Name: use of a piglet model for the study of anesthetic-induced developmental neurotoxicity (aidn): a translational neuroscience approach
Uploaded: 2017-06-11T13:00:00
Duration: 6 min 38 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity AIDN: A Translational Neuroscience Approach at JoVE.com

Die Autoren möchten die Beiträge des Ohio State University Laboratory Animal Resource Centers (ULAR) anerkennen.

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	<li>Buie, V. C., Owings, M. F., DeFrances, C. J., Golosinskiy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=National+hospital+discharge+survey:+2006+annual+summary.">National hospital discharge survey: 2006 annual summary.</a> Vital Health Stat 13. (168), 1-79 (2010).</li><li>Hays, S. R., Deshpande, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Newly+postulated+neurodevelopmental+risks+of+pediatric+anesthesia.">Newly postulated neurodevelopmental risks of pediatric anesthesia.</a> Curr Neurol Neurosci Rep. 11, 205-210 (2011).</li><li>Disma, N., Mondardini, M. C., Terrando, N., Absalom, A. 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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Critical Protocol Steps / Fehlersuche Wenn das Experiment beginnt, sollte die Überwachung nicht-invasiver Vitalzeichen mit der Induktion beginnen. Blutdruck, Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung und rektale Temperatur können leicht erhalten und überwacht werden. Das Ferkel sollte unter einer Luft-wärmenden Vorrichtung sein, um eine ausreichende Kernkörpertemperatur aufrechtzuerhalten, da diese Tiere unter der Allgemeinanästhesie schnell hypothermisch werden können. Die sofortige Platzierung eines peripheren intravenösen Katheters ermöglicht die Behandlung von Notfällen, wenn sie während der Induktion auftreten. Es ist wichtig, das Ferkel, nichtinvasiv oder invasiv, während des Isofluran-Verfahrens und des Opferverfahrens kontinuierlich zu überwachen. Das Ferkel kann die arterielle Sauerstoff-Desaturierung sehr schnell während mehrerer Schritte während des gesamten Protokolls, vor allem während der Atemwege-Management und Intubation. Wir verwenden 8% Sevofluran, um Anästhesie zu induzieren, um die menschliche pädiatrische Praxis zu replizieren und zu speeD Induktion. Allerdings wurde 5% Isofluran erfolgreich eingesetzt und ist angemessen. Angesichts der Unterschiede in der Anatomie und einer Prädisposition für Laryngospasmus, kann das Ferkel schwer zu intubieren. Wenn das Ferkel während des Induktions- und / oder Atemwegmanagements zu entsättigen beginnt, sollten 100% Sauerstoff und Sevofluran sofort über Gesichtskegel verabreicht werden, um einen sicheren Sauerstoffsättigungsgrad und eine ausreichende Tiefe der Anästhesie wiederherzustellen. Denken Sie daran, dass, während die Ebene der Anästhesie muss tief genug, um Intubation zu ermöglichen, kann übermäßige Anästhesie zu Apnoe führen. Eine kontinuierliche Vigilanz in Bezug auf die Belüftung und Oxygenierung des Tieres ist erforderlich, wobei die Titration des inhalierten Anästhetikums entsprechend erfolgt. Die Intubation kann dann wiederhergestellt werden, sobald die Oxygenierung wiederhergestellt ist und eine ausreichende Anästhesie erreicht ist. Eine positive Druckbelüftung über den Gesichtskegel kann versucht werden, ist aber meist nicht erfolgreich. Wenn Laryngospasmus auftritt, Anwendung von Lidocain-Lösung direkt auf die vocEs wird angedeutet, dass die Trachealintubation möglich ist. Notfallmedikamente sollten immer verfügbar sein und sollten nach Bedarf während der kritischen Teile des Protokolls verabreicht werden, um physiologische Störungen zu korrigieren. Während eine gründliche Diskussion über Anästhesie- und Notfallmedizin in Ferkeln außerhalb des Umfangs dieses Manuskripts liegt, ist Swindles &quot;Schwein im Labor: Chirurgie, Anästhesie, Imaging und Experimentelle Techniken&quot; eine hervorragende Ressource. 27 Ähnlich kann das Ferkel beginnen, während des Opfers schnell zu entsättigen, nach dem Öffnen der Brusthöhle während der Mittellinien-Sternotomie. Der Bediener sollte schnell arbeiten, aber sicher, um das Herz auszusetzen und den Angiokatheter einzusetzen, um das kalte PBS zu starten. Eine gründliche kalte PBS-Perfusion (und schnelle Fixierung mit PFA, falls angegeben) ist erforderlich, um ischämische Schäden am Gehirn zu verhindern. Sobald das Ferkel intubiert wurde, respiRational Rate und End-Tidal-Kohlendioxid-Tracking beginnt ( Tabelle 1 ). Stabilisieren Sie die Entziehung und Belüftung des Ferkels durch Titration der Beatmungsunterstützung unter Beibehaltung einer ausreichenden Anästhesie. Wir verwenden mechanische Belüftung, um zu verstehen, was bei Menschen so eng wie möglich verwendet wird. Hyperoxie sollte vermieden werden, um die Chance auf oxidativen Stress zu minimieren. Die Isofluran-Ferkel werden aus 2 Gründen einer Femoralarterien-Kanüle unterzogen: um den arteriellen Blutdruck kontinuierlich zu überwachen; Und arterielles Blut zur Beurteilung des Säure-Basen-Status, Blutgase und Elektrolyte während des gesamten Verfahrens zu untersuchen. Die Kanülen der Oberschenkelarterie können herausfordernd sein. Bitte sehen Sie das Video für alle Details. Für Überlebensexperimente sollte dieses Verfahren in einer sterilen Betriebsumgebung unter sterilen Bedingungen durchgeführt werden. Nach der Kanülierung der Oberschenkelarterie beginnen die stündliche Überwachung des arteriellen Blutgases und der Serumelektrolyte, sobald es notwendig ist, zu korrigierenHalten Sie die Homöostase ( Tabelle 1 ). Das Ferkel sollte kontinuierliche dextrosehaltige isotonische Flüssigkeit erhalten, um ausreichende Blutglukose aufrechtzuerhalten. Während des gesamten Experiments sollte das Tier kontinuierlich auf Normothermie überwacht werden, und die Zwangswärme sollte nach Bedarf bereitgestellt werden. Es ist ebenso wichtig, Hypothermie und Hyperthermie zu vermeiden. Während dieses Protokoll eine Hemisphäre von &quot;frischem&quot; Gehirn und einer Hemisphäre von festem neuralen Gewebe bereitstellt, kann dies leicht angepasst werden, um alternativen Studienentwürfen Rechnung zu tragen. Zusätzliche Proben können auch aus dem Ferkel gesammelt werden. CSF kann nach der Betäubung des Ferkels mit oder ohne Fluoroskopie-Anleitung gewonnen werden. Blut kann auch aus dem Ferkel in verschiedenen Stadien des Protokolls, einschließlich der aus dem femoralen Arterienkatheter, sowie direkt aus dem linken Ventrikel über den Angiokatheter unmittelbar vor der Perfusion gesammelt werden. Die Rekonvaleszenzperiode kann auch verlängert werden oder sh<html> Ortened, zur Untersuchung der chronischen oder akuten Antwort. Einschränkungen der Technik Dieses Protokoll und Modell sind technisch anspruchsvoll. Ein qualifizierter Ermittler und eine vollständig gelieferte Betriebssuite sind erforderlich, insbesondere für Überlebensexperimente. Der Ermittler (und Assistent, für bestimmte Teile des Protokolls) muss mit den chirurgischen und anästhetischen Komponenten dieses Protokolls bequem sein, die Schulung und Erfahrung erfordern können, um zu meistern. Andere Einschränkungen beinhalten die Kosten der Ferkel im Vergleich zu Nagetiermodellen, obwohl das Ferkelmodell weit weniger kostenintensiv ist als nichtmenschliche Primaten. Während die Kosten für Ferkel auf der Grundlage der Region und der Farm variieren, von denen Tiere erhalten werden, kann man erwarten, dass die Kosten pro Tier weniger als $ 500 betragen, während nicht-menschliche Primaten Tausende von Dollar pro Tier sein können. In unserer Erfahrung sind die durchschnittlichen Kosten pro Tier typischerweise etwa 200 Dollar. Jove_content &quot;&gt; Schließlich, da es der Zweck des Ferkelmodells ist, das sich entwickelnde menschliche Gehirn nachzuahmen, sollten nur neugeborene Ferkel verwendet werden. Das zentrale Nervensystem ist in der Zeit des schnellen Wachstums am meisten anfällig, und bei Ferkeln reicht diese Periode von Sechs Wochen vor der Geburt bis fünf Wochen nach der Geburt 8. Mit älteren Ferkeln, die weit entfernt von ihrem abwurfenden Datum liegen, besteht das Risiko, die klinische Relevanz des Ferkelmodells zu schwächen, während in Bezug auf die &quot;Äquivalenz&quot; der Ferkelhirnentwicklung eine erhebliche Kontroverse besteht Die eines menschlichen Neugeborenen, gibt es auffallende Ähnlichkeiten, wenn die frühe postnatale Hirnentwicklung zwischen Menschen und Schweinen verglichen wird. Bei der Geburt sind die Gehirne von Menschen und Schweinen 27% bzw. 25% des erwachsenen Gewichts. 14 Basierend auf der Arbeit von Johnson Und Kollegen, können wir schließen, dass eine Ferkelwoche ungefähr einem menschlichen Monat entspricht. 9 Diese Ergebnisse, basierend auf wh<html> Ole-Brain-Volumendaten, wurden durch die Arbeit von Arbeiter und Kollegen validiert. 28 Wir haben 7-14 Tage alte Ferkel ausgewählt, um einen Menschen von 1-2 Monaten zu approximieren. Allerdings kann es vorsichtig sein, jüngere Tiere (1-5 Tage alt) zu benutzen, wenn das experimentelle Ziel ist, den Zenit des Ferkelhirnwachstums zu verfolgen. Dies ist machbar, da Ferkel bei der Geburt entwöhnt werden können. Unsere Verwendung des Ferkelmodells wird sich anpassen, wenn neue Daten in Bezug auf die Parallelen zwischen der menschlichen und schweren postnatalen Gehirnentwicklung zur Verfügung stehen. Bedeutung der Technik im Hinblick auf alternative / bestehende Methoden Das Ferkel besitzt auffallende Ähnlichkeiten mit menschlichen Neugeborenen, einschließlich kritischer Parallelen in der Entwicklung des Gehirns und pathophysiologischen Reaktionen. Es handelt sich also um ein klinisch relevantes Säugetiermodell, und die Proof-of-Concept-Studie zeigt, dass das Ferkel ein geeignetes Modell für die Untersuchung der anästhetischen Neurotoxizität istRef &quot;&gt; 29 , 30. Es kann auch leicht an andere Arten der Entwicklung der neurowissenschaftlichen Forschung angepasst werden.Das Modell ist entworfen, um mit wissenschaftlicher Autorität, das Ausmaß und den Mechanismus der AIDN zu minimieren Bedenken, dass Confounder, wie Hypoxie oder Hypercarbien, zu untersuchen Wodurch neurologische Schäden verursacht werden, die als anästhesieinduziert fehlinterpretiert werden könnten. Um dies zu erreichen, wird das Ferkel mit den gleichen perioperativen chirurgischen und anästhetischen Zuständen behandelt und beobachtet von pädiatrischen Patienten. Zukünftige Richtungen und Anwendungen nach dem Mastering der Technik Vorwärts gehen, Ferkel sind auch sehr neurokognitiven Tests zugänglich 17 . Dieses Attribut wird eine komplexe, umfassende Bewertung des neurokognitiven Ergebnisses nach der anästhetischen Exposition in zukünftigen Experimenten ermöglichen. Es sollte auch betont werden, dass in der klinischen Umgebung die Kinder am häufigsten einer Anästhesie ausgesetzt sindRa physiologisch stressiges Verfahren (Chirurgie). Die Wechselwirkungen zwischen Anästhesie und postoperativer Entzündung sowie die daraus resultierende neuronale Verletzung und / oder Toxizität (wie bei Nagetieren und Primaten gesehen) verdienen eine weitere Erforschung und eine beträchtliche Berücksichtigung. Das neonatale Ferkel bietet ein einzigartiges, klinisch relevantes Basismodell für die Auswirkungen von Anästhetika auf das sich entwickelnde Gehirn ohne den verstörenden Einfluss der Operation (Nachahmung gemeinsamer klinischer Szenarien bei Kindern). Die Auswirkungen von verschiedenen Arten von Chirurgie oder anderen Confoundern (Ischämie, Hirnverletzung, genetische Prädisposition, etc. ) können nun mit diesem Modell zuverlässig getestet werden. Im Labor wollen wir mehrere elektrophysiologische und elektrochemische Methoden einsetzen, um Mechanismen der Anästhesie und AIDN in intakten neuronalen Schaltkreisen weiter zu untersuchen. Diese Techniken umfassen in vivo Messung der Neurotransmitter-Aktivität, Ganzzell-Patch-Clamp-Aufnahmen, Neuroimaging undNeurophysiologische Untersuchungen in Hirnschnitten. In Bezug auf die Neurowissenschaften im unreifen Gehirn sind Ferkel für Menschen besser als murine Modelle mit sehr wenigen der Nachteile, die bei nichtmenschlichen Primaten vorhanden sind. Mit der Weiterentwicklung können Ferkel das ideale Modell für die Forschung in der Neurowissenschaften sein.

Jedes Jahr erhalten Millionen von Kindern in den USA eine allgemeine Anästhesie, viele von ihnen unter 4 Jahren 1 . Anästhesie-induzierte Entwicklungsneurotoxizität (AIDN) ist ein Schwerpunkt der pädiatrischen Anästhesieforschung geworden, da es zwingend notwendig geworden ist, die Auswirkungen der Anästhesie auf unreife Gehirne zu verstehen. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass häufig verwendete Anästhetika wie Isofluran eine erhöhte neuronale Apoptose im Gehirn von Jungtieren verursachen können. Studien bei Kindern haben zweideutige Ergebnisse ergeben 2 . Das Verständnis der Pathogenese von AIDN, die Identifizierung potenzieller therapeutischer Ziele für seine Prävention oder Verbesserung und die Beschreibung der sicherste anästhetischen Regimen sind zu dringenden Zielen der pädiatrischen Anästhesie Gemeinschaft geworden. Das primäre Ziel dieser Studie war es, ein optimales Tiermodell und eine Methode zur Quantifizierung der Auswirkungen von Anästhetika auf das sich entwickelnde Gehirn zu entwickeln und sorgfältig zu stimulierenEntworfene Untersuchung der Sicherheit der derzeit weit verbreiteten Anästhetika. In einer neueren systematischen Überprüfung der aktuellen körperlichen Präklinik-Literatur über AIDN, die Autoren festgestellt, signifikante methodische Heterogenität in über 900 Studien 3 . Viele betrachteten dies als einen Aufruf für ein klinisch relevantes, gut entworfenes präklinisches Modell, das es noch nicht gibt, trotz mehrjähriger Forschung zu diesem Thema. Die meisten Nagetiermodelle verwenden aus der Notwendigkeit einen Ansatz, der keine strenge physiologische Überwachung, Blutentnahme oder mechanische Beatmung erlaubt. Da das Gehirn für physiologische Störungen exquisit empfindlich ist, ist es schwierig, sich auf die Ergebnisse dieser Modelle zu verlassen. Ein primäres Ziel für die Entwicklung dieses Modells war es, das so zu gestalten, dass alle physiologischen Variablen wie Blutgasparameter, Körpertemperatur, Atemparameter etc. bei Bedarf überwacht und korrigiert werden. <p claSs = &quot;jove_content&quot;&gt; Darüber hinaus, weil die Neurotoxizität der Anästhesie wahrscheinlich von dem Entwicklungsfortschritt des Gehirns zum Zeitpunkt der Exposition abhängt, sollte ein Tiermodell gewählt werden, das die Entwicklung und Struktur des neonatalen menschlichen Gehirns am besten nachahmen kann, um zu maximieren Die translationalen Relevanz der Ergebnisse 4 . Das translatorische Ferkelmodell liefert die klinische Relevanz, die in diesen Rezensionen und Editorials angestrebt wird, da es darauf abzielt, diese Notwendigkeit für relevante präklinische Daten zu adressieren, die zukünftige klinische Studien informieren können. Isofluran, ein GABA-Typ A (GABA A ) Rezeptor-Agonist und schwacher NMDA-Rezeptor-Antagonist, ist das häufig verwendete Inhalationsanästhetikum in der klinischen Praxis weltweit. Anästhetika wie Isofluran wurden als sicher betrachtet, solange sie keine Hypotonie oder Hypoxie induzieren; Dennoch können subtilere Effekte auftreten. Wenn das Gehirn einer allgemeinen Anästhesie ausgesetzt ist, ist das Gleichgewicht von GABA aGonismus und NMDA-Antagonismus ist gestört, was zu Veränderungen in der zellularen Architektur, Konnektivität und Funktion führt. Zusätzlich, während GABA im Allgemeinen ein inhibitorischer Neurotransmitter ist, ist es bekannt, in den unreifen Gehirnen exzitatorisch zu sein. Gerade wenn der Übergang von GABA vom Erreger zur Hemmung nicht gut verstanden wird und wahrscheinlich speziesabhängig ist. Wenn ein Ungleichgewicht zwischen exzitatorischen und hemmenden Inputs im Gehirn während des sogenannten &quot;Hirnwachstumsspurtes&quot; auftritt, kann die daraus resultierende exzitotoxische Dysregulation kritischer molekularer Wege zu einer abnormen Neuroentwicklung führen, wie z. B. apoptotische Neurodegeneration. Zusätzlich zu einer erhöhten Apoptose können auch oxidativer Stress und Entzündungen induziert werden, während die neuronale Zellproliferation, die neuronale Migration und die axonale Verwüstung unterdrückt oder dysreguliert werden 6 . Das Nettoergebnis sind neurokognitive Störungen, die in adul bleiben könnenThood 2 Zur direkten Messung der neurotoxischen Effekte von Isofluran auf junge Säugetiere werden neonatale Ferkel verwendet. Ferkel teilen mehr ZNS-Ähnlichkeiten mit Menschen als jeder andere Säugetier, und als solche machen ihre neurodevelopmentalen und neuroanatomischen Ähnlichkeiten sie zu einem idealen Tier für ein klinisch relevantes Säugetiermodell von AIDN. Sowohl Menschen als auch Ferkel besitzen gyrencephalische Gehirne, teilen Gemeinsamkeiten im Charakter und Verteilung von Gehirn gyri, graue Substanz und weiße Substanz. Der Ferkel-Hippocampus, die Basalganglien und der Hirnstamm sind auch topographisch ähnlich denen des Menschen 7 . Entwickelt sind Ferkel einer der wenigen nichtmenschlichen Säugetiere, die perinatalen Hirnwachstum und Myelinisierung unterziehen 8 . In utero, sowohl menschliche und Ferkel Gehirne unterziehen sich signifikantes Wachstum während der späten Trimester Schwangerschaft. In der Korrelation, bei der Geburt, menschlichen und Ferkel Gehirne sind 27% und 25% der erwachsenen Gehirne, respectively. Die Magnetresonanztomographie hat ergeben, dass ein einwöchiges Ferkelhirn etwa ein einmonatiges menschliches Gehirn in Bezug auf neuronale Reifung und dendritische Wölbung entspricht. Darüber hinaus haben das Ferkel und das menschliche Gehirn zahlreiche Ähnlichkeiten in Bezug auf Muster der Neuroentwicklung. Beispielsweise sind die Expressions- und mRNA-Sequenz von reelin 10 , die topographische Verteilung der 5-HT-Neuronen 11 und der Neuralrohrverschluss 12 alle parallel zu dem, was beim Menschen zu sehen ist. Darüber hinaus gibt es eine weitgehende Homologie zwischen den Genomen von Ferkeln und Menschen 13 . Die Relevanz eines Tiermodells muss im Kontext der menschlichen Pathologie verstanden werden, insbesondere in Bezug auf die Hirnreife und die Pathobiologie des menschlichen Kindes. Die meisten der vorhandenen Anästhesie-Toxizitätsstudien verwenden ein Nagetiermodell, mit einigen wenigen, die nicht-menschlichen verwendenPrimatenmodelle Allerdings können Nagetiere und Primaten nicht die idealen Tiere für die Untersuchung von AIDN sein. Obwohl weit verbreitet, Nagetier Gehirne sind sehr verschieden von denen der Menschen während der Entwicklung. Vor allem Nagetiere besitzen lissencephalen (oder glatten) Gehirnen. Das Nagetier-Gehirn fehlt dem Gyri und Sulci, die für mehr neurologisch komplexe Organismen charakteristisch sind. Das Nagetier-Gehirn unterliegt auch einem postnatalen Hirnwachstum Spurt 14 , unähnlich für Menschen und Ferkel. Es wurde beobachtet, dass es Variationen in der Anfälligkeit der verschiedenen Hirnregionen zu inhaliertem Anästhetikum gibt 15 . Daher sollte es wichtig sein, dass das Tiermodell für das Studium von AIDN ein Gehirn besitzt, das neurodevelopmental und neuroanatomisch ähnlich dem eines Menschen ist, um die anästhesieinduzierten Hirnveränderungen am besten zu modellieren, die bei pädiatrischen Patienten wahrscheinlich zu beobachten sind. Wie bereits erwähnt, besitzen Ferkel ein Gehirn, das ich habeViel besser für diese Rolle geeignet. Darüber hinaus sind die gemeinsamen Formen der Nagetierneurokognitiven Tests, wie z. B. räumliches Lernen und Gedächtnis, die im Morris-Wasserlabyrinth ausgewertet werden, nicht direkt relevant oder vergleichbar mit den neurokognitiven Bewertungen bei kleinen Kindern 16 . Einer der Vorteile der Verwendung von Ferkeln für die Entwicklungsneurowissenschaften ist, dass sie auch in einem frühen Alter extrem neurokognitiv sind. Zahlreiche neurokognitive Tests, die für andere Säugetierarten als nützlich erachtet werden, wurden erfolgreich bei Schweinen eingesetzt und validiert. Während es sich immer noch um ein sich entwickelndes Feld handelt, enthält die neurokognitive Beurteilung bei Ferkeln komplexere Tests, die menschliche Defizite besser nachahmen, wie z. B. ein Schrägstrahl-Motor-Test 17 , 18 und spiegelnder räumlicher Bewusstseinstest 19 . Motor-Tests mit dem geneigten Strahl, als Teil der traumatischen Hirnverletzung Studie in Ferkel, zeigt eine hohe Zuverlässigkeit in der BeurteilungDer motorischen Funktion. Der Spiegeltest zeigt die Erinnerung an die Umgebung und die Anerkennung und Ausnutzung eines reflektierten Bildes, um die Nahrungsmittelbelohnung zu suchen. Auf der anderen Seite können nicht-menschliche Primaten ein geeignetes Modell für pädiatrische Anästhesie-Studien sein, aber es gibt eine Reihe von prohibitiven Faktoren, einschließlich Kosten und Schwierigkeiten der Nutzung. Darüber hinaus sind sie äußerst empfindlich auf frühe Aufzuchtbedingungen, insbesondere Stress und mütterliche Trennung 20 . Faktoren, die für die Untersuchung von AIDN wichtig sind, wie etwa allosterische Modulatoren, Rezeptor-Ligand-Affinitäten, posttranslationale Modifikationen, Rezeptor-Untereinheitszusammensetzungen und alternative Spleißvarianten, sind bei Primaten nicht bekannt. Dies ist, weil Gene, die für solche Konzepte relevant sind, nicht geklont worden sind. Im Gegensatz dazu wurden sie bei Schweinen geklont. Als solches wurden nur begrenzte Arbeiten in nichtmenschlichen Primaten 21 , 22 durchgeführt </suP&gt;. Das Ferkelmodell nutzt die Vorteile der Nagetier- und Nichtmenschen-Primatenmodelle: Es ist kostengünstig, einfach in Bezug auf nichtmenschliche Primatenstudien zu verwenden und ist neuroanatomisch und neurophysiologisch ähnlich dem pädiatrischen menschlichen Gehirn. Die Verwendung von Ferkel in der neurowissenschaftlichen Forschung ist in den letzten Jahren gewachsen, darunter eine Reihe von Studien, die pädiatrische neuroinflammatorische Bedingungen untersucht haben. Effekte der respiratorischen Virusinfektion auf Hippocampus und räumliches Lernen 23 , Verringerung des Hirnzelltods nach Schlaganfall 24 , Neurogenese nach traumatischer Hirnverletzung 25 und Enzymaktivität während der Anfälle 26 sind einige der Studien, die neonatale Ferkel verwendet haben. Diese umfangreiche und wachsende Anzahl von Literatur verleiht der Eignung und Nachhaltigkeit des klinisch relevanten und hochreproduzierbaren Ferkelmodells die Möglichkeit,Sia-induzierte Neurotoxizität.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1164">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Liqui-Wean</td>
			<td style="width:204px;">Milk Specialities</td>
			<td style="width:141px;">454836</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Piglet Anesthesia Face-Cone Mask</td>
			<td style="width:204px;">VetEquip</td>
			<td>921428</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Masterflex L/S Peristaltic Pump</td>
			<td style="width:204px;">Cole-Parmer</td>
			<td>EW-77916-20</td>
			<td style="width:516px;">Alternative peristaltic pumps can be used, as long as a constant and sufficient perfusion rate can be achieved</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Masterflex L/S Pump Tubing, 25ft</td>
			<td style="width:204px;">Cole-Parmer</td>
			<td>EW-96410-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">14-gauge angiocatheter</td>
			<td style="width:204px;">Becton-Dickson</td>
			<td>381164</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">10X PBS</td>
			<td style="width:204px;">Thermo-Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Paraformaldehyde powder</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6148-5KG</td>
			<td style="width:516px;">Our lab makes this reagent from the powder as it is much more cost-effective. Prepared paraformaldehyde can also be purchased.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">2-methylbutane</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M32631-4L</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Needle holder</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>152720</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Right angle clamp</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>496217</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Rongeurs</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>028120</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Tenotomy scissors</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>423480</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Stitch scissors</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>423440</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">McPherson Tying Forceps</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>425200</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Adson Tissue Forceps</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>181223</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">3-0 nylon suture</td>
			<td style="width:204px;">Medline</td>
			<td>ETH627H</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="95">
			<td height="95" style="height:95px;width:303px;">Integra SL Anesthesia Workstation</td>
			<td style="width:204px;">DRE Veterinary</td>
			<td style="width:141px;">2350</td>
			<td style="width:516px;">This anesthesia workstation is chosen to best mimic the clinical monitoring experienced by pediatric patients in the operating room. Any anesthesia machine can be used as long as it allows for sufficient physiologic monitoring and intervention.</td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:303px;">Laryngoscope handle</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td align="right">8710000</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="30">
			<td height="30" style="height:30px;width:303px;">Miller 1 Laryngoscope blade</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td align="right">2216100</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Bair Hugger</td>
			<td style="width:204px;">3M</td>
			<td style="width:141px;">750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Bair Hugger Torso Blanket</td>
			<td style="width:204px;">3M</td>
			<td style="width:141px;">540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">iStat Handheld</td>
			<td style="width:204px;">Abbott Point of Care</td>
			<td style="width:141px;">300</td>
			<td>Alternative point of care arterial blood gas analysis devices may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">iStat Cartridges</td>
			<td style="width:204px;">Abbott Point of Care</td>
			<td style="width:141px;">CG8+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Dermabond Advanced Topic Skin Adhesive</td>
			<td style="width:204px;">Ethicon</td>
			<td>DNX6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">LMA Laryngotracheal Atomization Device</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>MAD720</td>
			<td>A cotton-tipped applicator soaked in local anesthetic can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Sheridan CF 3.0 Cuffed Endotracheal Tube</td>
			<td style="width:204px;">Teleflex</td>
			<td>5-10106</td>
			<td style="width:516px;">This model ETT was selected because it has a Murphy&#39;s eye, which is important to prevent ETT occlusion during the experiment</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:303px;">Pediatric Intubation Stylet</td>
			<td style="width:204px;">Smiths Medical</td>
			<td>100/120/100</td>
			<td style="width:516px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">24-gauge angiocatheter</td>
			<td style="width:204px;">Becton-Dickson</td>
			<td align="right" style="width:141px;">381112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">#10 Disposable Scalpel</td>
			<td style="width:204px;">Ted Pella, Inc</td>
			<td style="width:141px;">549-9-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:303px;">Arterial Pressure Monitoring Kit 
			(3 French, 8 cm catheter)</td>
			<td style="width:204px;">Cook Medical</td>
			<td>C-PMSY-300-FA</td>
			<td>Simple polyethylene tubing with a luer-lock adapter can also be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Intramedic PE90 Polyethylene tubing</td>
			<td style="width:204px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:141px;">14-170-12D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Monoject Blunt Cannula</td>
			<td style="width:204px;">VWR International</td>
			<td style="width:141px;">15141-144</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of a piglet model for the study of anesthetic-induced developmental neurotoxicity (aidn): a translational neuroscience approach

Anästhesie kann in vielen Fällen nicht vermieden werden, wenn eine Operation erforderlich ist, besonders bei Kindern. Neuere Untersuchungen an Tieren haben Bedenken geäußert, dass die Anästhesieexposition zu einer neuronalen Apoptose führen kann, die als Anästhesie-induzierte Entwicklungsneurotoxizität (AIDN) bekannt ist. Darüber hinaus haben einige klinische Studien bei Kindern vorgeschlagen, dass Anästhesieexposition zu neurodevelopmentalen Defiziten später im Leben führen kann. Dennoch ist noch ein ideales Tiermodell für präklinische Studien zu entwickeln. Das neonatale Ferkel stellt ein wertvolles Modell für die präklinische Studie dar, da sie eine auffällige Anzahl von Entwicklungsähnlichkeiten mit dem Menschen teilen. Die Anatomie und Physiologie der Ferkel ermöglichen die Umsetzung von rigorosen menschlichen perioperativen Bedingungen sowohl im Überlebens- als auch im Nicht-Überlebensverfahren. Die femorale Arterienkatheterisierung ermöglicht eine genaue Überwachung und ermöglicht so eine sofortige Korrektur einer Abweichung der Vitalzeichen und Chemikalien des Ferkels. ichZusätzlich gibt es mehrere Entwicklungsähnlichkeiten zwischen Ferkeln und menschlichen Neugeborenen. Die Techniken, die erforderlich sind, um Ferkel für das Experimentieren zu verwenden, erfordern Erfahrung, um zu meistern. Ein pädiatrischer Anästhesist ist ein kritisches Mitglied des Ermittlungsteams. Wir beschreiben im allgemeinen Sinn die entsprechende Verwendung eines Ferkelmodells für die neurodevelopmentale Studie.

<html> Vierzig Ferkel wurden untersucht (18 Isofluran, 22 Kontrolle). Studienverfahren wurden von allen Tieren gut vertragen. Alle Ferkel, die studiert wurden, waren männlich. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen in Bezug auf Alter oder Gewicht ( Tabelle 2, Abbildung 5 ). Durchschnittliche Laborwerte während des Experimentierens in der Isoflurangruppe sind in Tabelle 3 angegeben. Diese Werte zeigen, dass das experimentelle Protokoll interne Konsistenz und Reproduzierbarkeit besitzt, da wir im Laufe von zwei Jahren mehrere Techniker durchführen mussten. Nichts von diesen Zahlen sind die vielen Anpassungen und Korrekturen, die wir während der Operationen durchführen mussten, um die physiologische Hämostase aufrechtzuerhalten. CO 2 Retention, niedrige Kernkörpertemperatur und Hypoglykämie sind einige der vielen Confounder, die wir durch eine umfassende Überwachung und Anpassung wie nötig abgewendet haben. T &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Abbildung 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig1.jpg" /> Abbildung 1:. Platzierung der peripheren intravenösen Linie. Ein 24 G intravenöser Katheter wird in die Randohrvene gelegt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig2.jpg" /> Abbildung 2: Reihenfolge der Ereignisse in der Ferkel-Intubation. ( A ) Ferkel werden in die seitliche Liegeposition zur Intubation gebracht. Standardmonitore werden platziert. ( B ) Ein Assistent vertrieb die Zunge aus der Mundhöhle, während der Laryngoskop die Laryngoskopie durchführt. ( C ) Die Epiglottis ist morphologisch ähnlich der eines Menschen. In dieser grafik ist die spitze von thE Klinge ist im Tschiff. ( D ) Die Schweinekehlkopfanatomie unterscheidet sich deutlich von der des Menschen; Die Stimmbänder sind einige Millimeter tief zum Kehlkopfeinlass. In dieser Grafik hat die Spitze der Klinge die Epiglottis verdrängt und den Kehlkopf ausgesetzt. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig3.jpg" /> Abbildung 3: Femoralarterienansatz. ( A ) Die Tiertemperatur wird unter Verwendung einer Zwangsluft-Erwärmungsvorrichtung aufrechterhalten. Die Überwachung wird während des gesamten Verfahrens durchgeführt. Ein breites steriles Feld wird mit getöntem Chlorhexidin hergestellt und das Tier ist mit einem fenestrierten sterilen Tuch bedeckt. ( B ) Palpation an der Leistenfalte zeigt den Oberschenkelpuls. ( C ) Eine KrAniokaudal-Hautschnitt, etwa senkrecht zur Leistenfalte und etwa 1,5 cm Länge, wird über dem Femoralpuls durchgeführt. ( D ) Eine stumpfe Dissektion wird erreicht, um das femorale neurovaskuläre Bündel freizulegen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig4.jpg" /> Abbildung 4: Femoralarterie-Kanüle ( A ) Von der lateralen zur medialen enthält das neurovaskuläre Bündel den N. femoralis, die Arterie und die Vene. ( B ) Die Femoralarterie wird mit Gefäßschleifen und / oder Naht isoliert. Eine anhaltende Spannung an der proximalen Bindung verhindert einen übermäßigen Blutverlust, während die Arterie durchbohrt ist (siehe Aufhellung des Gefäßes). ( C ) Eine Nadel wird verwendet, um die Oberschenkel zu punktierenRtery, Vermeidung von Perforation der hinteren Wand der Arterie. Wenn das Blut zurückkehrt, wird ein Führungsdraht durch die Nadel in die Arterie hineingezogen. ( D ) Die Nadel wird entfernt und der Katheter wird über den Führungsdraht in die Femoralarterie. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig5.jpg" /> Abbildung 5: Vergleich des durchschnittlichen Gewichts und des Alters der Kontrolle und Isofluran-behandelten Ferkel. Die Fehlerbalken stellen eine +/- 1 Standardabweichung dar, wobei der Standardabweichungswert über jeder Fehlerleiste angegeben ist. <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/55193/55193table1.jpg" /> Tabelle 1: Zusammenfassung der normalen Ferkel-Vitalzeichen, ArteriAl Blutgas und Serum-Elektrolyt-Werte mit Vorgeschlagenen Korrekturmethoden. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Tabelle zu sehen.</a> <img alt="Tabelle 2" src="/files/ftp_upload/55193/55193table2.jpg" /> Tabelle 2: Zusammenfassung des durchschnittlichen Gewichts und des Alters der Kontrolle gegenüber Isofluran-behandelten Ferkeln. Es wurde ein ungepaartes Zwei-Tailed-T-Test durchgeführt, das keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen zeigte. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Tabelle anzuzeigen.</a> <img alt="Tisch 3" src="/files/ftp_upload/55193/55193table3.jpg" /> Tabelle 3: Durchschnittliche Vitalzeichen und Laborwerte von Isofluran-behandelten Tieren. Im Laufe desE Chirurgie, Abweichungen der Vitalzeichen und Laborwerte aus den normalen Bereichen werden umgehend korrigiert. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Tabelle anzuzeigen.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity AIDN: A Translational Neuroscience Approach at JoVE.com

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

Anästhesie-induzierte Entwicklung Neurotoxizität (AIDN) Forschung konzentriert sich auf Nagetiere, die nicht breit auf den Menschen anwendbar sind. Nicht-menschliche Primatenmodelle sind relevanter, aber kostenaufwendig und schwer zu experimentieren. Das Ferkel dagegen ist ein klinisch relevantes, praktisches Tiermodell, ideal für das Studium der anästhetischen Neurotoxizität.

Verwendung eines Ferkelmodells für die Untersuchung der anästhetisch-induzierten Entwicklungsneurotoxizität (AIDN): Ein 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 ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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

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Ein Maus-Modell der Cornea Pocket-Assay für die Angiogenese-Studie

A normal cornea is clear of vascular tissues. However, blood vessels can be induced to grow and survive in the cornea when potent angiogenic factors are ...

Forschung

Medizin

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Biomarker in einem Tiermodell für die Aufdeckung Neural, hämatologischen und Behavioral Korrelate der PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

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Die Verwendung von Zystometrie in kleine Nagetiere: A Study of Bladder Chemosensorik

	The lower urinary tract (LUT) functions as a  dynamic reservoir that is able to store urine and to efficiently expel it at a  convenient time. While ...

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Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

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