نماذج حيوانية كبيرة تحتوي على قيم متعدية جيدة في دراسة علم وظائف الأعضاء وعلم الصيدلة من الاختناق الوليدي. باستخدام الخنازير الوليد، ونحن نطور بروتوكول التجريبية لمحاكاة الاختناق الوليدي التي لديها مزايا دراسة ديناميكا الدم النظامية والإقليمية، مع نقل الأكسجين المسارات البيوكيميائية ومرضية والعلاقات المتبادلة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
سنويا أكثر من 1 مليون حديثي الولادة يموتون في جميع أنحاء العالم من حيث علاقتها الاختناق. حديثي الولادة عادة يكون اختنق متعددة بما في ذلك فشل الجهاز العجز انخفاض ضغط الدم نضح،، اعتلال الدماغ بنقص الأكسجة الدماغية، وارتفاع ضغط الدم الرئوي، التهاب الأمعاء vasculopathic، والفشل الكلوي والمضاعفات خثرات صمي. يتم تطوير نماذج حيوانية لمساعدتنا في فهم علم وظائف الأعضاء، وpatho الصيدلة من الاختناق الوليدي. بالمقارنة مع القوارض والحملان حديثي الولادة، وقد ثبت في خنزير صغير حديث الولادة ليكون نموذجا قيما. خنزير صغير حديث الولادة ديها العديد من المزايا بما في ذلك تطوير مماثلة كما ان من 36-38 أسابيع الإنسان الجنين مع أجهزة الجسم قابلة للمقارنة، كبير حجم الجسم (1،5-2 كجم ~ عند الولادة) التي تسمح للأجهزة ورصد الحيوانات وتسيطر على المتغيرات التباس من نقص الأكسجين والدورة الدموية خللا.
نحن هنا وصف بروتوكول التجريبية لمحاكاة الاختناق الوليدي وتسمح لنا دراسة التنفسيهيئة التصنيع العسكري والتغيرات الإقليمية الدورة الدموية أثناء عملية الخانقة وعودة التأكسج فضلا عن آثار كل من التدخلات. علاوة على ذلك، نموذج في الاستفادة من دراسة العديد من الأعضاء في وقت واحد فشل أو خلل وظيفي والتفاعل مع أجهزة الجسم المختلفة. النموذج التجريبي هو إجراء غير البقاء على قيد الحياة التي تنطوي على الأجهزة الجراحية من الخنازير الوليد (1-3 يوما والوزن 1،5-2،5، سلالة مختلطة) للسماح بإنشاء التهوية الميكانيكية، الأوعية الدموية (الشرايين والأوردة المركزية) وصول ووضع القسطرة وتحقيقات تدفق (أسرع من الصوت شركة) لرصد مستمر من داخل الأوعية الدموية وتدفق الدم ضغط الشرايين في جميع أنحاء مختلفة بما في ذلك السباتي الرئيسي، الرئوي شيوعا، المساريقي العلوي والشرايين الكلوية اليسرى. باستخدام هذه جراحيا الخنازير المجهزة، بعد تحقيق الاستقرار ل30-60 دقيقة حسب تعريف التباين Z <10٪ في الدورة الدموية والمعلمات غازات الدم الطبيعي، نبدأ بروتوكول التجريبيةمن نقص الأكسجة الشديد ونقص الأكسجة الناجم التي عبر السنخية normocapnic. والتهوية والأكسجين مع خنزير صغير 10-15٪ عن طريق زيادة تركيز غاز النيتروجين من استنشاق ل2H، وتهدف لتشبع الأوكسجين في الشرايين من 30-40٪. وهذه الدرجة من نقص الأكسجة إنتاج الاختناق السريرية مع الحماض الأيضي الحاد، انخفاض ضغط الدم وصدمة قلبية النظامية مع نقص انسياب الدم إلى الأعضاء الحيوية. ويتبع نقص الأكسجة قبل عودة التأكسج مع الأكسجين 100٪ لل0.5H ثم الأوكسجين 21٪ ل3.5H. ويمكن إدخال التدخلات الدوائية في الوقت المناسب وآثارها التحقيق بطريقة عشوائية كتلة أعمى.
البروتوكول
1. خدر
- تعيين معدل تدفق الجهاز مخدر في 2L/min. توصيل العادم لشفط فراغ.
- قناع الوجه مع المسؤول الغاز مخدر (Isoflurane) بنسبة 5٪ (~ 3 دقائق).
- وسوف يكون ذلك حافزا الخنازير الوليد مع استنشاق 5٪ Isoflurane في الأكسجين 100٪ (~ 3 دقائق).
- الحفاظ على التخدير في 2-3٪ من Isoflurane. التكيف غرامة Isoflurane بنسبة 0.5٪ حسب الاقتضاء، ومع ذلك، فإنه قد تتراوح ما بين 0.5 إلى 5٪ اعتمادا على حالة من الخنازير.
- مرة واحدة تم تأسيس الوصول الى الاوعية الدموية، يمكن تشغيل التخدير الاستنشاقي للتخدير في الوريد باستخدام الفنتانيل (5-50 ميكروغرام / كغ / ساعة) والميدازولام ضخ (200-500 ميكروغرام / كغ / ساعة). قد تكون هناك حاجة بانكورونيوم (50-100 ميكروغرام / كغ / ساعة) للتحكم في حركات العضلات المفرطة خلال عملية جراحية، في حين أن القدرة على ملاحظة حالة الحيوان والحفاظ على لتعديل الأدوية المخدرة.
- يتم مراقبة من قبل خنزير صغير قياس التأكسج النبض (عن طريق الجلد الأوكسجين قaturation في 95-100٪) وECG (معدل ضربات القلب في 130-170 نبضة / دقيقة).
- يتم الاحتفاظ درجة حرارة خنزير صغير في المستقيم في 38-40 درجة مئوية مع بطانية التدفئة اشعاعا وأكثر دفئا.
- ويجري الدولة من مخدر خنزير صغير تقييمها بانتظام طوال فترة التجربة باستخدام الجهاز العصبي (حجم التلميذ، وتمزيق حركات الجسم،) والسلوكية (التحريض)، القلب والأوعية الدموية (عدم انتظام دقات القلب وارتفاع ضغط الدم) وأمراض الجهاز التنفسي (تسرع التنفس) معلمات حسب الاقتضاء. وتعطى الشلل الحد الأدنى. وخبرة سابقة في التخدير في الخنازير مع وبدون الشلل تكون مفيدة للتقييم.
- البروتوكول هو إجراء غير البقاء على قيد الحياة مع euthanization الحيوان في نهاية التجربة مع جرعة زائدة من الوريد (100 ملغ / كغ) بنتوباربيتال.
2. وضع القسطرة الجراحية الأوعية الدموية في الفخذ (الشكل 1)
- جعل طويلة 2-3CM شق في الفخذ الأيمن.
- تشريح 1CM من وريدي في الفخذ الأيمن وrigh 1CMر شريان الفخذ. 3-0 وضع اثنين سلاسل حول كل سفينة.
- الحق قسطرة وريدية الفخذ: Ligate والبعيدة من الوريد. إدراج القسطرة ثقافاتنا (3.5 أو 5 الفرنسية، انقر نقرا مزدوجا التجويف) (كوفيديان، مانسفيلد، MA) ل15cm و، وهذا سوف يضع في الأذين الأيمن. ربط كل السلاسل لتأمين القسطرة. ويمكن استخدام القسطرة لصيانة السوائل والأدوية التسريب (منفذ الثانوية) ووسط وريدي / الحق قياس الضغط الأذيني (منفذ الابتدائي).
- الحق قسطرة الشرايين الفخذية: Ligate والبعيدة من الشريان. يرفع السلسلة الأقرب إلى وقف تدفق الدم. إدراج القسطرة ثقافاتنا (3.5 أو 5 والفرنسية واحد التجويف) ل5CM. وهذا وضع القسطرة الشريانية في الشريان الأورطي الأشعة تحت الكلوي المستمر يعني لقياس الضغط الشرياني واخذ عينات من الدم. ربط كل السلاسل لتأمين القسطرة.
- إغلاق الجلد.
3. إنشاء التهوية الميكانيكية (الشكل 2)
- جعل طويلة 2-3CM الأفقيشق في الرقبة.
- وكشف تشريح 1CM من القصبة الهوائية. وضع سلسلتين 1-0 حول القصبة الهوائية.
- إدراج أنبوب القصبة الهوائية (3.0 أو 3.5) في 1CM إلى القصبة الهوائية. الاتصال جهاز التنفس الصناعي والبدء التهوية الميكانيكية. تأمين أنبوب القصبة الهوائية.
- تشريح وفضح الشريان السباتي المشترك. تطويق السفينة مع التحقيق الذي تجريه وقت العبور تدفق الموجات فوق الصوتية (2SB أو 2RB، أسرع من الصوت سيستمز، Ithica، NY) لقياس تدفق الدم بشكل مستمر.
4. وضع تحقيقات في تدفق المساريقي العلوي (الشكل 3) واليسار الكلوي (الشكل 4) الشرايين
- جرعات إضافية من الفنتانيل المطلوبة (5-10 ميكروغرام / كغ) وآسيبرومازين و(0.01-0.02 مغم / كغم) قبل شق الجلد.
- جعل طويلة تحت الضلع، الجناح شق وتشريح بعناية طبقات العضلات.
- فضح الشريان الأورطي البطني.
- تقليل التعامل مع الأوعية الدموية (بالتشنج) وإصابة اللمفاوي.
- تشريح 0.5 1CM الشريان المساريقي العلوي ووضع مسبار تدفق أسرع من الصوت (3SB) حوله.
- تشريح 0.5 1CM الشريان الكلوي الأيسر ووضع المسبار تدفق أسرع من الصوت (2SB) حوله.
- إغلاق الجلد وتأمين تدفق التحقيق.
5. وضع قسطرة الشريان الرئوي (الشكل 5) وتدفق التحقيق (الشكل 6)
- جرعات إضافية من الفنتانيل المطلوبة (5-10 ميكروغرام / كغ) وآسيبرومازين و(0.01-0.02 مغم / كغم) قبل شق الجلد.
- تكمن الحيوان في موقف الجانبي الأيمن.
- بضع الصدر في الفضاء اليسار وربي 4.
- احترس من الشريان والوريد الثديية الداخلية، ligate إذا لزم الأمر.
- استخدام مسحة الأسنان في الضغط على الرئة اليسرى وزيادة الأكسجين حسب الحاجة.
- فتح التأمور.
- تحديد القناة الشريانية الذي يمتد من الشريان الرئوي إلى الشريان الأورطي.
- ويمكن ligated القناة الشريانية عن طريق وضع مقطع أو سميكة "3-O الحرير" التعادل من مصدره.
- مجانا الشريان الرئيسي الرئوي وتمرير AVascular حبال سميكة باستخدام "0" التعادل.
- أداء محفظة سلسلة (5-0 البرولين) خياطة في قاعدة لوضع قسطرة الشريان الرئوي.
- إدراج Angiocath 20G (مع فتحات جانبية 3 في 1 سم أقل من طرف القسطرة) من خلال محفظة السلسلة إلى حد أقصى قدره 1 سم.
- تحقق من وجود حرية تدفق الدم الوريدي.
- الاتصال محول الضغط، بفحص ضغط الشريان الرئوي والموجي.
- تشديد سلسلة محفظة وتأمين القسطرة الرئوي.
- وضع مسبار تدفق أسرع من الصوت (6SB) حول الشريان الرئوي الرئيسي لل.
- وضع جل بالموجات فوق الصوتية بين التحقيق وتدفق الشريان للسماح لنقل الإشارة الأمثل.
- تغطية الجرح بشاش المالحة الرطبة.
6. نقص الأكسجة وبروتوكول عودة التأكسج
- انخفاض تركيز الأكسجين إلى 10٪ من وحي عن طريق زيادة تركيز غاز النيتروجين استنشاق للحث على نقص الأكسجة.
- ضبط الأكسجين مستوحاةتركيز ما بين 10٪ و 15٪ للحصول على باو 2 من زئبق أو 20-40 باولو 2 من 30-40٪ ل2H.
- أداء تحليل الدم الشرياني لتقييم باكو (2) وضبط معدل التنفس الصناعي وفقا لذلك.
- مع تحريض نقص الأكسجة، وتكرس الساعة الأولى لحمل باطراد لتسرع القلب (النتاج القلبي و) الاستجابة.
- تواصل رصد التغيرات في تدفق الدم في المساريقي، السباتي المشترك متفوقة والشرايين الكلوية اليسرى.
- خلال الساعة الثانية من نقص الأكسجين، يتم زيادة التوتر نقص الأوكسجين الناتج باطراد إلى أقل القلب إلى 30-40٪ من خط الأساس، يعني الضغط الشرياني إلى 30-35 زئبق ودرجة الحموضة الشرياني 6،95-7،05.
- قد يكون الإجهاد ميتة قبل الأوان أو إنهاء مدة 15 دقيقة، حسب الاقتضاء.
- من وحي زيادة تركيز الأكسجين فجأة إلى 100٪ من قبل فجأة وقف غاز النيتروجين، في الوقت الذي تواصل الأكسجين النقي.
- رصد النتاج القلبي، يعني الضغط الشرياني وغيرها من الفقرة الدورة الدمويةمتر للانتعاش سريع.
- لا يمكن أن تستمر الإنعاش مع الأكسجين 100٪ لل0.5H. بعد هذه الفترة الزمنية، والحد من تركيز الأكسجين بسرعة مستوحاة إلى 21٪.
- تواصل عودة التأكسج مع الأكسجين 21٪ للفترة المتبقية من التجربة. يمكن معاير تركيز الأكسجين إلى 25٪ من وحي إذا لزم الأمر.
- قد تكون هناك حاجة boluses السوائل من حل مل / كجم قارع الأجراس في 10 اللاكتات عند الاقتضاء خلال الفترة التجريبية. استخدامه لابد من protocolized.
7. ممثل النتائج:
ينبغي للتحريض نقص الأكسجة في خنزير صغير حديث الولادة خلال الساعة الأولى من نقص الأكسجة زيادة النتاج القلبي (تدفق الشرياني الرئوي) إلى 120٪ -130٪ من خط الأساس (7A الشكل) ومعدل ضربات القلب (7B الشكل). بشكل عام، يجب الوصول إلى تعويض النتاج القلبي ذروتها بين 0.5H الأولى و1H من نقص الأكسجة. انخفض مزيد من تدفق الدم ينبغي أن تصبح مركزية مما أدى إلى ليsenteric والكلى ولكن نضح مشترك السباتي أو الحفاظ على زيادة تدفق الشرايين (الشكل 8). خلال الساعة الثانية من نقص الأكسجة، هناك انخفاض مستمر من النتاج القلبي، وتطوير انخفاض ضغط الدم (الشكل 9A)، وتباطؤ معدل ضربات القلب عدم انتظام ضربات القلب مع أو بدون حدث. يجب أن نقص الأكسجة لحث على ارتفاع ضغط الدم الرئوي مع ارتفاع ضغط الشريان الرئوي (الشكل 9B)، والذي قد يقلل أحيانا في 30 دقيقة الأخيرة من نقص الأكسجة مع تناقص النتاج القلبي.
على الإنعاش، وجميع المعلمات على الفور لاستعادة الدورة الدموية خط الأساس normoxic، باستثناء تدفق الدم الكلوي الذي يتعافى تدريجيا خلال الساعة الأولى من عودة التأكسج. ومع ذلك، فإن الدورة الدموية وخاصة بالنسبة للمعلمات الإخراج القلب والضغط الشرياني يعني تتدهور تدريجيا خلال أول 2 ساعة من عودة التأكسج إلى حوالي 70-75٪ من خط الأساس وnormoxic زئبق 35-45، على التوالي. هذا dysfuncti القلب والأوعية الدمويةعلى هو على الأقل جزئيا لعلاجات القلب والأوعية الدموية عضلة القلب مذهلة ومذكرات داعمة مثل فعال في الأوعية وكلاء التقلص العضلي.
الشكل 1: شق الفخذ مع وضع القسطرة الشريانية والفخذ وريدي
الشكل 2: شق عنق مع وضع أنبوب داخل الرغامى وتحقيق التدفق حول الشريان السباتي المشترك
الشكل 3: شق الجناح مع عزل الشريان المساريقي العلوي
الشكل 4: شق الجناح مع عزل الشريان الكلوي الأيسر
الرقم 5: بضع الصدر مع وضع قسطرة الشريان الرئوي
الرقم 6: بضع الصدر مع وضع تحقيق تدفق أسرع من الصوت حول الشريان الرئوي الرئيسي
الشكل 7: التغيرات الزمنية في (A) النتاج القلبي (تدفق الشرياني الرئوي) و (B) معدل ضربات القلب خلال نقص الأكسجة وعودة التأكسج
الرقم 8: التغيرات الزمنية في تدفق الدم في الشريان السباتي المشترك (A)، (B) المساريقي العلوي و(C) الشرايين الكلوية اليسرى خلال نقص الأكسجة وعودة التأكسج
الرقم 9: الزمانيةتغييرات في (A) يعني الضغط الشرياني و(B) ضغط الشريان الرئوي خلال نقص الأكسجة وعودة التأكسج
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
البروتوكول الحالي التجريبية لديه ميزة لدراسة التغيرات النظامية والإقليمية الدورة الدموية في المواضيع حديثي الولادة نقص الأكسجة أثناء عملية عودة التأكسج و. يمكننا أيضا دراسة تأثير كل من التدخلات المستخدمة لتحسين وظيفة القلب والأوعية الدموية خلال فترة الانتعاش. وأفادت نحن وغيرنا الخبرة والنتائج في دراسة الاختناق الوليدي بشأن آثار في القلب والأوعية الدموية 1، الرئوي 2، عصبية 3، الجهاز الهضمي 4، الكبد 5، الكلوي 6 و 7 ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
فإن الكتاب أود أن أشكر المعاهد الكندية للأبحاث الصحية (MOP53116) ومؤسسة التراث ألبرتا للبحوث الطبية للحصول على منحة صندوق التشغيل وإنشاء، على التوالي، لدعم تطوير هذا النموذج التجريبي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المراجع
- Borke, W. B. Increased myocardial matrix metalloproteinases in hypoxic newborn pigs during resuscitation: effects of oxygen and carbon dioxide. Eur. J. Clin. Invest. 34, 459-466 (2004).
- Munkeby, B. H. Resuscitation of hypoxic piglets with 100% O2 increases pulmonary metalloproteinases and IL-8. Pediatr. Res. 58, 542-548 (2005).
- Haaland, K. Posthypoxic hypothermia in newborn piglets. Pediatr. Res. 41, 505-512 (1997).
- Haase, E. Resuscitation with 100% oxygen causes intestinal glutathione oxidation and reoxygenation injury in asphyxiated newborn piglets. Ann. Surg. 240, 364-373 (2004).
- Stevens, J. Resuscitation with 21% or 100% oxygen is equally effective in restoring perfusion and oxygen metabolism in hypoxic newborn piglet liver. Shock. 27, 657-662 (2007).
- Johnson, S. T. N-acetylcysteine improves the hemodynamics and oxidative stress in hypoxic newborn pigs reoxygenated with 100% oxygen. Shock. 28, 484-490 (2007).
- Chapados, I. Plasma cortisol response to ACTH challenge in hypoxic newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen. Shock. 33, 519-525 (2010).
- Cheung, P. Y. Platelet dysfunction in asphyxiated newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen. Pediatr. Res. 59, 636-640 (2006).
- Martin-Ancel, A. Multiple organ involvement in perinatal asphyxia. J. Pediatr. 127, 786-793 (1995).
- Swindle, M. M., Smith, A. C. Comparative anatomy and physiology of the pig. Scan. J. Lab. Anim. Sci. Suppl. 25, 11-22 (1998).
- Chapados, I., Cheung, P. Y. Not all models are created equal: Animal models to study hypoxic-ischemic encephalopathy of the newborn. Neonatology. 94, 300-303 (2008).
- Liu, J. Q. Effects of post-resuscitation treatment with N-acetylcysteine on cardiac recovery in hypoxia-injured newborn pigs. PLoS ONE. 5, e15322-e15322 (2010).
- Cheung, P. Y. Cardio-renal recovery of hypoxic newborn pigs after 18%, 21% and 100% reoxygenation. Intensive Care Med. 34, 1114-1121 (2008).
- Temesvari, P. Modulation of the blood-brain barrier permeability in neonatal cytotoxic brain edema: laboratory and morphological findings obtained on newborn piglets with experimental pneumothorax. Biol. Neonate. 46, 198-208 (1984).
- Domoki, F. Reventilation with room air or 100% oxygen after asphyxia differentially affects cerebral neuropathology in newborn pigs. Acta. Paediatr. 95, 1109-1115 (2006).
- Part 15: Neonatal resuscitation: 2010 American Heart Association guidelines for cardiopulmonary resuscitation and emergency cardiovascular care. Circulation. 122, S909-S919 (2010).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
