Name: a piglet perinatal asphyxia model to study cardiac injury and hemodynamics after cardiac arrest, resuscitation, and the return of spontaneous circulation
Uploaded: 2023-01-13T13:20:00
Duration: 10 min 55 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Piglet Perinatal Asphyxia Model to Study Cardiac Injury and Hemodynamics after Cardiac Arrest, Resuscitation, and the Return of Spontaneous Circulation at J

Vorremmo ringraziare tutti i ricercatori e i ricercatori che hanno contribuito a stabilire, sviluppare e perfezionare questo modello di asfissia perinatale e arresto cardiaco nelle nostre strutture. Vorremmo ringraziare il personale delle strutture di ricerca sugli animali presso l'Institute for Surgical Research e l'Institute for Comparative Medicine, Università di Oslo, Norvegia, e i tecnici di ricerca dell'Università di Alberta, Edmonton, Canada, per la loro collaborazione nel corso degli anni. Ringraziamo il Medical Student Research Program dell'Università di Oslo, il Research Council of Norway e la Norwegian SIDS and Stillbirth Society per il sostegno economico a questa pubblicazione.

Gli autori non hanno conflitti di interesse rilevanti per questo articolo da divulgare.

Questo modello di maialino richiede tempo e tecnicamente impegnativo, con diversi passaggi critici. Un buon equilibrio nei farmaci, negli interventi chirurgici e nel metodo per indurre l'arresto cardiaco è necessario per garantire un ragionevole tasso di sopravvivenza. Poiché il protocollo ha una durata relativamente lunga e comprende diversi passaggi critici, condurre gli esperimenti richiede una preparazione approfondita e un team dedicato e ben funzionante, e gli esperimenti dovrebbero essere condotti in strutture che hanno esperienza con la ricerca su animali di grandi dimensioni. I nostri team di ricerca hanno eseguito esperimenti su uno o tre suinetti in parallelo. Si raccomanda di avere almeno due persone presenti in ogni momento durante gli esperimenti e almeno tre persone se gli esperimenti devono essere condotti con tre suinetti contemporaneamente.
Le parti particolarmente critiche e tecnicamente impegnative degli esperimenti includono quanto segue: 1) assicurarsi che tutte le apparecchiature funzionino e che tutti gli strumenti di campionamento dei dati siano disponibili, funzionanti e calibrati; 2) buona e soddisfacente ventilazione meccanica, in particolare prima dell'asfissia e durante la RCP; 3) intervento chirurgico; 4) l'induzione dell'asfissia; 5) accertamento dell'arresto cardiaco; 6) RCP; e 7) il campionamento dei campioni, specialmente nei punti critici come l'arresto cardiaco e il ROSC. I passaggi più critici del protocollo sono l'induzione dell'asfissia e l'accertamento dell'arresto cardiaco. Nei primi esperimenti, la CO2 è stata aggiunta al gas asfissia per imitare da vicino l'acidosi respiratoria e metabolica mista dell'asfissia perinatale 10,11,13,14,15,16,20. Tuttavia, negli esperimenti successivi 7,21,22 in cui il gas CO2 non era disponibile, è stata osservata anche la riduzione della velocità di ventilazione meccanica seguita dal bloccaggio dell'ETT dopo 20-30 minuti per provocare acidosi respiratoria e metabolica mista. Alti livelli di CO2 all'arresto cardiaco non sono solo importanti per imitare la situazione clinica, ma possono anche influenzare ROSC. La ragione di ciò potrebbe essere che l'arresto cardiaco sembra verificarsi a un pH specifico e il pH dipende sia dal lattato che dalla CO2. Poiché l'ipercapnia è più facilmente invertita rispetto all'acidosi lattica, l'acidosi prevalentemente respiratoria rispetto all'acidosi metabolica può determinare quanto velocemente i suinetti si riprendono dall'asfissia. Altri modelli di suinetto di asfissia perinatale o HIE spesso iniziano la riossigenazione/rianimazione prima dell'arresto cardiaco, tipicamente in base ai valori di MAP o alla durata dell'asfissia (ad esempio, 45 minuti di asfissia 29, 2h di asfissia 30, MAP di 20 mmHg 31, MAP di 30-35 mmHg 30, MAP70% al di sotto del basale29,32). Il vantaggio di questo modello è che inducendo l'arresto cardiaco, è possibile studiare la RCP neonatale e campionare i dati prima, durante e subito dopo l'arresto cardiaco. In particolare, la scoperta incidentale che una frazione sostanziale di suinetti ha PEA 7,33 durante l'arresto cardiaco può aumentare l'applicabilità del modello oltre il campo di perinatologia 34.
Nel corso degli anni, il modello è stato perfezionato per ridurre al minimo l'esposizione dei suinetti ai sedativi e all'intervento chirurgico e migliorare il campionamento e le registrazioni dei dati. I protocolli precedenti 10,11,13,14,15,16,20 includevano l'induzione dell'anestesia con sevoflurano. Questo è stato ora abbandonato, poiché l'attuale protocollo prevede di stabilire direttamente l'accesso IV attraverso una vena dell'orecchio e farmaci IV. Ciò è possibile in quanto l'angoscia dei suinetti viene evitata semplicemente fasciando il maialino in un asciugamano prima dell'inserimento del catetere endovenoso periferico da parte di un fornitore addestrato. Midazolam è stato utilizzato anche nei primi protocolli sperimentali; tuttavia, la valutazione soggettiva del ricercatore (R.S.) che ha eseguito la stragrande maggioranza delle autopsie era che il cervello era in condizioni peggiori durante l'autopsia se il midazolam fosse stato usato come infusione continua. Pertanto, ora usiamo solo fentanil IV per mantenere l'anestesia. Midazolam può essere usato in dosi in bolo se il suinetto mostra segni di sofferenza e fentanil e/o pentobarbital non mostrano alcun effetto; Tuttavia, non abbiamo quasi mai dovuto somministrarlo.
In termini di altri perfezionamenti, in esperimenti precedenti, i suinetti sono stati tracheostomizzati con un tubo endotracheale strettamente fissato posto attraverso un'incisione sottoglottica. Questa procedura fornisce una via aerea senza perdite, ma provoca stress chirurgico per il suinetto. D'altra parte, a causa delle vie aeree superiori più grandi del suinetto, l'intubazione endotracheale è associata a perdite significative quando si utilizzano ETT non ammanettati. Pertanto, abbiamo iniziato a utilizzare ETT ammanettati, che hanno portato a zero perdite e tassi di ROSC significativamente più elevati, paragonabili agli esperimenti con suinetti tracheostomizzati. Inoltre, sono stati apportati alcuni adeguamenti per quanto riguarda il campionamento dei dati. Alcuni dei precedenti esperimenti 7,19,22,33,35,36 prevedevano l'uso di una sonda a flusso posta attorno all'arteria carotide comune sinistra. Questa sonda di flusso non è stata prontamente disponibile presso il nostro istituto di Oslo negli ultimi anni. Il nostro laboratorio di Edmonton utilizza ancora una sonda a flusso carotideo e il suo utilizzo potrebbe fornire preziosi dati emodinamici aggiuntivi al modello. Alcuni esperimenti precedenti prevedevano anche l'uso di un catetere pressione-volume posizionato nel ventricolo sinistro facendolo avanzare attraverso una delle carotidi. La somministrazione di compressioni toraciche ha confuso le registrazioni del catetere pressione-volume e, in alcuni casi, ha persino causato il fallimento e la rottura del catetere. Pertanto, il suo uso è stato abbandonato nel modello di arresto. Recentemente, i monitor CO non invasivi sono stati aggiunti al protocollo e ci stiamo concentrando sull'ottimizzazione dei segnali ECG durante l'arresto cardiaco e la RCP, in quanto potrebbero fornire informazioni preziose sulla morfologia dell'ECG e sulla PEA. Infine, il tempo di osservazione post-ROSC è stato esteso da 4 h a 9,5 h, perché 4 h sono troppo brevi per poter rilevare cambiamenti istopatologici, morte cellulare e cambiamenti in alcuni biomarcatori.
Uno dei limiti più importanti di questo modello, e dell'uso dei suinetti in generale come modello traslazionale, è che, a differenza della RCP in sala parto, la transizione cardio-polmonare postnatale è già avvenuta nei suinetti. È improbabile che i suinetti abbiano shunt cardiovascolari fetali aperti e alte pressioni polmonari, come sarebbe il caso in un neonato asfissiato. Sebbene uno studio di Fugelseth et al.37, che ha utilizzato una versione precedente di questo modello di asfissia dei suinetti (non arresto cardiaco), abbia dimostrato che è probabile che gli shunt vascolari si riaprano nei suinetti durante l'asfissia, le loro risposte alla ventilazione e al supporto emodinamico possono differire. Pertanto, le misurazioni fisiologiche potrebbero non essere sempre rappresentative di un neonato umano in transizione. Sono presenti anche alcune differenze anatomiche tra suinetti e neonati, come le vie aeree superiori più grandi nei suinetti, che causano perdite di ETT (il che significa che è importante usare ETT ammanettati) e una temperatura basale più elevata.
Nonostante queste limitazioni, c'è una lunga tradizione nella comunità di ricerca globale di utilizzare i suinetti come modello traslazionale per l'asfissia perinatale. Il maiale è simile agli esseri umani in termini di anatomia, fisiologia, istologia, biochimica e infiammazione38, e a parte il peso alla nascita inferiore a termine (1,5-2,5 kg), il maialino appena nato ha dimensioni abbastanza simili al neonato umano. Le dimensioni e l'anatomia consentono la strumentazione, il monitoraggio, l'imaging e la raccolta di campioni biologici paragonabili al neonato umano. Questo modello consente anche studi di rianimazione poiché le compressioni toraciche sono relativamente facili da eseguire allo stesso modo dei neonati umani e i maiali hanno anatomia e fisiologia cardiaca simili a quelle degli esseri umani39, compresa la distribuzione del sangue coronarico, l'afflusso di sangue al sistema di conduzione, l'aspetto istologico del miocardio e le risposte biochimiche e metaboliche al danno ischemico40. Un altro fattore importante è che il neonato suinetto ha uno sviluppo cerebrale perinatale paragonabile al neonato umano41, e l'asfissia provoca una risposta biochimica con ipercapnia e acidosi respiratoria e metabolica mista, che assomiglia a quella del neonato asfissiato.
Per concludere, questo modello di asfissia perinatale è tecnicamente impegnativo e richiede tempo. Tuttavia, fornisce preziose informazioni sui cambiamenti fisiologici ed emodinamici durante l'asfissia perinatale, consente studi di rianimazione neonatale e fornisce preziose informazioni sui cambiamenti fisiologici prima, durante e dopo l'arresto cardiaco, che potrebbero anche essere di interesse per altre aree di ricerca in medicina oltre alla perinatologia.

L'asfissia perinatale è causata da uno scambio gassoso compromesso (ipossiemia e ipercapnia) prima, durante e/o dopo la nascita. Si traduce in riduzione del flusso sanguigno (ischemia) agli organi vitali e conseguente acidosi respiratoria e metabolica mista. L'asfissia perinatale è una complicanza comune alla nascita che ogni anno causa 580.000 morti infantili in tutto il mondo1. Diminuire questo numero è essenziale per ridurre le morti nei neonati e nei bambini sotto i 5 anni di età, come indicato nell'obiettivo di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite numero 3.2 (cioè mortalità neonatale <12 per 1.000 nati vivi e mortalità sotto i 5 anni <25 per 1.000 nati vivi)2.
Dal punto di vista clinico, l'asfissia si presenta come encefalopatia ipossico-ischemica (HIE), depressione respiratoria e insufficienza circolatoria nel neonato3 (cioè sintomi e segni di ipossia e ischemia degli organi vitali)4. Di conseguenza, un bambino asfissiato può aver bisogno di un trattamento per l'encefalopatia, comprese le convulsioni, e supporto respiratorio e circolatorio avanzato. A livello globale, ogni anno, ben 10 milioni di bambini richiedono una qualche forma di intervento, come la stimolazione tattile, e 6-7 milioni di bambini richiedono ventilazione assistita alla nascita5. Pertanto, l'asfissia perinatale mette a dura prova il sistema sanitario, con implicazioni socioeconomiche associate. Per ridurre il carico globale di malattia attribuito all'asfissia perinatale, i nostri gruppi di ricerca ritengono che le seguenti aree di interesse dovrebbero essere studiate negli studi scientifici: prevenzione, compreso il miglioramento delle cure prenatali e ostetriche e del follow-up; biomarcatori prognostici; e rianimazione e stabilizzazione ottimizzate della sala parto6.
I suinetti appena nati e i neonati umani a breve termine hanno anatomia e fisiopatologia simili7. Sebbene nessun modello animale di asfissia perinatale e arresto cardiaco possa creare l'aspetto completo della transizione perinatale fallita che porta all'asfissia e all'arresto cardiaco, i suinetti sono buoni modelli traslazionali.
Già nel 1970, abbiamo sviluppato un modello di ipossia nei suini adulti8. È stato perfezionato con successo dai gruppi di ricerca9, fornendo così un modello suinetto di asfissia perinatale 10,11,12,13,14,15,16,17,18. Nel 2007, i primi esperimenti con arresto cardiaco nei suinetti sono stati eseguiti presso l'Istituto per la ricerca chirurgica presso l'Ospedale universitario di Oslo11,13,15,16. Il modello di arresto ha fornito prove per lo sviluppo di linee guida 10,13,15,16,19,20, nonché vaste opportunità per studi fisiologici e test di attrezzature / strumenti diagnostici 14,21, protocolli di rianimazione (studi randomizzati controllati) 13,15,16,22, e biomarcatori del sangue e dei tessuti 10,12,20. Pertanto, il modello ha dimostrato di essere versatile e una singola serie sperimentale è stata tradizionalmente utilizzata per rispondere a diverse domande di ricerca. Questo è importante e in accordo con le tre R (riduzione, sostituzione e perfezionamento) della ricerca animale sperimentale23 (cioè, il principio di ridurre il numero di animali sacrificati per scopi scientifici).
Nel seguente protocollo, il modello suinetto di asfissia perinatale è descritto in dettaglio, incluso come indurre, definire e accertare l'arresto cardiaco. Il modello è stato perfezionato per ridurre al minimo l'esposizione a sedativi e interventi chirurgici e comprende ventilazione meccanica, asfissia, rianimazione, osservazione post-rianimazione e raccolta di campioni di sangue, urina e liquido cerebrospinale. I nostri gruppi raccolgono tradizionalmente anche tessuti da organi vitali postmortem, ma la procedura di raccolta dei tessuti non è descritta in dettaglio in questo protocollo. Il modello simula un insulto ipossico con acidosi respiratoria e metabolica mista, che riflette la biochimica dei neonati umani asfittici. Con l'attento monitoraggio dei suinetti con valutazioni invasive della pressione sanguigna (BP) e della frequenza cardiaca (FC), della pulsossimetria (PO), dell'elettrocardiogramma (ECG), della cardiografia ad impedenza (ICG) e della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS), è possibile studiare in dettaglio la fisiologia dell'asfissia perinatale, con particolare attenzione al cuore.
Il modello è tecnicamente impegnativo, poiché è necessario un equilibrio molto sottile tra i farmaci, gli interventi chirurgici e il metodo per indurre l'arresto cardiaco per garantire un ragionevole tasso di sopravvivenza. Condurre gli esperimenti richiede una preparazione approfondita e un team dedicato e ben funzionante. Anche la selezione di animali da esperimento sembra svolgere un ruolo importante nel garantire il successo degli esperimenti. In questo documento, descriviamo il protocollo in dettaglio e le nostre esperienze con esso.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Acid-base machine (ABL 800 Flex)</td>
			<td>Radiometer Medical ApS, Br&#248;nsh&#248;j, Denmark</td>
			<td>989-963</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AcqKnowledge 4.0 software for PC</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, CA, USA</td>
			<td>ACK100W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive aperture drape</td>
			<td>OneMed Group Oy, Helsinki, Finland</td>
			<td>1505-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adrenaline (1 mg/mL)</td>
			<td>Takeda AS, Asker, Norway</td>
			<td>Vnr 00 58 50</td>
			<td>Dilute 1:10 in normal saline to 0.1 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial cannula 20 G 1,10 mm x 45 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>682245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial forceps</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Asphyxia gas, 8% oxygen in nitrogen</td>
			<td>Linde Gas AS (AGA AS), Oslo, Norway</td>
			<td>110093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benelyte, 500 mL</td>
			<td>Fresenius Kabi, Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>79011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopac ECG and invasive blood pressure modules, Model MP 150</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, CA 93117, USA</td>
			<td>ECG100C, MP150WSW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Box of cardboard for sample storage</td>
			<td>Syhehuspartner HF, Oslo, Norway</td>
			<td>2000076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula , 23G x 1 1/4&#34;- Nr.14</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>300700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula, 18G x 2&#34;</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>301900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula, 21G x 1 1/2&#34;- Nr.2</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>304432</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge (Megafuge 1.0R)&#160;</td>
			<td>Heraeus instruments, Kendro Laboratory Products GmbH, Hanau, Germany</td>
			<td>75003060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidin colored 5 mg/mL</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>00 73 24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Combi-Stopper</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4495101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CRF form</td>
			<td>Self-made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desmarres eyelid retractor 13 cm x 18 mm</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Thermometer ama-digit ad 15 th</td>
			<td>Amarell, Kreuzwertheim, Germany</td>
			<td>9243101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG electrodes, Skintact</td>
			<td>Leonhard Lang, Innsbruck, Austria</td>
			<td>FS-TC1 /10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric heating mattress</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extension set</td>
			<td>Codan Medizinische Ger&#228;te GmbH &#38; Co KG, Lensahn, Germany</td>
			<td>71.4021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl (50 &#181;g/mL)</td>
			<td>Hameln, Saksa, Germany</td>
			<td>00 70 16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine wood chips</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Finnpipette F1, 100-1000 &#181;L</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>613-5550</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fully equipped surgical room</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas hose</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze swabs 5 cm x 5 cm</td>
			<td>Bastos Viegas,.a., Penafiel, Portugal</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin, heparinnatium 5000 IE/a.e./mL</td>
			<td>LEO Pharma AS, Ballerup, Denmark</td>
			<td>46 43 27</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HighClean Nonwoven Swabs, 10 cm x 10 cm</td>
			<td>Selefa, OneMed Group Ay, Helsinki, Finland</td>
			<td>223003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICON&#160;</td>
			<td>Osypka Medical GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Portable non-invasive cardiometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICON electrodes/ECG electrodes, Ambu WhiteSensor WSP25</td>
			<td>Ambu A/S, Ballerup, Denmark</td>
			<td>WsP25-00-S/50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusomat Space medical pump</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>8713050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Invasive blood pressure monitoring system</td>
			<td>Codan pvb Critical Care GmbH, Forstinning, Germany</td>
			<td>74.6604</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laryngoscope SunMed Greenlinen blade No 2&#160;</td>
			<td>KaWe Medical, Asperg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leoni plus mechanical ventilator&#160;</td>
			<td>L&#246;wenstein Medical SE &#38; Co. KG, Bad Ems, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid nitrogen 230 L</td>
			<td>Linde Gas AS (AGA AS), Oslo, Norway</td>
			<td>102730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes, 1.5 ml</td>
			<td>Forsyningssenteret, Trondheim, Norway</td>
			<td>72.690.001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcuff endotracheal tube, size 3.5</td>
			<td>Avanos, GA, USA</td>
			<td>35162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neoflon, peripheral venous catheter, 24 G 0.7 mm x 19 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy AB, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>391350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neonatal piglets 12-36 h of age</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>As young as possible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRS electrodes,&#160;FORE-SIGHT Single Non-Adhesive Sensor Kit Small</td>
			<td>Cas Medical systems Inc., Branford Connecticut, USA</td>
			<td>01-07-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRS machine, FORE-SIGHT Universal, Cerebral Oximeter MC-202, Benchtop regional oximeter&#160;FORE-SIGHT</td>
			<td>Cas Medical systems Inc., Branford Connecticut, USA</td>
			<td>01-06-2020</td>
			<td>May also use INVOS, Covidien</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal saline, NaCl 9 mg/mL, 500 mL.</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>Vare nr. 141387</td>
			<td>Unmixed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal saline, NaCl 9 mg/mL, 500 mL.</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>141388</td>
			<td>For IV blood pressure monitoring, add heparin (0.2 ml heparin 5000 IE/a.e./mL in 500 mL of 0.9% NaCl)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunc Cryogenic Tubes 1.8 mL</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>479-6847</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Original Perfusor Line, I Standard PE</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>8723060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen saturation monitor, MasimoSET, Rad 5</td>
			<td>Masimo, Neuch&#226;tel, Switzerland</td>
			<td>9196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen saturation monitor, OxiMax N-65</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>N65-PDN1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital (100 mg/mL)</td>
			<td>Norges Apotekerforening, Oslo, Norway</td>
			<td>Pnr 811602</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>732-2383</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic container with holes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>Has to allow for circulation of air</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printer labels B-492, hvit, 25 mm x 9 mm, 3000 labels</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>BRDY805911</td>
			<td>For nunc tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor, single use disposable</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber gloves</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber hot water bottles</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Self-inflating silicone pediatric bag 500 ml</td>
			<td>Laerdal Medical, Stavanger, Norway</td>
			<td>86005000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smallbore T-Port Extension Set</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>471954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical gloves latex, Sempermed supreme</td>
			<td>Semperit Technische Produkte Ges.m.b.H., Vienna, Austria</td>
			<td>size 7: 822751701</td>
			<td>Different sizes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stethoscope&#160;</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopcocks, 3-way, Discofix</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>16494C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stylet size 3.5&#160;</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SunMed Greenlinen laryngoscope blade No 2&#160;</td>
			<td>KaWe Medical, Asperg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical blade, size 15</td>
			<td>Swann Morton LTD, Sheffield England</td>
			<td>205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical forceps</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical sponges, sterile</td>
			<td>M&#246;lnlycke Health Care, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>C0130-3025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical swabs</td>
			<td>M&#246;lnlycke Health Care, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>159860-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical tape Micropore 2.5 cm x 9.1 m&#160;</td>
			<td>3M Norge AS, Lillestr&#248;m, Norway</td>
			<td>153.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture, Monsoft Monofilament Nylon 3-0</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>SN653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture, Polysorb Braided Absorbable</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>GL884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 0.01-1 mL Omnifix F Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>9161406V</td>
			<td>Used for acid base blood sampling. Flush with heparin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 10 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616103V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 2.5 mL BD Plastipak</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Madrid, Spain</td>
			<td>300185</td>
			<td>Used for blood sampling. Flush with heparinized NaCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 20 mL Omnifix Luer Loc Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4617207V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 20 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616200V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 5 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616057V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 50 mL Omnifix Luer Lock Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4617509F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 50 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616502F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table drape sheet, asap drytop</td>
			<td>Asap Norway AS, Skien, Norway</td>
			<td>83010705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape Tensoplast 2.5 cm x 4.5 m&#160;</td>
			<td>BSN Medical, Essity Medical Solutions, Charlotte, NC, USA</td>
			<td>66005305, 72067-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Towels</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transparent IV-fixation</td>
			<td>Mediplast AB, Malm&#246;, Sweden</td>
			<td>60902106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Optimu Medical Solutions Ltd. Leeds, UK</td>
			<td>1157</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound machine, LOGIQ e</td>
			<td>GE Healthcare, GE Medical Systems, WI, USA</td>
			<td>5417728-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Utility drape, sterile</td>
			<td>OneMed Group Oy, Helsinki, Finland</td>
			<td>1415-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuette K3E K3EEDTA 2mL</td>
			<td>Greiner Bio-One GmbH, Kremsm&#252;nster, Austria</td>
			<td>454222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venflon Pro Safety 22 G 0.9 mm x 25 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>393222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilation mask made to fit tightly around a piglet snout</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>Typically cone shaped</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a piglet perinatal asphyxia model to study cardiac injury and hemodynamics after cardiac arrest, resuscitation, and the return of spontaneous circulation

I suinetti neonatali sono stati ampiamente utilizzati come modelli traslazionali per l'asfissia perinatale. Nel 2007, abbiamo adattato un modello consolidato di asfissia dei suinetti introducendo l'arresto cardiaco. Questo ci ha permesso di studiare l'impatto dell'asfissia grave sugli esiti chiave, incluso il tempo impiegato per il ritorno della circolazione spontanea (ROSC), nonché l'effetto delle compressioni toraciche secondo protocolli alternativi per la rianimazione cardiopolmonare. A causa delle somiglianze anatomiche e fisiologiche tra suinetti e neonati umani, i suinetti fungono da buoni modelli negli studi di rianimazione cardiopolmonare e monitoraggio emodinamico. In effetti, questo modello di arresto cardiaco ha fornito prove per lo sviluppo di linee guida attraverso la ricerca su protocolli di rianimazione, fisiopatologia, biomarcatori e nuovi metodi per il monitoraggio emodinamico. In particolare, la scoperta incidentale che una frazione sostanziale di suinetti ha attività elettrica senza polso (PEA) durante l'arresto cardiaco può aumentare l'applicabilità del modello (cioè, può essere utilizzato per studiare la fisiopatologia che si estende oltre il periodo perinatale). Tuttavia, la generazione del modello è tecnicamente impegnativa e richiede vari set di competenze, personale dedicato e un buon equilibrio delle misure, compresi i protocolli chirurgici e l'uso di sedativi / analgesici, per garantire un ragionevole tasso di sopravvivenza. In questo documento, il protocollo è descritto in dettaglio, così come le esperienze con gli adattamenti al protocollo nel corso degli anni.

Dopo che i suinetti sono stati strumentati e stabilizzati, le misurazioni ECG e BP vengono continuamente raccolte utilizzando un software di acquisizione e analisi dei dati. I cambiamenti emodinamici durante l'asfissia possono essere facilmente visti nel software (Figura 5). La BP scende gradualmente durante l'asfissia fino all'arresto cardiaco quando la BP = 0. Dopo aver raggiunto il ROSC, la pressione sanguigna aumenta e dopo un po 'di tempo si normalizza di nuovo. I dati di BP ed ECG possono essere utilizzati per diversi tipi di analisi, ad esempio, il calcolo della pressione di perfusione coronarica durante la RCP e le variazioni del ritmo e della morfologia della BP e dell'ECG prima, durante e / o dopo l'asfissia.
Il volume e l'indice cardiaco dell'ictus cardiaco sono continuamente monitorati con cardiografia ad impedenza (una misurazione non invasiva della gittata cardiaca)21. Per studiare il danno cardiaco, vengono misurati i marcatori miocardici dello stress ossidativo e del metabolismo anaerobico19. Inoltre, gli enzimi cardiaci tra cui la troponina T cardiaca possono essere misurati nel plasma (risultati non ancora pubblicati).
L'asfissia cambia la fisiologia del maialino. La Figura 6 mostra un esempio di come HR (Figura 6A), MAP (Figura 6B), pH (Figura 6C), pCO2 (Figura 6D), eccesso di base (Figura 6E) e lattato (Figura 6F) cambiano durante l'esperimento. Come previsto, l'eccesso di MAP, pH e base diminuisce durante l'asfissia, mentre il pCO2 e il lattato aumentano (acidosi mista respiratoria e metabolica). Verso la fine dell'esperimento, i valori si normalizzano.
Storicamente, gli esperimenti sono stati eseguiti con suinetti tracheostomizzati 11,13,15,16,19 (cioè con una via aerea priva di perdite). Per limitare lo stress chirurgico, i suinetti sono stati intubati endotrachealmente con ETT non ammanettati negli esperimenti del 2019. In questi esperimentisono stati osservati 21 tassi di ROSC notevolmente inferiori. Pertanto, in recenti esperimenti, abbiamo confrontato i tassi ROSC utilizzando ETT non ammanettati rispetto a quelli ammanettati. Quando si utilizzano ETT non ammanettati, 7/19 suinetti hanno raggiunto ROSC, e quando si utilizzano ETT ammanettati, 5/5 suinetti hanno raggiunto ROSC (p = 0,012) (risultati non pubblicati). Questa scoperta supporta l'importanza di una via aerea priva di perdite in questo modello.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64788/64788fig05.jpg"> Figura 5: Campionamento continuo dei dati utilizzando il software di acquisizione e analisi dei dati. Un esempio di come appare il campionamento continuo dei dati nel software di acquisizione e analisi dei dati. (A) BP per l'intero esperimento. (B) Complessi beat-to-beat di BP ed ECG. Diverse parti dell'esperimento sono contrassegnate nel pannello (A): 1) inizio dell'asfissia, 2) arresto cardiaco e RCP, 3) ROSC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64788/64788fig05large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64788/64788fig06.jpg"> Figura 6: Cambiamenti nelle variabili cardiovascolari e metaboliche durante l'esperimento. Una dimostrazione di come diverse variabili cambiano durante l'esperimento. I sei punti temporali mostrati sono i seguenti: poco prima dell'inizio dell'ipossia (basale), 10 minuti di ipossia, arresto cardiaco, ROSC, 120 minuti dopo ROSC e fine dello studio (570 minuti dopo ROSC). (A) Frequenza cardiaca (HR), (B) pressione arteriosa media (MAP), (C) pH, (D) pressione parziale di CO 2 (pCO2), (E) eccesso di base e (F) lattato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64788/64788fig06large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>

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

Questo modello di suinetto prevede strumentazione chirurgica, asfissia fino all'arresto cardiaco, rianimazione e osservazione post-rianimazione. Il modello consente il campionamento multiplo per animale e, utilizzando la pressione arteriosa invasiva continua, l'ECG e il monitoraggio non invasivo della gittata cardiaca, fornisce conoscenze sull'emodinamica e sulla fisiopatologia cardiaca nell'asfissia perinatale e nella rianimazione cardiopolmonare neonatale.

Un modello di asfissia perinatale da maialino per studiare la lesione cardiaca e l'emodinamica dopo l'arresto cardiaco, la rianimazione e il ritorno della circolazione spontanea

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

Questo protocollo è significativo in quanto consente lo studio dei cambiamenti emodinamici e fisiologici prima, durante e dopo l'asfissia perinatale e l'arresto cardiaco. Poiché questo modello include l'arresto cardiaco, ci consente di studiare i fattori legati alla rianimazione cardiopolmonare neonatale e come influenzano la fisiologia e l'emodinamica. Questo modello fornisce preziose informazioni sui neonati asfittici.Le osservazioni fanno luce sulla fisiopatologia dell'arresto cardiaco, compresa l'attività elettrica senza polso. Ciò estende la sua applicabilità ad altri gruppi di pazienti. Questo modello è tecnicamente impegnativo e gli esperimenti dovrebbero essere eseguiti in strutture con esperienza con ricerche grandi e lunghe, preferibilmente grandi sottopellet.Il protocollo deve essere studiato in dettaglio. Insieme a me nel dimostrare questa procedura ci saranno Ronnaug Solberg, Anne Lee Solevag e Sera Sebastian, un'infermiera di sala operatoria, delle nostre strutture di ricerca presso l'Università di Oslo. Prima di iniziare l'intervento chirurgico preparare tutte le attrezzature necessarie e riempire tutti i cateteri con soluzione salina normale.Annotare l'ora in cui inizia l'intervento chirurgico sul modulo di registrazione del caso o CRF. Sterilizzare la pelle del maialino anestetizzato con cinque milligrammi per millilitro di clorexidina colorata usando da tre a cinque spugne chirurgiche e coprire con un drappo di apertura adesivo. Fare un'incisione cutanea lunga 2,5 centimetri sul lato destro del collo del maialino e ritrarre la pelle su entrambi i lati dell'incisione usando divaricatori palpebrali.Successivamente, con l'aiuto di una pinza arteriosa, sezionare ed esporre la vena giugulare interna e posizionare due-tre-zero fili di sutura di nylon sotto la vena giugulare per mantenerla stabile. Tenendo una delle suture in una mano e il catetere venoso centrale nell'altra, inserire il catetere e ritirare l'ago. Sciacquare con un millilitro di soluzione salina normale per confermare il corretto posizionamento del catetere.Ora legare uno dei fili di sutura che è stato utilizzato per tenere la vena intorno alla vena e il catetere nella zona in cui il catetere è all'interno della vena. Chiudere la pelle con suture a quattro zeri riassorbibili e collegare Fentanyl IV e una soluzione elettrolitica di carboidrati bilanciata al catetere venoso centrale. Usando un bisturi, praticare un'incisione cutanea lunga 2,5 centimetri sul lato sinistro del collo del maialino, leggermente più mediale rispetto alla precedente incisione sul lato destro.Quindi ritrarre la pelle su entrambi i lati dell'incisione usando divaricatori palpebrali. Con l'aiuto di una pinza arteriosa, sezionare ed esporre l'arteria carotide comune mediale al muscolo sternocleidomastoideo. Stabilizzare l'arteria carotide comune posizionando un paio di fili di sutura a tre zero di nylon sotto di esso.Tenendo una delle suture in una mano e il catetere arterioso centrale nell'altra, inserire il catetere arterioso centrale e ritirare l'ago. Quindi legare uno dei fili di sutura che tengono l'arteria intorno all'arteria e il catetere nell'area in cui il catetere si trova all'interno dell'arteria. Dopo aver confermato il corretto posizionamento del catetere lavandolo con un millilitro di soluzione salina normale, fissare le ali del catetere alla pelle con punti di sutura riassorbibili a quattro zeri e chiudere la pelle.Quindi, collegare il maialino al sistema invasivo di monitoraggio della pressione arteriosa. Coprire il catetere con una medicazione trasparente e avviare l'acquisizione dei dati. Una volta che il catetere arterioso centrale è in posizione, annotare il tempo di fine dell'intervento chirurgico sul CRF.Annotare il tempo di inizio dell'asfissia sul CRF insieme alle misurazioni fisiologiche del maialino. Immediatamente prima di iniziare l'asfissia, raccogliere campioni di sangue dal maialino e interrompere la somministrazione di Fentanil IV. Per iniziare l'asfissia, ruotare la manopola dell'ossigeno sul ventilatore meccanico al 100% e ridurre la velocità del ventilatore di 10 gonfiaggi al minuto.Durante la commutazione del tubo dell'ossigeno sul ventilatore con il gas asfissia, assicurarsi che la saturazione di ossigeno del suinetto sia ridotta per accertare la corretta induzione dell'asfissia. Dopo aver continuato l'asfissia per 10 minuti, ridurre la velocità del ventilatore di altri 10 gonfiaggi al minuto. Da questo punto in poi, dopo 10 minuti e successivamente ogni cinque minuti fino all'arresto cardiaco.Tieni traccia dello stato a base acida e annota le misurazioni fisiologiche del maialino lungo il CRF. Continuare l'asfissia fino all'arresto cardiaco. Ridurre la velocità del ventilatore di 10 gonfiaggi al minuto ogni 10 minuti e bloccare il tubo endotracheale o ETT con una pinza arteriosa dopo 30 minuti di asfissia.Quando la pressione arteriosa media scende sotto i 20 millimetri di mercurio, inizia l'auscultazione continua del cuore. Auscultare il cuore e informare la squadra quando il battito cardiaco diventa inudibile. Quindi rimuovere il morsetto ETT se applicabile e impostare la frazione appropriata di ossigeno inspirato e le impostazioni del ventilatore secondo il protocollo.Allo stesso tempo, riportare il tubo del gas asfissia sul ventilatore all'uscita dell'ossigeno. Infine, prelevare campioni di sangue corrispondenti al punto temporale dell'arresto cardiaco durante la preparazione per la rianimazione cardiopolmonare. Se seguendo il Comitato internazionale di collegamento sulla rianimazione raccomandato tre a uno CPR, ventilare meccanicamente il suinetto per 30 secondi dopo l'arresto cardiaco.Quindi iniziare le compressioni toraciche e mirare a un rapporto compressione toracica / ventilazione di tre a uno. Utilizzare la tecnica dei due pollici e delle mani circolari per comprimere il torace a una profondità di un terzo del diametro toracico e posteriore e consentire il rinculo completo del torace. Mirare a generare una pressione arteriosa sistolica superiore a 20 millimetri di mercurio.Dopo 30 secondi di compressioni toraciche somministrare adrenalina IV e ripeterla dopo ogni tre minuti di RCP per un massimo di quattro dosi. Lavare il catetere con un millilitro di soluzione salina normale dopo ogni somministrazione di adrenalina. Determinare il ritorno della circolazione spontanea o ROSC osservando i tracciati arteriosi e l'ECG e confermare lo stesso mediante auscultazione cardiaca.Continuare gli sforzi di rianimazione fino a ROSC o per un massimo di 15 minuti. Se la rianimazione ha successo, annotare il tempo di ROSC, la durata della RCP in secondi e il numero di dosi di adrenalina somministrate nel CRF. Se la RCP non ha successo entro 15 minuti, interrompere gli sforzi di rianimazione e registrare l'ora della morte.Infine, dopo ROSC, prelevare campioni di sangue e registrazioni CRF il prima possibile e continuare le registrazioni come descritto nel manoscritto per altre 9,5 ore. La pressione sanguigna del maialino è diminuita gradualmente dall'inizio dell'asfissia ed è diventata zero quando si è verificato l'arresto cardiaco. La pressione sanguigna è aumentata una volta raggiunto il ROSC prima di impiegare del tempo per normalizzarsi di nuovo.I cambiamenti nella fisiologia del suinetto durante l'asfissia erano chiaramente indicati dai cambiamenti della frequenza cardiaca, dalla pressione arteriosa media, dal pH, dalla pressione parziale dell'anidride carbonica, dall'eccesso di base e dal lattato. Come previsto, la pressione arteriosa media, il pH e l'eccesso di base sono diminuiti durante l'asfissia, mentre la pressione parziale di anidride carbonica e lattato che indica l'acidosi respiratoria e metabolica mista è aumentata. Tuttavia, i valori si sono normalizzati verso la fine dell'esperimento.Il mantenimento di una buona ventilazione durante la rianimazione cardiopolmonare e il corretto campionamento dei dati sono parti particolarmente critiche di questo protocollo. Questo modello neonatale ha fornito prove per lo sviluppo di linee guida attraverso la ricerca sull'uso di protocolli di ossigeno e rianimazione supplementari. Inoltre, sono stati studiati fisiopatologia, biomarcatori e nuovi metodi per il monitoraggio emodinamico.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Medicina

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