization+on+cerebral+blood+flow+and+oxygenation%5BTitle%5D)+AND+%22Wilderness+Environ+Med%22%5BJournal%5D)">Cerebral hemodynamics at altitude: effects of hyperventilation and acclimatization on cerebral blood flow and oxygenation.</a> Wilderness Environ Med. 26 (2), 133-141 (2015).</li>
<li>Reynolds, J. C., Salcido, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+oximetry+by+near-infrared+spectroscopy+in+a+porcine+model+of+out-of-hospital+cardiac+arrest+and+resuscitation%5BTitle%5D)+AND+%22Resuscitation%22%5BJournal%5D)">Tissue oximetry by near-infrared spectroscopy in a porcine model of out-of-hospital cardiac arrest and resuscitation.</a> Resuscitation. 84 (6), 843-847 (2013).</li>
<li>Andersson, J. P. A., Evaggelidis, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+oxygen+saturation+and+diving+response+during+dynamic+apneas+in+breath-hold+divers%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Med+Sci+Sports%22%5BJournal%5D)">Arterial oxygen saturation and diving response during dynamic apneas in breath-hold divers.</a> Scand J Med Sci Sports. 19 (1), 87-91 (2009).</li>
<li>Overgaard, K., Friis, S., Pedersen, R. B., Lykkeboe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+lung+volume%2C+glossopharyngeal+inhalation+and+P%28ET%29+O2+and+P%28ET%29+CO2+on+apnea+performance+in+trained+breath-hold+divers%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Influence of lung volume, glossopharyngeal inhalation and P(ET) O2 and P(ET) CO2 on apnea performance in trained breath-hold divers.</a> Eur J Appl Physiol. 97 (2), 158-164 (2006).</li>
<li>Ferretti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extreme+human+breath-hold+diving%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Extreme human breath-hold diving.</a> Eur J Appl Physiol. 84 (4), 254-271 (2001).</li>
<li>Eichhorn, L., Erdfelder, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+near-infrared+spectroscopy+under+apnea-dependent+hypoxia+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Monit+Comput%22%5BJournal%5D)">Evaluation of near-infrared spectroscopy under apnea-dependent hypoxia in humans.</a> J Clin Monit Comput. 29 (6), 749-757 (2015).</li>
<li>Eichhorn, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulse+oximetry+as+a+standard+of+practice+in+anesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Pulse oximetry as a standard of practice in anesthesia.</a> Anesthesiology. 78 (3), 423-426 (1993).</li>
<li>Schewe, J. -C., Thudium, M. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+cerebral+oxygen+saturation+during+resuscitation+in+out-of-hospital+cardiac+arrest%3A+a+feasibility+study+in+a+physician+staffed+emergency+medical+system%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Trauma+Resusc+Emerg+Med%22%5BJournal%5D)">Monitoring of cerebral oxygen saturation during resuscitation in out-of-hospital cardiac arrest: a feasibility study in a physician staffed emergency medical system.</a> Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 22, 58(2014).</li>
<li>Ahn, A., Nasir, A., Malik, H., D'Orazi, F., Parnia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pilot+study+examining+the+role+of+regional+cerebral+oxygen+saturation+monitoring+as+a+marker+of+return+of+spontaneous+circulation+in+shockable+%28VF%2FVT%29+and+non-shockable+%28PEA%2FAsystole%29+causes+of+cardiac+arrest%5BTitle%5D)+AND+%22Resuscitation%22%5BJournal%5D)">A pilot study examining the role of regional cerebral oxygen saturation monitoring as a marker of return of spontaneous circulation in shockable (VF/VT) and non-shockable (PEA/Asystole) causes of cardiac arrest.</a> Resuscitation. 84 (12), 1713-1716 (2013).</li>
<li>Moritz, S., Kasprzak, P., Arlt, M., Taeger, K., Metz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+cerebral+monitoring+in+detecting+cerebral+ischemia+during+carotid+endarterectomy%3A+a+comparison+of+transcranial+Doppler+sonography%2C+near-infrared+spectroscopy%2C+stump+pressure%2C+and+somatosensory+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Accuracy of cerebral monitoring in detecting cerebral ischemia during carotid endarterectomy: a comparison of transcranial Doppler sonography, near-infrared spectroscopy, stump pressure, and somatosensory evoked potentials.</a> Anesthesiology. 107 (4), 563-569 (2007).</li>
<li>Beilman, G. J., Groehler, K. E., Lazaron, V., Ortner, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+measurement+of+regional+tissue+oxyhemoglobin+saturation+during+hemorrhagic+shock%5BTitle%5D)+AND+%22Shock%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy measurement of regional tissue oxyhemoglobin saturation during hemorrhagic shock.</a> Shock. 12 (3), 196-200 (1999).</li>
<li>Rhee, P., Langdale, L., Mock, C., Gentilello, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy%3A+continuous+measurement+of+cytochrome+oxidation+during+hemorrhagic+shock%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy: continuous measurement of cytochrome oxidation during hemorrhagic shock.</a> Crit Care Med. 25 (1), 166-170 (1997).</li>
<li>Zweifel, C., Castellani, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+assessment+of+cerebral+autoregulation+with+near-infrared+spectroscopy+in+adults+after+subarachnoid+hemorrhage%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Continuous assessment of cerebral autoregulation with near-infrared spectroscopy in adults after subarachnoid hemorrhage.</a> Stroke. 41 (9), 1963-1968 (2010).</li>
<li>Scheeren, T. W. L., Schober, P., Schwarte, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+tissue+oxygenation+by+near+infrared+spectroscopy+%28NIRS%29%3A+background+and+current+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Monit+Comput%22%5BJournal%5D)">Monitoring tissue oxygenation by near infrared spectroscopy (NIRS): background and current applications.</a> J Clin Monit Comput. 26 (4), 279-287 (2012).</li>
<li>Boushel, R., Langberg, H., Olesen, J., Gonzales-Alonzo, J., Bülow, J., Kjaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+tissue+oxygen+availability+with+near+infrared+spectroscopy+%28NIRS%29+in+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Scand+J+Med+Sci+Sports%22%5BJournal%5D)">Monitoring tissue oxygen availability with near infrared spectroscopy (NIRS) in health and disease.</a> Scand J Med Sci Sports. 11 (4), 213-222 (2001).</li>
<li>Aaslid, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+autoregulation+and+vasomotor+reactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Cerebral autoregulation and vasomotor reactivity.</a> Front Neurol Neurosci. 21, 216-228 (2006).</li>
<li>Palada, I., Obad, A., Bakovic, D., Valic, Z., Ivancev, V., Dujic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+and+peripheral+hemodynamics+and+oxygenation+during+maximal+dry+breath-holds%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Cerebral and peripheral hemodynamics and oxygenation during maximal dry breath-holds.</a> Respir Physiol Neurobiol. 157 (2-3), 374-381 (2007).</li>
<li>Heusser, K., Dzamonja, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiovascular+regulation+during+apnea+in+elite+divers%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Cardiovascular regulation during apnea in elite divers.</a> Hypertension. 53 (4), 719-724 (2009).</li>
<li>Joulia, F., Lemaitre, F., Fontanari, P., Mille, M. L., Barthelemy, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circulatory+effects+of+apnoea+in+elite+breath-hold+divers%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Physiol+%28Oxf%29%22%5BJournal%5D)">Circulatory effects of apnoea in elite breath-hold divers.</a> Acta Physiol (Oxf). 197 (1), 75-82 (2009).</li>
<li>Costalat, G., Coquart, J., Castres, I., Tourny, C., Lemaitre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+adjustments+during+breath-holding+in+trained+divers%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic adjustments during breath-holding in trained divers.</a> Eur J Appl Physiol. 113 (10), 2523-2529 (2013).</li>
<li>Busch, D. R., Lynch, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+Blood+Flow+Response+to+Hypercapnia+in+Children+with+Obstructive+Sleep+Apnea+Syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Cerebral Blood Flow Response to Hypercapnia in Children with Obstructive Sleep Apnea Syndrome.</a> Sleep. 39 (1), 209-216 (2016).</li>
<li>Alex, R., Bhave, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+of+simultaneous+variations+in+cerebral+blood+flow+velocity+and+arterial+blood+pressure+during+sleep+apnea%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">An investigation of simultaneous variations in cerebral blood flow velocity and arterial blood pressure during sleep apnea.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 5634-5637 (2012).</li>
<li>Eichhorn, L., Erdfelder, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Apnea-induced+Hypoxia+on+Catecholamine+Release+and+Cardiovascular+Dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Sports+Med%22%5BJournal%5D)">Influence of Apnea-induced Hypoxia on Catecholamine Release and Cardiovascular Dynamics.</a> Int J Sports Med. , (2016).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose.

Toplam apne süresi esas akciğer boyutuna ve dakikada oksijen tüketiminden kaynaklanan ve PCO 2 artırarak ya da po 2 azalarak nedeniyle solunum refleksini dayanacak bir bireyin yeteneği etkilenir. Apne dalgıçlar nefes tutma süresini en üst düzeye çıkarmak için eğitilmiştir ve maksimal ilham bunu yapmak için kullanılır. Bu nedenle, hipoksi kadar zaman bireyler arasında saptanabilir farklıdır ve kişinin fiziksel durumu ve eğitim durumuna bağlıdır ve hatta solunum refleksi dayanacak şekilde günlük devlet ve istekli göre değişebilir. Kişinin stres düzeyleri protokol adımlarının ayrıntılı eğitim ve sakin bir ortam ortamı tarafından azaltılabilir. test ortamı güvenilir ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için standardize edilmesi gerektiği anlamına gelir toplam apne süresi, etkileyen birçok faktör vardır. Araştırmacılar katekolamin increa okuyan ilgilenen varsase veya sempatik sinir aktivitesi, maddeler hem (yani, kafein, nikotin, muz, fındık, ya da monoamin oksidaz gibi herhangi bir tıbbi maddeler vb (MAO) inhibitörleri gibi gıda) kaçınılmalıdır etkileyen faktörler listelenmiştir. Ayrıca damardan hat apne önce en az 20 dakika kurulmalıdır. Bir deneklerin stres düzeyi esas katekolamin düzeylerini etkileyecektir ve araştırmacıların yalanlayamayacağı kan analizinin sonuçlarını. Genel olarak, araştırmacılar nedeniyle büyük bireyler arası farklılıkların sonuçlarını normalleştirmek için her konunun başlangıç ​​seviyelerine oluşturmanız gerekir. NIRS teknolojisi ile doku oksijenasyonu non-invaziv ölçümler oksijenli ve oksijenden arındırılmış hemoglobin 21 yarı-kantitatif değişiklikler kullanır. NIRS kullanımı sürekli 20 büyüyor ve pulsatil kan akımı bağımsız serebral ve periferik doku doygunluk algılayabilir. NIRS değerleri N altına venöz ve arteriyel damarların miktarına bağlıdırIRS-elektrotlar. NIRS değerleri bu nedenle elektrodun altında arteriyel damarlar karşı venöz miktarına bağlı önemli farklılıklar gösterebilir. Ayrıca, yerleştirme ve temas basıncı değerlerinin güvenilirliğini etkileyecektir. Değerler ölçüm başlamadan önce istikrar için kontrol edilmelidir. NIRS sinyalleri bazal ölçümleri sırasında değişiklik olursa, elektrotlar yerine veya toplam Cilde temas olup olmadığını kontrol edin. NIRS sonuçları rölatif de- veya başlangıç ​​değerlerine kıyasla değerlerinin artışından yorumlanmasında (mutlak değildir) kullanılmalıdır. Nedeniyle maksimal nefes tutma fiziksel yükü, konu başına apne sayısı sınırlıdır. Hazırlık protokolleri her konu için eşit olmalıdır ve tüm aygıtların kullanılmadan önce kontrol çift olmalıdır. bir kohort protokol değişiklik yapmayın. Standardize kurulumları tekrarlanabilir sonuçlar yaratmak için zorunludur. Maksimal nefes tutma önce hiperventilasyon arteriyel CO2 seviyeleri ve d düşürür rağmenelays nefes uyarıcı, aynı zamanda serebral otoregülasyon ve vazomotor reaktivite 22 etkiler. Aktif hiperventilasyon konuya göre yıkıcı etkilerini en aza indirmek için kaçınılmalıdır. Bu modelin genel amacı nefes tutma insanlarda hipoksi taklit etmektir. Bu nedenle, ek ölçüm cihazları kan basıncında (yani, invazif kan basıncı ölçümü) veya sempatik sinir etkinliği hakkında daha detaylı bilgi almak için kurulabilir. Kan basıncı ölçümleri damar sisteminde uzun süre apne yükü tahmin etmek için de kullanılabilir. EKG sinyalleri RR entervalindeki atımdan atıma değişkenliği hesaplamak ya da kardiyak aritmi tespit etmek için kullanılabilir. Ayrıca, tükürük veya kan örneklerinde katekolamin düzeyleri 29 kortizol seviyeleri sırasında ve apne sonra farklı zaman noktalarında ölçülebilir. Bu değerlerin kinetik olası çalışma fırsatları bir dizi açılır. Yine, hipoksi güvenilir algılamaApne neden hipoksik koşulları sağlamak için gerekli. farklı cihazlar ile aynı apne oturumda ölçülen değerleri doğrudan karşılaştırılabilir. Farklı bireylerden (kan basıncı artışı, desatürasyon başlar, vb kadar, örneğin) Saat farkları, toplam apne zaman normalize edilmelidir. Solunum refleks insan vücudunun en güçlü uyarıcı biridir. Akut hipoksi ve hiperkapni bu nedenle yalnızca patolojiler (yani, OSA, acil durumlar, laringospazm, CPR, vs.) olan hastalarda görülür. Çoğunlukla öngörülemeyen, hipoksi nedeniyle deneklerin yandaş hastalıkların, tespit etmek zordur, her zaman bir tetikleyicisi etkilenir ve değerlendirmek zordur. Dalgıçlar ve hipoksi uygulanan hastaların toplam apne süresi nedeniyle tamamen farklı başlangıç koşulları mukayese edilmemelidir rağmen, insan telafi mekanizmaları 23 aynıdır hipoksi durumunda beyne zarar vermemek için -28. Bir genişletilmiş gönüllü nefes tutma vücudun oksijen depolama boşaltır ve bir kişinin PCO 2 29 artar. Apne dalgıçlar insanlarda 12 dinamik hipoksi simülasyon sırasında güvenilir sonuçlar üretmek için gösterilmiştir. Biz kardiyak arrest (42.2 ± 10.7% 15 ve 37.2 ± 17.0% 14) sırasında hastalarda görülen değerlerden daha sadece biraz daha yüksek bir asgari beyin doygunluk ölçülür. Bu modelimiz klinik olarak anlamlı hipoksi taklit etmek mümkün olduğunu gösterir. Hipoksi ciddi sağlık sorunlarına neden olsa da, ast fizyolojik mekanizmalar henüz tamamen 1 anlaşılmış ve artık hiçbir ilgili klinik insan modeli insanlarda akut hipoksi simüle etmek için var bağında. İnsanlarda hipoksi ve hiperkapni simüle etmek için bir klinik ilgili model olarak sağlıklı apne dalgıçlar kullanarak gelecekteki araştırmalar için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu model bilim adamları hipoksi önlemek için telafi edici bir mekanizma çalışma sağlartekrarlanabilir bir insan modelindeki hasar. Böyle laringospazm ya da hipoksik acil durumlarda klinik olarak anlamlı bir simülasyon sağlayan &quot;havalandırmak olamaz - entübe olamaz&quot;. İnsan hipoksi ölçmek için yeni invaziv veya non-invaziv araçların fizibilite kanıtlamak için kullanılmış olabilir. Ayrıca, bu model artmış endojen katekolaminlerin korelasyon ve kardiyak fonksiyonlar (örneğin, kalp hızı değişkenliği, kalp debisi, vs.) üzerindeki etkisini anlamak için yardımcı olabilir. apne dalgıçlar içinde hipoksi gözlemlemek için farklı ve yeni cihazlar kullanarak yeni parametreler keşfedilmeyi olabilir ve gelecekte hipoksi anlayışımızı uzatabilir.

Klinik olarak anlamlı akut hipoksi ve eşlik eden hiperkapni çoğunlukla Obstrüktif uyku apne sendromu (OSAS), akut solunum yolu tıkanıklığı olan hastalarda veya kardiyopulmoner resüsitasyon sırasında görülür. OSAS ve diğer hipoksemik koşullara alanında büyük sınırlamalar hayvan çalışmalarından elde edilen patofizyoloji hakkında ve insan modelleri varolmayan 1 olduğu sınırlı devredilebilir bilgiyi içerir. 7 - insanlarda hipoksi taklit etmek için, hipoksik gaz karışımları kadar 2 kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu koşullar hipoksi, genel olarak, hiperkapni eşlik klinik durumların daha yüksek irtifa çevresi fazla temsilidir. Kardiyak arrest ve resüsitasyon sırasında doku oksijenasyonu izlemek için hayvan çalışmaları fizyolojik telafi mekanizmalarının araştırılması 8 yapılmıştır. Apne dalgıçlar nefes dürtü karartıcı yeteneğine sağlıklı sporcularBu düşük arteriyel oksijen doygunluğu 9 ve artan pCO 2 10,11 tarafından uyarılmış edilir. Biz akut hipoksi ve eşlik eden hiperkapni 12 klinik durumlar taklit etmek için apne dalgıçlar araştırdık. Bu model, bir klinik kurulumları değerlendirilmesi OSAS patolojik solunum bozukluğu olan hastaların fizyopatolojik iyi anlaşılmasını sağlamak ve apne durumlarda potansiyel karşı dengeleme mekanizması incelemek için yeni imkanlar ortaya çıkarmak için kullanılabilir. Bundan başka, farklı teknikler (durumları havalandırma değil, örneğin, hava yolu engel, larenks ve entübe olamaz) ya da hasta aralıklı hipoksi simüle etmek için, insanlarda hipoksi acil durumlarda mevcut dinamik hipoksiye karşı fizibilite ve doğruluğu test edilebilir tespit etmek için OSAS. İnsanlar sınırlı noninvaziv teknikler hipoksi tespit etmek. Periferik pulse oksimetre (SpO2) öncesi Hospi onaylı bir araçtırtal ve hastane ayarları hipoksi 13 algılamak için. yöntem, hemoglobin ışık emme dayanır. Ancak, SpO 2 ölçüm periferik arteriyel oksijenasyonu ile sınırlıdır ve nabızsız elektriksel aktivitenin (PEA) veya merkezi asgari dolaşımı 14 durumlarda kullanılamaz. 19 - Buna karşılık, Near-Infrared Spektroskopisi hemorajik şok ya da subaraknoid kanama 15 aşağıdaki sırasında, PEA sırasında gerçek zamanlı olarak beyin doku oksijen doygunluğunu (TGK 2) değerlendirmek için kullanılabilir. Kullanımı sürekli 20 büyüyor ve metodolojik çalışmalar SpO 2 ve TGK 2 3,4 arasında pozitif bir korelasyon ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmada, insanlarda klinik olarak anlamlı hipoksi taklit ve de- ve yeniden doygunluğu durumunda periferik pulse oksimetre ve NIRS karşılaştırmak için bir adım-adım metodolojisini sunmak için bir model. Bir halinde fizyolojik verilerini analiz ederekpnea, sayaç dengeleme mekanizmaları anlayışımız geliştirilebilir.

<table><tbody><tr><td>SpO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Dr&amp;auml;ger Medical AG&amp;amp;CO.KG</td><td>SHP ACC MCABLE-Masimo Set</td><td>peripheral SpO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;-Monitoring</td></tr><tr><td>Non Invasive Blood Pressure (NIBP)</td><td>Dr&amp;auml;ger Medical AG&amp;amp;CO.KG</td><td>NIBP cuff M+,&amp;nbsp; MP00916&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Electrocardiographic (ECG) &amp;nbsp;</td><td>Dr&amp;auml;ger Medical AG&amp;amp;CO.KG</td><td>Infinity M540 Monitor</td><td>ECG monitoring</td></tr><tr><td>Docking station</td><td>Dr&amp;auml;ger Medical AG&amp;amp;CO.KG</td><td>M500 Docking Station</td><td>connection of M540 to laptop</td></tr><tr><td>NIRS</td><td>NONIN Medical&amp;rsquo;s EQUANOX</td><td>Model 7600 Regional Oximeter System</td><td>measuring of cerebral and&amp;nbsp; tissue oxygenation</td></tr><tr><td>NIRS diodes</td><td>EQUANOX Advance Sensor</td><td>Model 8004CA</td><td>suited for measuring cerebral and somatic oxygen-saturation</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Laptop&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DataGrabber</td><td>Dr&amp;auml;ger Medical AG&amp;amp;CO.KG</td><td>DataGrabber v2005.10.16</td><td>software to synchronize M540 with laptop</td></tr><tr><td>eVision</td><td>Nonin Medical. Inc.</td><td>Version 1.3.0.0</td><td>software to synchronize NONIN with laptop</td></tr></tbody></table>

a model to simulate clinically relevant hypoxia in humans

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to hypoxia sensitive organs such as the brain, compensatory circulatory mechanisms help to maintain an adequate oxygen supply. This is mainly achieved by increased cerebral blood flow. Intermittent hypoxia is a commonly seen phenomenon in patients with obstructive sleep apnea. Acute airway obstruction can also result in hypoxia and hypercapnia. Until now, no adequate model has been established to simulate these dynamics in humans. Previous investigations focusing on human hypoxia used inhaled hypoxic gas mixtures. However, the resulting hypoxia was combined with hyperventilation and is therefore more representative of high altitude environments than of apnea. Furthermore, the transferability of previously performed animal experiments to humans is limited and the pathophysiological background of apnea induced physiological changes is poorly understood. In this study, healthy human apneic divers were utilized to mimic clinically relevant hypoxia and hypercapnia during apnea. Additionally, pulse-oximetry and Near Infrared Spectroscopy (NIRS) were used to evaluate changes in cerebral and peripheral oxygen saturation before, during, and after apnea.

Bir hastada apne sırasında 1 görüntüler SpO 2 ve NIRS değerleri (NIRS beyin ve NIRS doku) eş zamanlı kayıtları Şekil. Toplam apne süresi 363 sn idi. Aşağıdaki apne NIRS ve SpO2 değerleri yaklaşık 140 saniye boyunca sabit kalmıştır. NIRS serebralin bir azalma 238 saniye sonra tespit edildi ise SpO 2 azalma periferik SpO 2 204 saniye sonra tespit edildi. En düşük ölçülen SpO 2 Aşağıdaki apne% 58 idi ve en düşük ölçülen NIRS serebral% 46 idi. SpO2 30 sn&#39;lik bir gecikme süresinin ardından artış göstermiştir apne NIRS sonunda beyin 12 saniyelik bir zaman gecikmesinden sonra arttı. 12-54 (% 24 aralığında 74) için - on apne dalgıçlar son çalışmada% 71 (55 aralık 85) dan NIRS serebral değerlerinde anlamlı bir azalma gösterdi </sus&gt;. % 81 (- 67 aralık 94) için - Medyan SpO 2% 98 (98 aralık 100) düşmüştür. Şekil 2 ekranlar, bu on dalgıçlar 2 değerleri SpO karşı serebral NIRS apne ve azalma başlangıcı arasındaki ortalama zaman gecikmeleri. NIRS serebralin ile ölçülen oksijen doygunluğu SpO 2 [175 sn ile ölçülen parmak ucunda oksijen satürasyonu daha sonra önemli ölçüde azalmıştır; 134 sn karşı SD = 50 saniye; SD = 29 saniye; (t (9) = 2.865, p = 0.019, R2 = 0.477)]. Bu yüksek serebral kan akımı ve apne sırasında serebral doku tercihli oksijen temini için bir işaret olarak alınabilir. Solunum (Şekil 2c) yeniden başlatıldıktan sonra, NIRS serebralin değerleri SpO 2 değerleri [10 sn göre anlamlı erken arttı; 21 sn karşı SD = 4 sn; SD = 4 sn (t (9) = 7,703, p &lt;0.001, r 2 = 0.868)]. Şekil 2b </stRong&gt; ve parmak (SpO2) ve musculus quadriceps yukarıda ölçülen d ekran de- ve yeniden doygunluk apne sırasında (NIRS doku) femoris. NIRS doku değerleri SpO önemli ölçüde daha önceki 2 değerleri [39 s azaldı; 125 sn gecikme karşı SD = 13 saniye; SD = 36 saniye (t (6) = 4,869, p = 0.003, R2 = 0.798)]. SpO 2 tarafından görüntülenmiştir - - Bu gecikme süresi periferik vazokonstriksiyon bile arteriyel oksijen doygunluğu bir azalma önce, doku oksijenasyonu bir azalmaya yol açtığını gösterebilir ölçülebilir olduğunu. NIRS doku ve SpO2 [NIRS dokusu 30 sn arasında solunum yeniden başlatıldıktan sonra zaman gecikmesi açısından herhangi bir fark yoktu; SpO 2 27 sn karşı SD = 16 sn; SD = 7 saniye (t (6) = 0.631, p = 0.551, R2 = 0.062)]. Bu gözlemlenen gecikme süresi farklı cihazlar kendileri tarafından neden olmadığını gösterir. serebral -baseline değerleri (Şekil 3) -, NIRS doku - page = &quot;1&quot;&gt; bireysel apne süreleri boyunca de- ve yeniden doygunluğu karşılaştırmak için, SpO 2 normalize. Bireysel apne süresi karşılaştırmak için, her konunun toplam apne süresi de% 100 olarak ayarlandı. 12 <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54933/54933fig1.jpg" /> Şekil 1: Apne sırasında NIRS, SpO 2, ve kalp hızını (KH) Zaman-kurs. bir katılımcının Ham veri görüntülenir. Toplam apne zamanı 363 sn idi. Konu serebral TGK 2&#39;den SpO 2 önceki bir düşüş gösterdi. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54933/54933fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54933/54933fig2.jpg"<html> /&gt; Şekil 2: Apnesi ve Solunumun yeniden başlatma sırasında Zaman gecikmeler. a) apne ve SpO2 değerleri karşı serebral NIRS azalması başlangıcı arasındaki zaman gecikmesini ortalama; b) apne ve SpO2 değerleri karşı NIRS dokusunun azalması başlangıcı arasındaki zaman gecikmesini ortalama; c) solunum yeniden başlatma ve SpO2 değerleri karşı serebral NIRS bir artış arasındaki zaman gecikmesini ortalama; d) solunum yeniden başlatma ve SpO2 değerleri karşı NIRS doku artışı arasındaki zaman gecikmesini ortalama. Hata çubukları, ortalamanın standart hatasını gösterir. Veriler ve Eichhorn ark gelen rakam. 2015 12. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54933/54933fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 1 &quot;&gt; <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54933/54933fig3.jpg" /> Şekil 3: Normalize SpO 2 zamansal İlerleme, NIRS beyin ve NIRS doku Değerler: apne süresi bireysel farklılıkları dengeye için, tüm apne süreleri% 100 standardize edilmiştir. Bu nedenle, üç çizilen parametreleri varyasyonlar görece apne kez verilir. Taban çizgisi değerleri% 100 olarak tanımlandı apne önce ölçüldü. Hata çubukları, ortalamanın standart hatasını gösterir. Veriler ve Eichhorn ark gelen rakam. 2015 12. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54933/54933fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans at JoVE.com

A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

İnsanlarda Hipoksi simülasyonu genellikle hipoksik gaz karışımları solunması ile yapılmıştır. Bu çalışma için, apne dalgıç insanlarda dinamik hipoksi simüle etmek için kullanıldı. Ayrıca, desatürasyon ve yeniden doygunluk kinetik fizyolojik değişiklikler gibi Near-Infrared-Spektroskopi (NIRS) ve periferal oksijenasyon doygunluğu (SpO2) olarak non-invaziv araçları ile değerlendirildi.

Bir Model İnsanlarda klinik İlgili ününüz Benzet

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to ...

a-model-to-simulate-clinically-relevant-hypoxia-in-humans

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

8.8K Görüntüleme.  University Hospital of Bonn.  İnsanlarda Hipoksi simülasyonu genellikle hipoksik gaz karışımları solunması ile yapılmıştır. Bu çalışma için, apne dalgıç insanlarda dinamik hipoksi simüle etmek için kullanıldı. Ayrıca, desatürasyon ve yeniden doygunluk kinetik fizyolojik değişiklikler gibi Near-Infrared-Spektroskopi (NIRS) ve periferal oksijenasyon doygunluğu (SpO2) olarak non-invaziv araçları ile değerlendirildi. 

Video: A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

In Vivo Model for Testing Effect of Hypoxia on Tumor Metastasis

Hypoxia has been implicated in the metastasis of Ewing sarcoma (ES) by clinical observations and in vitro data, yet direct evidence for its pro-metastatic effect is lacking and the exact mechanisms of its action are unclear. Here, we report an animal model that allows for direct testing of the effects of tumor hypoxia on ES dissemination and investigation into the underlying pathways involved. This approach combines two well-established experimental strategies, orthotopic xenografting of ES cells and femoral artery ligation (FAL), which induces hindlimb ischemia. Human ES cells were injected into the gastrocnemius muscles of SCID/beige mice and the primary tumors were allowed to grow to a size of 250 mm3. At this stage either the tumors were excised (control group) or the animals were subjected to FAL to create tumor hypoxia, followed by tumor excision 3 days later. The efficiency of FAL was confirmed by a significant increase in binding of hypoxyprobe-1 in the tumor tissue, severe tumor necrosis and complete inhibition of primary tumor growth. Importantly, despite these direct effects of ischemia, an enhanced dissemination of tumor cells from the hypoxic tumors was observed. This experimental strategy enables comparative analysis of the metastatic properties of primary tumors of the same size, yet significantly different levels of hypoxia. It also provides a new platform to further assess the mechanistic basis for the hypoxia-induced alterations that occur during metastatic tumor progression in vivo. In addition, while this model was established using ES cells, we anticipate that this experimental strategy can be used to test the effect of hypoxia in other sarcomas, as well as tumors orthotopically implanted in sites with a well-defined blood supply route.

In Vivo Model for Testing Effect of Hypoxia on Tumor Metastasis

This manuscript describes the development of an animal model that allows for the direct testing of the effects of tumor hypoxia on metastasis and the deciphering the mechanisms of its action. Although the experiments described here focus on Ewing sarcoma, a similar approach can be applied to other tumor types.

Tümör metastaz üzerinde Hipoksi Test Etkisinin Vivo Modeli

Hypoxia has been implicated in the metastasis of Ewing sarcoma (ES) by clinical observations and in vitro data, yet direct evidence for its pro-metastatic ...

Kanser Araştırmaları

Delivery of In Vivo Acute Intermittent Hypoxia in Neonatal Rodents to Prime Subventricular Zone-derived Neural Progenitor Cell Cultures

Extended culture of neural stem/progenitor cells facilitates in vitro analyses to understand their biology while enabling expansion of cell populations to adequate numbers prior to transplantation. Identifying approaches to refine this process, to augment the production of all CNS cell types (i.e., neurons), and to possibly contribute to therapeutic cell therapy protocols is a high research priority. This report describes an easily applied in vivo &#8220;pre-conditioning&#8221; stimulus which can be delivered to awake, non-anesthetized animals. Thus, it is a non-invasive and non-stressful procedure. Specifically described are the procedures for exposing mouse or rat pups (aged postnatal day 1-8) to a brief (40-80 min) period of intermittent hypoxia (AIH). The procedures included in this video protocol include calibration of the whole-body plethysmography chamber in which pups are placed during AIH and the technical details of AIH exposure. The efficacy of this approach to elicit tissue-level changes in the awake animal is demonstrated through the enhancement of subsequent in vitro expansion and neuronal differentiation in cells harvested from the subventricular zone (SVZ). These results support the notion that tissue level changes across multiple systems could be observed following AIH, and support the continued optimization and establishment of AIH as a priming or conditioning modality for therapeutic cell populations.

Delivery of In Vivo Acute Intermittent Hypoxia in Neonatal Rodents to Prime Subventricular Zone-derived Neural Progenitor Cell Cultures

This article describes the methodology for administering short periods of intermittent hypoxia to postnatal day 1-8 mouse or rat pups. This approach effectively elicits a robust tissue level &#8220;priming effect&#8221; on cultured neural progenitor cells that are harvested within 30 min of hypoxia exposure.

Teslimatı<em&gt; İn Vivo</em&gt; Akut Aralıklı hipoksi Yenidoğan Kemirgenler Başbakan subventricular bölgesi kökenli Sinir Progenitör Hücre Kültürleri için

Extended culture of neural stem/progenitor cells facilitates in vitro analyses to understand their biology while enabling expansion of cell populations to ...

Gelişim Biyolojisi

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.

Yenidoğan Asfiksi Bir Domuz Modeli

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

Tıp

Detection of Microregional Hypoxia in Mouse Cerebral Cortex by Two-photon Imaging of Endogenous NADH Fluorescence

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. Here we present a visualized experimental and methodological protocol to directly visualize microregional tissue hypoxia and to infer perivascular oxygen gradients in the mouse cortex. It is based on the non-linear relationship between nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) endogenous fluorescence intensity and oxygen partial pressure in the tissue, where observed tissue NADH fluorescence abruptly increases at tissue oxygen levels below 10 mmHg1. We use two-photon excitation at 740 nm which allows for concurrent excitation of intrinsic NADH tissue fluorescence and blood plasma contrasted with Texas-Red dextran. The advantages of this method over existing approaches include the following: it takes advantage of an intrinsic tissue signal and can be performed using standard two-photon in vivo imaging equipment; it permits continuous monitoring in the whole field of view with a depth resolution of ~50 &mu;m. We demonstrate that brain tissue areas furthest from cerebral blood vessels correspond to vulnerable watershed areas which are the first to become functionally hypoxic following a decline in vascular oxygen supply. This method allows one to image microregional cortical oxygenation and is therefore useful for examining the role of inadequate or restricted tissue oxygen supply in neurovascular diseases and stroke.

Here we describe a method to directly visualize microregional tissue hypoxia in the mouse cortex in vivo. It is based on concurrent two-photon imaging of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and the cortical microcirculation. This method is useful for high resolution analysis of tissue oxygen supply.

Endojen NADH Floresans iki-foton Imaging tarafından Fare Serebral Korteks olarak Microregional Hipoksi Algılama

The brain's ability to function at high levels of metabolic demand depends on continuous oxygen supply through blood flow and tissue oxygen diffusion. ...

Nörobilim

Supramaximal Intensity Hypoxic Exercise and Vascular Function Assessment in Mice

Exercise training is an important strategy for maintaining health and preventing many chronic diseases. It is the first line of treatment recommended by international guidelines for patients suffering from cardiovascular diseases, more specifically, lower extremity artery diseases, where the patients' walking capacity is considerably altered, affecting their quality of life. 
Traditionally, both low continuous exercise and interval training have been used. Recently, supramaximal training has also been shown to improve athletes' performances via vascular adaptations, amongst other mechanisms. The combination of this type of training with hypoxia could bring an additional and/or synergic effect, which could be of interest for certain pathologies. Here, we describe how to perform supramaximal intensity training sessions in hypoxia on healthy mice at 150% of their maximal speed, using a motorized treadmill and a hypoxic box. We also show how to dissect the mouse in order to retrieve organs of interest, particularly the pulmonary artery, the abdominal aorta, and the iliac artery. Finally, we show how to perform ex vivo vascular function assessment on the retrieved vessels, using isometric tension studies.

High-intensity training in hypoxia is a protocol that has been proven to induce vascular adaptations potentially beneficial in some patients and to improve athletes&#39; repeated sprint ability. Here, we test the feasibility of training mice using that protocol and identify those vascular adaptations using ex vivo vascular function assessment.

Supramaximal yoğunluğu hipoksik egzersiz ve farelerde vasküler işlevi değerlendirme

Exercise training is an important strategy for maintaining health and preventing many chronic diseases. It is the first line of treatment recommended by ...

Davranış

Induction and Testing of Hypoxia in Cell Culture

Hypoxia is defined as the reduction or lack of oxygen in organs, tissues, or cells. This decrease of oxygen tension can be due to a reduced supply in oxygen (causes include insufficient blood vessel network, defective blood vessel, and anemia) or to an increased consumption of oxygen relative to the supply (caused by a sudden higher cell proliferation rate). Hypoxia can be physiologic or pathologic such as in solid cancers 1-3, rheumatoid arthritis, atherosclerosis etc&#x2026; Each tissues and cells have a different ability to adapt to this new condition. During hypoxia, hypoxia inducible factor alpha (HIF) is stabilized and regulates various genes such as those involved in angiogenesis or transport of oxygen 4. The stabilization of this protein is a hallmark of hypoxia, therefore detecting HIF is routinely used to screen for hypoxia 5-7. 
In this article, we propose two simple methods to induce hypoxia in mammalian cell cultures and simple tests to evaluate the hypoxic status of these cells.

Here we propose simple methods to induce hypoxia in cell cultures and simple tests to evaluate the hypoxic status of the cultures.

Hücre Kültürü ve Hipoksi Test İndüksiyon

Hypoxia is defined as the reduction or lack of oxygen in organs, tissues, or cells.  This decrease of oxygen tension can be due to a reduced supply in ...

Biyoloji

Translational 3D-Cell Culture Model to Assess Hyperoxia Effects on Human Neonatal Airway Epithelial Cells

The preterm neonatal airway epithelium is constantly exposed to environmental stressors. One of these stressors in neonates with lung disease includes oxygen (O2) tension higher than the ambient atmosphere - termed hyperoxia (&gt;21% O2). The effect of hyperoxia on the airway depends on various factors, including the developmental stage of the airway, the degree of hyperoxia, and the duration of exposure, with variable exposures potentially leading to unique phenotypes. While there has been extensive research on the effect of hyperoxia on neonatal lung alveolarization and airway hyperreactivity, little is known about the short and long-term underlying effect of hyperoxia on human neonatal airway epithelial cells. A major reason for this is the scarcity of an effective in vitro model to study human neonatal airway epithelial development and function. Here, we describe a method for isolating and expanding human neonatal tracheal airway epithelial cells (nTAECs) utilizing human neonatal tracheal aspirates and culturing these cells in air-liquid interface (ALI) culture. We demonstrate that nTAECs form a mature polarized cell-monolayer in ALI culture and undergo mucociliary differentiation. We also present a method for moderate hyperoxia exposure of the cell monolayer in ALI culture using a specialized incubator. Additionally, we describe an assay to measure cellular oxidative stress following hyperoxia exposure in ALI culture using fluorescent quantification, which confirms that moderate hyperoxia exposure induces cellular oxidative stress but does not cause significant cell membrane damage or apoptosis. This model can potentially be used to simulate clinically relevant hyperoxia exposure encountered by neonatal airways in the Neonatal Intensive Care Unit (NICU) and used to study the short and long-lasting effects of O2 on neonatal airway epithelial programming. Studies using this model could be utilized to explore ways to mitigate early-life oxidative injury to developing airways, which is implicated in the development of long-term airway diseases in former premature infants.

We describe a protocol to establish an air-liquid interface (ALI) culture model utilizing neonatal tracheal airway epithelial cells (nTAEC) and perform physiologically relevant hyperoxia exposure to study the effect of atmospheric-induced oxidative stress on cells derived from the developing neonatal airway surface epithelium.

İnsan Neonatal Hava Yolu Epitel Hücreleri Üzerindeki Hiperoksi Etkilerini Değerlendirmek için Translasyonel 3D Hücre Kültürü Modeli

The preterm neonatal airway epithelium is constantly exposed to environmental stressors. One of these stressors in neonates with lung disease includes ...

Induction and Characterization of Pulmonary Hypertension in Mice using the Hypoxia/SU5416 Model

Pulmonary Hypertension (PH) is a pathophysiological condition, defined by a mean pulmonary arterial pressure exceeding 25 mm Hg at rest, as assessed by right heart&#160;catheterization. A broad spectrum of diseases can lead to PH, differing in their etiology, histopathology, clinical presentation, prognosis, and response to&#160;treatment. Despite significant progress in the last years, PH remains an uncured disease. Understanding the underlying mechanisms can pave the way for the development of new therapies. Animal models are important research tools to achieve this goal. Currently, there are several models available for recapitulating PH. This protocol describes a two-hit mouse PH model. The stimuli for PH development are hypoxia and the injection of SU5416, a vascular endothelial growth factor (VEGF) receptor antagonist. Three weeks after initiation of Hypoxia/SU5416, animals develop pulmonary vascular remodeling imitating the histopathological changes observed in human PH (predominantly Group 1). Vascular remodeling in the pulmonary circulation results in the remodeling of the right&#160;ventricle (RV). The procedures for measuring RV pressures (using the open chest method), the morphometrical analyses of the RV (by dissecting and weighing both cardiac ventricles) and the histological assessments of the remodeling (both pulmonary by assessing vascular remodeling and cardiac by assessing RV cardiomyocyte hypertrophy and fibrosis) are described in detail. The advantages of this protocol are the possibility of the application both in wild type and in genetically modified mice, the relatively easy and low-cost implementation, and the quick development of the disease of interest (3 weeks). Limitations of this method are that mice do not develop a severe phenotype and PH is reversible upon return to normoxia. Prevention, as well as therapy studies, can easily be implemented in this model, without the necessity of advanced skills (as opposed to surgical rodent models).

This protocol describes the induction of pulmonary hypertension (PH) in mice based on the exposure to hypoxia and the injection of a VEGF receptor antagonist. The animals develop PH and right ventricular (RV) hypertrophy 3 weeks after the initiation of the protocol. The functional and morphometrical characterization of the model is also presented.

Hipoksi/SU5416 Modeli kullanılarak Farelerde Pulmoner Hipertansiyonun İndüksiyonu ve Karakterizasyonu

Pulmonary Hypertension (PH) is a pathophysiological condition, defined by a mean pulmonary arterial pressure exceeding 25 mm Hg at rest, as assessed by ...

Multiple Intravenous Bolus Dosing and Invasive Hemodynamic Assessment in a Hypoxia-Induced Mouse Pulmonary Artery Hypertension Model

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive life-threatening disease, primarily affecting small pulmonary arterioles of the lung. Currently, there is no cure for PAH. It is important to discover new compounds that can be used to treat PAH. The mouse hypoxia-induced PAH model is a widely used model for PAH research. This model recapitulates human clinical manifestations of PAH Group 3 disease and is an important research tool to evaluate the effectiveness of new experimental therapies for PAH. Research using this model often requires the administration of compounds in mice. For a compound that needs to be given directly into the bloodstream, optimizing intravenous (IV) administration is a key part of the experimental procedures. Ideally, the IV injection system should permit multiple injections over a set time course. Although the mouse hypoxia-induced PAH model is very popular in many laboratories, it is technically challenging to perform multiple IV bolus dosing and invasive hemodynamic assessment in this model. In this protocol, we present step-by-step instructions on how to carry out multiple IV bolus dosing via mouse jugular vein and perform arterial and right ventricle catheterization for hemodynamic assessment in mouse hypoxia-induced PAH model.

This protocol provides a step-by-step procedure for executing multiple intravenous bolus dose administration and invasive hemodynamic monitoring in mice. Investigators can use this protocol for future therapeutic compound screening for pulmonary artery hypertension.

Hipoksi ile İndüklenen Fare Pulmoner Arter Hipertansiyon Modelinde Çoklu İntravenöz Bolus Dozu ve İnvaziv Hemodinamik Değerlendirme

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive life-threatening disease, primarily affecting small pulmonary arterioles of the lung. Currently, ...

Experimental Approach to Examine Leptin Signaling in the Carotid Bodies and its Effects on Control of Breathing

An adipocyte-produced hormone leptin is a potent respiratory stimulant, which may play an important role in defending respiratory function in obesity. The carotid bodies (CB), a key organ of peripheral hypoxic sensitivity, express the long functional isoform of leptin receptor (LepRb) but the role of leptin signaling in control of breathing has not been fully elucidated. We examined the hypoxic ventilatory response (HVR) (1) in C57BL/6J mice before and after leptin infusion at baseline and after CB denervation; (2) in LepRb-deficient obese db/db mice at baseline and after LepRb overexpression in CBs. In C57BL/6J mice, leptin increased HVR and effects of leptin on HVR were abolished by CB denervation. In db/db mice, LepRb expression in CB augmented the HVR. Therefore, we conclude that leptin acts in CB to augment responses to hypoxia.

Our study focuses on the effects of leptin signaling in carotid body (CB) on the hypoxic ventilatory response (HVR). We performed &#39;loss of function&#39; experiments measuring the effect of leptin on HVR after CB denervation and &#39;gain of function&#39; experiments measuring HVR after overexpression of the leptin receptor in CB.

Karotis Cisimlerinde Leptin Sinyalizasyonunu Ve Solunum Kontrolüüzerindeki Etkilerini İncelemek İçin Deneysel Yaklaşım

An adipocyte-produced hormone leptin is a potent respiratory stimulant, which may play an important role in defending respiratory function in obesity. The ...