Summary
大动物模型具有良好的平移值在新生儿窒息的生理学和药理学考试。新生仔猪，，模拟新生儿窒息，有全身和局部的血流动力学，氧的运输，生化和病理的途径和相关研究的优势，我们开发了一个实验性协议。
Abstract
全球每年有超过100万新生儿死于窒息。窒息新生儿常见的有包括低血压，灌注赤字，缺氧缺血性脑病，肺部高血压，vasculopathic小肠结肠炎，肾功能衰竭和血栓栓塞并发症多器官功能衰竭。动物模型的开发，以帮助我们了解新生儿窒息的病理生理学和药理学。在啮齿动物和新生羔羊相比，新生仔猪已被证明是一个有价值的模型。新生仔猪有几个优势，包括类似的发展36-38周的人类胎儿具有可比性的身体系统，车身尺寸大（约1.5-2公斤出生），使仪器仪表和监测的动物和控制的混杂变量缺氧和血流动力学紊乱。
在这里，我们描述一个实验性协议，以模拟新生儿窒息，让我们检查系统·麦克风和区域的血流动力学变化窒息和复氧过程以及相应的干预效果。此外，该模型具有的优势，同时研究多器官功能衰竭或功能障碍和身体各个系统的相互作用。实验模型是一个非生存的过程，涉及到外科手术器械新生仔猪（1-3日龄和体重1.5-2.5公斤，混合品种），允许设立机械通气，血管（动脉和中央静脉）访问导管的位置不断在不同的动脉，包括主肺动脉，颈总动脉，肠系膜上动脉和左侧肾动脉血管内的压力和血流量监控和流量的探头（跨声速公司）。使用这些手术仪表仔猪30-60分钟，由Z <10％的血流动力学参数的变化和正常的血液气体稳定后，我们开始了一个实验性的协议重度低氧血症是通过正常碳酸肺泡缺氧引起的。通风，有10-15％的氧气通过增加吸入氮气浓度为2h，旨在为动脉血氧饱和度为30％至40％，仔猪。这种程度的低氧血症会产生严重的代谢性酸中毒，全身性低血压和心源性休克，重要器官灌注不足的临床窒息。缺氧随后复氧与100％的氧气为0.5小时，然后21％的氧气为3.5小时。药物干预可以在适当的时候推出及其影响的调查，在一项双盲，随机块的方式。
Protocol
1。麻醉
- 设置在2L/MIN麻醉机的流率。连接的排气真空抽吸。
- 电荷与麻醉气体（异氟烷）在5％（〜3分钟）的面罩。
- 新生仔猪将诱导与吸入异氟醚的5％，在100％的氧气（〜3分钟）。
- 保持在2％至3％的异氟醚麻醉。经0.5％为适宜的异氟烷的精细调整，然而，它的范围可以从0.5到5％的条件取决于仔猪。
- 一旦已经建立血管通路，吸入麻醉，可切换使用芬太尼（5-50微克/公斤/小时）和咪达唑仑（200-500微克/公斤/小时）注射静脉麻醉。泮库溴铵（50-100微克/公斤/小时），可能会被要求在手术过程中控制肌肉过度运动，而调整麻醉药物的能力，观察动物的状态被保存。
- 仔猪监测脉搏血氧饱和度（经皮氧小号aturation在95-100％）和心电图（心脏速率为130-170次/分）。
- 仔猪的直肠温度保持在38-40°C加热毯和辐射保暖台。
- 定期评估麻醉状态的仔猪在整个实验期间使用的神经（瞳孔大小，撕裂，身体动作），行为（搅拌），心血管疾病（室性心动过速和高血压）和呼吸（呼吸急促）的参数是合适的。最小的麻痹。以往的经验的麻醉和瘫痪仔猪进行评估将是有益的。
- 该协议是一种非生存的程序euthanization动物用过量的戊巴比妥钠（100毫克/千克）静脉注射实验结束时。
2。在腹股沟手术放置血管导管（图1）
- 在右侧腹股沟做一个长2-3cm的切口。
- 解剖1cm的右股静脉和1cm的权利T股动脉。把两个3:0字符串大约每艘船只。
- 右股静脉穿刺置管结扎远端的静脉。将亚皆老街导管（3.5或5法国，双腔）（Covidien公司，曼斯菲尔德，MA）至15厘米，这将放置在右心房。把两个字符串，以确保导管。该导管可以用于维护流体和药物输注（二级端口）和中心静脉/右心房压力测量（主端口）。
- 右股动脉导管结扎远端的动脉。抬起近端串停止的血流量。亚皆老街导管（3.5或法语，单腔）插入到5厘米。这将放置在连续平均动脉压的测量和采集血样的基础设施肾主动脉的动脉导管。把两个字符串，以确保导管。
- 关闭的皮肤。
3。建立机械通风系统（图2）
- 一个长2-3cm水平切口在脖子上。
- 解剖和暴露1cm的气管。把两个1:0字符串周围的气管。
- 进气管，插入气管内管在1cm（3.0或3.5）。接上了呼吸机，并开始机械通气。固定气管导管。
- 解剖和暴露的颈总动脉。合抱之船过渡时间超声流量探头（2SB 2RB，跨音速的公司，Ithica，NY）连续测量血流量。
4。放置肠系膜上的流量探针（图3）和左侧肾（图4）的动脉
- 额外剂量的芬太尼（5-10微克/千克）和乙酰丙嗪（0.01-0.02毫克/公斤）前必须进行皮肤切口。
- 长翼肋缘下切口和，仔细解剖肌肉层。
- 公开腹主动脉。
- 血管处理（血管痉挛）和淋巴管损伤最小化。
- 解剖0.5-1CM肠系膜上动脉和把它周围的一个跨音速流动探头（3SB）。
- 0.5-1CM左肾动脉进行分析，并把它周围的一个跨音速流动探头（2SB）。
- 关闭皮肤和固定流量探针。
5。放置肺动脉导管（图5）和流量探针（图6）
- 额外剂量的芬太尼（5-10微克/千克）和乙酰丙嗪（0.01-0.02毫克/公斤）前必须进行皮肤切口。
- 在右侧卧位躺下的动物。
- 在左第四肋间开胸手术。
- 关注的乳内动脉和静脉，结扎，如果需要的话。
- 使用牙齿的棉签按了左肺，并根据需要增加氧气。
- 打开心包。
- 确定动脉导管未闭，肺动脉主动脉。
- 动脉导管未闭结扎放置一个片段，或由一个厚厚的“3-O丝绸领带在其原产地。
- 免费的主肺动脉，并通过AV血管性吊索使用厚的领带“0”。
- 执行（5-0 prolene线）荷包缝合在该基地的位置肺动脉导管。
- 插入一个20G Angiocath（与3以下1厘米从导管的前端侧孔）通过荷包到最大为1厘米。
- 检查自由流动静脉血液。
- 连接压力传感器，检查肺动脉压和波形。
- 拧紧钱袋，保护肺的导管。
- 主肺动脉周围放置一个跨音速流的探头（6SB）。
- 将超声波之间的流动的探头和动脉，以便实现最佳的信号转导的凝胶。
- 用湿盐水纱布覆盖伤口。
6。缺氧复氧协议
- 吸入氧浓度降低至10％，通过增加吸入氮气的浓度诱导低氧血症。
- 调整吸入氧10％和15％之间的浓度，以获得氧分压20-40毫米汞柱或2动脉血氧饱和度为30-40％，2小时。
- 执行动脉血流分析，以评估二氧化碳分压，并相应地调整呼吸率。
- 随着低氧血症的感应，在第一个小时稳步诱导心动过速（和心输出量）的反应。
- 继续监测常见的颈动脉，肠系膜上和左肾动脉的血流量的变化。
- 在第二个小时的缺氧，低氧应激稳步降低心输出量增加30％至40％的基线，平均动脉压30〜35毫米汞柱，动脉血pH值6.95-7.05。
- 低氧应激可能提前终止，或适当延长15分钟。
- 增加吸入氧浓度100％硬生生地突然停止氮气，同时继续纯氧。
- 监测心输出量，平均动脉压等血流动力学第米，为快速恢复。
- 可以用100％的氧气的复苏，持续0.5小时。在这段时间内，减少吸入氧浓度迅速至21％。
- 继续复氧21％的氧气，实验的剩余期限。吸入氧浓度，可滴定至25％，如果需要的话。
- 适当的实验期间，可能需要10毫升/公斤乳酸林格氏液流体丸药。它的使用有标准流程。
7。代表性的成果：
在新生仔猪在第一个小时的缺氧诱导低氧血症，应增加心输出量（肺血流）120％-130％的基线（ 图7A）和心脏率（ 图7B）。通常情况下，心输出量应达到的峰值补偿之间的第一次0.5小时和1小时的缺氧。另外，血液流应该成为集中从而降低了我senteric和肾灌注，但保留或常见的颈动脉血流增加（ 图8）。在缺氧的第二个小时，有稳步下降，心输出量，发展低血压（ 图9A），带或不带心律失常发生心脏速率减慢。低氧诱导肺动脉高压，肺动脉压增加（ 图9B），这有时可能会降低作为心输出量减小在最后30分钟的缺氧。
在复苏，血流动力学参数将立即恢复常氧基线，除了在第一个小时的复氧肾血流量逐渐恢复。然而，血流动力学参数，特别是对心输出量和平均动脉压会逐渐下降，在第一个2小时的复氧的70％-75％左右，却有基线和35-45毫米汞柱，分别。这心血管dysfuncti是至少部分心肌顿抑及认股权证心血管支持治疗，如血管和正性肌力药物。
图1：腹股沟切口股动脉和静脉导管的位置
图2：颈部切口放置气管内管和一个常见的颈动脉周围的气流探测器
图3：侧面切口隔离肠系膜上动脉
图4：后刀面切口左肾动脉与隔离
图5：开胸肺动脉导管的位置
图6：开胸手术的跨音速流动探头的位置围绕主肺动脉
图7：（A）心输出量（肺血流）和（B）心脏对缺氧复氧率的时间变化
图8：时间变化的血流量（A）常见的颈动脉，肠系膜上（B）和（C）左肾动脉在缺氧复氧
图9：时间变化（A），平均动脉压（B）肺动脉高压，缺氧复氧过程中
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Discussion
目前的实验协议有一个优势，在缺氧复氧过程中，检查全身和局部的血流动力学变化新生儿的主题。我们还可以检查用于改善心血管功能在恢复过程中各自的效果的干预。我们和其他人的经验和发现新生儿窒息，在心血管，肺，神经系统，胃肠道，肝5 6，肾，肾上腺7和血液系统的影响的研究报道。重要的是要了解心血管功能的连续的测量数据与信息的基础上，它在技术上具有挑战性的，如果不是不可能的手术仪器的小型动物，如啮齿类或豚鼠。然而，在超声实时成像技术，如最近的进步克服这些茶llenges。然而，大尺寸的动物也允许包括在实验期间的血浆和组织样品的生物样品的同时采集。这将允许额外的生物取样生化检测及组织学检查有助于了解病理生理学和药理学的缺氧复氧。虽然在体内动物模型中的主要目的，可以是一个单一的机构系统的病理生理作用的研究，重要的是要理解它的上下文中的器官的器官相互作用。例如，心功能和肺动脉高压或肝功能障碍之间的相互作用是非常重要的，在多器官功能障碍，新生儿窒息9。新生羔羊是另一种常见的动物模型，用于研究新生儿窒息猪。早熟的发展和新生羔羊的产仔数有限，但限制更广泛的使用比仔猪让，，对应于妊娠38周胎儿有大约10每窝10,11。然而，新生仔猪新生儿窒息后，啮齿类动物研究中最常用的动物。
不过，也有限制，这种猪模型，新生儿窒息，除了关系到人类从动物研究发现，翻译的挑战。足够的稳定时间，适当使用麻醉药物，精致的外科手术技术，以及包括假手术对照组动物相比，麻醉和手术时的应激，急性期的影响可能会减少。延长超越天的实验期间，需要调查，如果任何急性血液动力学效应将长期坚持。事实上，我们已经成功的在修改实验方案扩展亚急性（如48-72小时）12，生存期（5-7天）13 14，停止机械通气15，此外，颈内动脉闭塞脑缺血。我们试图使缺氧复氧临床意义。实验包括2H缺氧的持续时间需要根据个人的观察，无临床出血的急诊剖宫产胎儿窘迫的是近似的。 100％氧气30分钟，而不是60分钟，在我们以前的研究开始复苏。这是限制高氧在许多社区医院的新生儿转运队伍到来之前，这仍然是一个普遍的做法。初步复氧21％的氧气将按照最近更新的指引，补充氧气的使用在新生儿复苏16。
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Disclosures
没有利益冲突的声明。
Acknowledgments
作者想感谢加拿大医学研究，健康研究机构（MOP53116）和阿尔伯塔省遗产基金会的工作补助，并建立基金，分别支持发展的实验模型。
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