Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

דגם חזירים של חנק ילודים

doi: 10.3791/3166 Published: October 11, 2011

Summary

מודלים של בעלי חיים גדולים יש ערכי translational טובים בבחינת הפיסיולוגיה ופרמקולוגיה של חנק ילוד. שימוש חזירונים יילוד, אנו מפתחים פרוטוקול ניסוי, כדי לדמות חנק יילודים שיש יתרונות של לימוד פרמטרים המודינמיים המערכתיים ואזוריים, תחבורת חמצן עם מסלולים ומתאמי יוכימיים ופתולוגית.

Abstract

מדי שנה יותר מ 1 מיליון תינוקות מתים ברחבי העולם כקשור לחנק. ילודים נחנקו בדרך כלל יש כשל רב איברים כוללים ירידה בלחץ דם, גירעון זלוף, אנצפלופתיה היפוקסי-איסכמית, יתר לחץ דם ריאתי, enterocolitis vasculopathic, אי ספיקת כליות וסיבוכי thrombo-תסחיפים. מודלים של בעלי חיים מפותחים כדי לסייע לנו להבין את הפיסיולוגיה ופרמקולוגיה פתיו של חנק ילוד. בהשוואה למכרסמים ולטלאים שזה עתה נולדו, חזרזיר היילוד כבר הוכח כמודל יקר. חזרזיר התינוק יש מספר יתרונות, כולל פיתוח דומה לזה של 36-38 שבועות עובר אנושי עם מערכות דומות בגוף, גודל גוף גדול (~ 1.5-2 ק"ג בלידה) שמאפשרות מכשור והבקרה של בעלי החיים ושולטים במשתנים המבלבלים של derangements חוסר חמצן והמודינאמית.

אנחנו כאן מתארים פרוטוקול ניסוי, כדי לדמות חנק יילודים וייאפשרו לנו לבחון את systeמיקרופון ושינויי hemodynamic אזוריים במהלך התהליך החונק וreoxygenation כמו גם את ההשפעות של התערבויות המתאימות. יתר על כן, המודל יש את היתרון של לימוד כשל רב איברים או בעיות בתפקוד במקביל ואינטראקציה עם מערכות גוף שונות. מודל ניסיוני הוא הליך שאינה כרוך בהישרדות שמכשור הכירורגים של חזירונים יילוד (1-3 גזע מעורב במשקל ק"ג 1.5-2.5 בן יומו, ו) כדי לאפשר את הקמתה של אוורור מכאני, גישת כלי דם (ורידים ועורקים מרכזי) ואת המיקום של צנתרים ובדיקות זרימה (TRANSONIC Inc) לניטור הרציף של לחץ תוך כלי דם וזרימת דם על פני עורקי תרדמה שונים כולל ראשית ריאתי, משותפת, mesenteric המעולה ועורקי כליה שמאליים. שימוש בניתוח חזירונים instrumented אלה, לאחר ייצוב למשך 30-60 דקות כפי שהוגדר על ידי Z וריאציה <10% בפרמטרי hemodynamic וגזים בדם נורמלי, אנחנו מתחילים פרוטוקול ניסוישל היפוקסמיה חמורה הנגרם באמצעות היפוקסיה מכתשיים normocapnic. החזרזיר מאוורר עם חמצן 10-15% על ידי הגדלת הריכוז בשאיפה של גז חנקן ל2h, מכוונת עבור saturations חמצן העורקים של 30-40%. דרגה זו של היפוקסמיה תפיק חנק קליני עם חמצת מטבולית קשה, ירידה בלחץ דם מערכתית והלם קרדיוגני עם hypoperfusion לאיברים חיוניים. היפוקסיה מלווית reoxygenation עם חמצן 100% ל0.5h ולאחר מכן 21% חמצן ל3.5h. התערבויות תרופתיות יכולות להיות הציגו בבוא הזמן וההשפעות שלהם נחקרו בצורה עיוורת, בלוק אקראית.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. הרדמה

  1. הגדר את קצב הזרימה של מכונת ההרדמה ב2L/min. חבר את הפליטה ליניקת ואקום.
  2. מסיכת פן תשלום עם הרדמת גז (isoflurane) בשעת 5% (~ 3 דקות).
  3. חזירונים יילוד יהיו מושרים עם 5% isoflurane שאיפה בחמצן 100% (~ 3 דקות).
  4. לשמור על הרדמה ב2-3% מisoflurane. התאמה מדויקת של isoflurane ב -0.5% כמתאימים, עם זאת, זה עשוי לנוע 0.5-5%, תלוי במצבו של חזרזירים.
  5. ברגע שהגישה וסקולרית כבר נקבעה, הרדמת האיפה ניתן להעביר להרדמה לוריד באמצעות פנטניל (5-50 ק"ג / ק"ג / שעה) וmidazolam (200-500 מק"ג / ק"ג / שעה) חליטות. Pancuronium (50-100 ק"ג / ק"ג / שעה) עשוי להידרש כדי לשלוט בתנועות שרירים מוגזמות במהלך הניתוח, תוך היכולת להתבונן המדינה של החיה נשמרה להתאמה של תרופות הרדמה.
  6. החזרזיר מנוטר על ידי oximetry הדופק (חמצן של מלעוריתaturation ב95-100%) וא.ק.ג. (קצב לב ב130-170 פעימות / דקה).
  7. הטמפרטורה רקטלית של החזרזיר נשמרה ב38-40 מעלות צלזיוס עם חימום שמיכה חמה וקורנת.
  8. מדינת ההרדמה של חזרזיר נבדקת באופן קבוע לאורך כל תקופת הניסוי (באמצעות גודל אישון, דמע, תנועות גוף) נוירולוגיות, התנהגותיות (תסיסה), לב וכלי דם (טכיקרדיה ויתר לחץ דם) ונשימה (tachypnoea) כפרמטרים מתאימים. שיתוק מינימאלי הוא נתון. הניסיון קודם של הרדמה בחזירונים עם ובלי שיתוק יהיה שימושי להערכה.
  9. הפרוטוקול הוא הליך שאינו הישרדות עם euthanization של החיה בסוף הניסוי באמצעות מנת יתר של פנטוברביטל (100 מ"ג / ק"ג) דרך וריד.

2. מיקום כירורגים של כלי דם בצנתרי המפשעה (איור 1)

  1. עושה חתך 2-3 סנטימטר ארוך במפשעת ימין.
  2. לנתח 1cm של ורידי ירך ימין ו1cm righעורק ירך לא. לשים שתי 3-0 מחרוזות סביב כל כלי.
  3. זכות צנתור ורידי ירך: לקשור הדיסטלי של הווריד. הכנס קטטר ארגייל (3.5 או 5 צרפתית, כפול לומן) (Covidien, מנספילד, מסצ'וסטס) כדי 15 סנטימטרים וזה יהיה מקום בעלייה הימנית. לקשור את שתי המחרוזות כדי לאבטח את הקטטר. הצנתר יכול לשמש לנוזל תחזוקה ועירוי תרופות (יציאה משנית) ומרכזי ורידים / מדידת לחץ פרוזדורים ימינה (יציאה ראשית).
  4. זכות צנתור עורקי ירך: לקשור הדיסטלי של העורק. הרם את המחרוזת הפרוקסימלי לעצור את זרימת הדם. הכנס קטטר ארגייל (3.5 או 5 צרפתית, חד לומן) ל5 סנטימטר. זה יהיה מקום צנתר העורקים באב עורקי אינפרא הכליות למדידה רציפה ממוצעת עורקי לחץ ודגימת דם. לקשור את שתי המחרוזות כדי לאבטח את הקטטר.
  5. סגור את העור.

3. להקים אוורור מכאני (איור 2)

  1. הפוך אופקי ארוך 2-3 סנטימטרחתך בצוואר.
  2. לנתח ולחשוף 1cm של קנה הנשימה. שים את שתי מחרוזות 1-0 סביב קנה נשימה.
  3. הכנס צינור endotracheal (3.0 או 3.5) בשעת 1cm לקנה הנשימה. להתחבר למכונת הנשמה ויחל אוורור מכאני. לאבטח את צינור endotracheal.
  4. לנתח ולחשוף את העורק הראשי המשותף. להקיף את הכלי עם בדיקת אולטרסאונד מעבר זמן זרימה (2SB או 2RB, TRANSONIC מערכות בע"מ, Ithica, ניו יורק) ברציפות כדי למדוד את זרימת הדם.

4. מיקום של בדיקות זרימה בmesenteric המעולה (איור 3) ושמאל כליות (איור 4) עורקים

  1. מנות נוספות של פנטניל (מקילו 5-10 / ק"ג) וacepromazine (0.01-0.02 מ"ג / ק"ג) נדרשים לפני החתך בעור.
  2. עושה חתך ארוך אגף subcostal ולנתח שכבות שרירים בזהירות.
  3. לחשוף את אב העורקים בבטן.
  4. מזער טיפול כלי דם (vasospasm) ופציעת הלימפה.
  5. לנתח 0.5-1cm עורק mesenteric מעולה ולשים בדיקת זרימת TRANSONIC (3SB) סביבו.
  6. לנתח 0.5-1cm עורק כליה שמאלי ולשים את בדיקת זרימת TRANSONIC (2SB) סביבו.
  7. סגור את העור ולהבטיח את בדיקת הזרימה.

5. מיקום של צנתר עורק ריאה (איור 5) וזרימת בדיקה (איור 6)

  1. מנות נוספות של פנטניל (מקילו 5-10 / ק"ג) וacepromazine (0.01-0.02 מ"ג / ק"ג) נדרשים לפני החתך בעור.
  2. לשקר את החיה בעמדת הרוחב הנכונה.
  3. פתיחת בית החזה בחלל בין הצלע 4 מהשמאל.
  4. תיזהר העורק הפנימי של השד ווריד, לקשור במידת צורך.
  5. השתמש בספוגית שיניים ללחוץ כלפי מטה הריאה השמאלית ולהגדיל חמצן לפי צורך.
  6. פתח את קרום הלב.
  7. זהה את ductus arteriosus אשר פועל מעורק הריאה לאב העורקים.
  8. Ductus arteriosus ניתן גבעול ידי הצבת קליפ או עניבה עבה "3-O משי" במקורו.
  9. חינם העורק הראשי הריאתי ועובר avקלע ascular באמצעות עניבה עבה "0".
  10. בצע תפר מחרוזת ארנק (5-0 prolene) בבסיס למיקום צנתר עורק ריאה.
  11. הכנס Angiocath 20G (עם 3 חורי לוואי בפחות 1 סנטימטר מקצה הצנתר) באמצעות מחרוזת הארנק למקסימום של 1 סנטימטר.
  12. בדקו לזרימה חופשיה של דם ורידים.
  13. להתחבר למתמר לחץ, בדוק לחץ עורק ריאה וצורת גל.
  14. הדק את מחרוזת הארנק ולאבטח את הקטטר ריאתי.
  15. הנח בדיקת זרימת TRANSONIC (6SB) מסביב לעורק הריאה הראשי.
  16. הנח ג'ל הקולי בין החללית וזרימת העורק כדי לאפשר העברת אותות אופטימלית.
  17. לכסות את הפצע בתחבושת מלוחה לחה.

6. היפוקסיה ופרוטוקול reoxygenation

  1. להקטין את ריכוז חמצן ההשראה עד 10% על ידי הגדלת הריכוז של גז חנקן בשאיפה לגרום להיפוקסמיה.
  2. התאם את חמצן ההשראהריכוז בין 10% ל 15% כדי להשיג פאו 2 מתוך 20-40 מ"מ כספי או סאו 2 מתוך 30-40% ל2h.
  3. ביצוע ניתוח דם עורקים להעריך פאקו 2 ולהתאים את קצב הנשמה בהתאם.
  4. עם הגיוס של היפוקסמיה, השעה הראשונה מוקדשת לגרימת תגובת tachycardic (ותפוקת לב) בהתמדה.
  5. המשך לעקוב אחר שינויים בזרימת דם בעורק התרדמה המשותף mesenteric, המעולה ועורקי כליה שמאליים.
  6. במהלך השעה השנייה של היפוקסיה, המתח היפוקסי גדל בהתמדה לתפוקת לב נמוך יותר כדי 30-40% מנקודת ההתחלה, כלומר לחץ דם ל30-35 מ"מ כספי ו-pH עורקים 6.95-7.05.
  7. מתח Hypoxic עלול להיות מוקדם מדי או הוארך ב 15 דקות כמתאימות.
  8. להגדיל את ריכוז חמצן השראת פתאומיות עד 100% בפתאומיות על ידי הפסקת גז חנקן, תוך המשך חמצן טהור.
  9. פקח על תפוקת לב, לחץ דם ואומר המודינאמית סעיף אחרמטר להתאוששות מהירה.
  10. החייאה עם חמצן 100% ניתן נמשכה 0.5h. לאחר פרק זמן זה, להפחית את ריכוז החמצן בהשראת מהירות ל 21%.
  11. המשך reoxygenation עם חמצן 21% עבור יתרת תקופת הניסוי. ריכוז חמצן ההשראה ניתן טיטרציה עד 25% במידת צורך.
  12. פיתיונות מיובשים נוזל של התמיסה של 10 מ"ל / קילו רינגר לקטט עשויים להיות נחוצים כמתאימים בתקופת הניסוי. השימוש בו צריך להיות protocolized.

7. נציג תוצאות:

האינדוקציה של היפוקסמיה בחזרזיר שזה עתה נולד על השעה הראשונה של היפוקסיה צריכה להגדיל את תפוקת הלב (זרימת דם ריאתי עורקים) עד 120% -130% מתחילת המחקר (7 א איור) וקצב לב (איור 7 ב). בדרך כלל, תפוקת לב צריכה להגיע לשיאו בין פיצוי 0.5h ו1h של היפוקסיה הראשונה. יתר על כן, זרימת דם צריכה להיות מרוכזת וכתוצאה מכך ירד ליזלוף senteric וכליות אך זרימת עורקי תרדמה נשמרה או גדל משותפת (איור 8). במהלך השעה השנייה של היפוקסיה, יש ירידה מתמדת של תפוקת לב, ירידה בלחץ דם של פיתוח (איור 9 א), האטה בקצב לב עם או בלי הפרעות בקצב התרחש. היפוקסיה אמורה להשרות לחץ דם ריאתי עם לחץ מוגבר עורק ריאה (איור 9 ב), שיכול לעתים להפחית ב30 הדקות האחרונות של היפוקסיה כיורדת תפוקת הלב.

לאחר ההחייאה, כל פרמטרי hemodynamic יתאוששו מייד לבסיס normoxic, פרט לזרימת דם הכליות המתאוששת בהדרגה במשך השעה הראשונה של reoxygenation. עם זאת, פרמטרי hemodynamic במיוחד לתפוקת לב ולחץ דם אומרים ידרדרו בהדרגה במשך 2 השעה הראשונה של reoxygenation כ 70-75% מתחילת המחקר ו35-45 מ"מ כספי normoxic, בהתאמה. זה dysfuncti לב וכלי דםבהוא לפחות בחלקו לטיפולי שריר לב מדהים ותומכי צווי לב וכלי דם כגון vasoactive וסוכנים אינוטרופיות.

איור 1
איור 1: חתך מפשעה עם המיקום של צנתרים עורקיים וורידי ירך

איור 2
איור 2: חתך בצוואר עם המיקום של צינור endotracheal ובדיקת זרימה סביב העורק הראשי המשותף

איור 3
איור 3: חתך צלע עם הבידוד של עורק mesenteric מעולה

איור 4
איור 4: חתך צלע עם הבידוד של עורק כליה שמאלי

איור 5 איור 5: פתיחת בית חזה עם המיקום של צנתר עורק ריאה

איור 6
איור 6: פתיחת בית חזה עם המיקום של בדיקת זרימת TRANSONIC סביב עורק ריאה ראשי

איור 7
איור 7: שינויים זמניים ב() תפוקת לב (זרימת דם ריאתי עורקים) ו (ב) קצב לב במהלך היפוקסיה וreoxygenation

איור 8
איור 8: שינויים זמניים בזרימת דם ב() תרדמה משותפת, (ב) mesenteric המעולה ו( C) עורקי כליה שמאליים במהלך היפוקסיה וreoxygenation

איור 9
איור 9: Temporalשינויים ב() מתכוונים לחץ דם ו (ב) לחץ עורק ריאה במהלך היפוקסיה וreoxygenation

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

פרוטוקול הניסוי הנוכחי יש יתרון לבחינת שינויי hemodynamic המערכתיים ואזוריים בנושאי ילוד במהלך תהליך היפוקסיה וreoxygenation. אנחנו גם יכולים לבחון את ההשפעה של התערבויות המתאימות המשמשות לשיפור תפקוד הלב וכלי הדם בזמן ההתאוששות. אנחנו ואחרים דיווחנו על הניסיון וממצאים במחקר של חנק יילודים לגבי השפעות ב1 לב וכלי דם, ריאות 2, 3 נוירולוגים, 4 במערכת עיכול, בכבד 5, 6 כליה, כליה ו7 8 מערכות המטולוגיות. אמנם חשוב להבין את תפקיד הלב וכלי הדם במידע המבוסס על מדידות רציפות על נתונים, הוא טכני מאתגר אם לא בלתי אפשרי לניתוח חי מכשיר קטן בגודל כמו מכרסמים או חזירי ים. הקידום האחרון בטכנולוגיות כמו אולטרסאונד והדמיה בזמן אמת עשוי זאת להתגבר על חלק מאלה צ'הllenges. עם זאת, בעלי חיים גדולים בגודל גם מאפשרים איסוף סימולטני של דגימות ביולוגיות כוללים פלזמה ודגימות רקמה בתקופת הניסוי. דגימה ביולוגית נוספת זה יאפשר מבחנים ביוכימיים ובדיקה היסטולוגית המסייעים בהבנת הפיסיולוגיה, פתיו ופרמקולוגיה של היפוקסיה וreoxygenation. אמנם המטרה העיקרית של במודלים של בעלי חיים עשויה להיות vivo המחקר של תפקוד פתים-פיסיולוגי של מערכת גוף אחד, חשוב להבין אותו בהקשר של אינטראקצית איברי איברים. לדוגמה, את האינטראקציה בין תפקוד הלב ויתר לחץ דם ריאתי או תפקוד הלקוי של כבד היא חשובה בתפקוד איברים רבים כמו זה של 9 חנק ילוד. כבש היילוד הוא חלופה לחזירים במודלים של בעלי החיים הנפוצים בשימוש ללמוד חנק ילוד. הפיתוח מוקדם וגודל מוגבל של המלטת טלאים עשויים זאת להגביל שימוש רחב יותר מחזיר יילודתניח, שתואם לזה של עובר אנושי הריון שבועות 38 ויש לי כ 10 להמלטה 10,11. עם זאת, חזירונים יילוד החיות הנפוצות ביותר בשימוש לאחר מכרסמים במחקר של חנק ילוד.

עם זאת, יש מגבלות של המודל הזה של חזירי חנק ילוד, בנוסף לאתגר קשור לתרגום של ממצאים שהופקו ממחקרים בבעלי חיים לאדם. השפעת ההרדמה ומתח כירורגית כמו לקביעת חריפה ניתן למזער עם תקופת ייצוב מספקת, שימוש נכון בתרופות הרדמה, טכניקות ניתוחיות מזוקקות כמו גם הכללתו של פקד חיים מזויפים המופעלים לשם השוואה. הארכת תקופת הניסוי שמעבר לימים יש צורך לחקור אם כל השפעה המודינאמית חריפה תתמיד בטווח הארוך. ואכן, הייתי מוצלח בשינוי פרוטוקול הניסוי, לsubacute המורחבת (48-72 שעות לדוגמה) 12, ההישרדות (5-7 ימים) 13 14, עצירת אוורור מכאני 15 ותוספת של חסימת העורק ראשי לאיסכמיה המוחית. אנו מנסים לעשותהיפוקסיה וreoxygenation הרלוונטית קליני. הניסוי כולל 2h של היפוקסיה שהוא מקורב לזמן הנדרש לניתוח קיסרי חירום בשל מצוקה עוברית ללא דימום קליני המבוסס על התבוננות אישית. ההחייאה היא יזם עם חמצן 100% למשך 30 דקות, במקום 60 דקות במחקרים הקודמים שלנו. זה הוא להגביל hyperoxia אשר נשאר כפי שמקובל בבתי חולים קהילתיים רבים לפני הגעתו של צוות תחבורת ילוד. reoxygenation הראשוני עם חמצן 21% ילכו בעקבות ההנחיה שעודכנה לאחרונה על השימוש בחמצן בהחייאת יילודים 16.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

Acknowledgments

המחברים מבקשים להודות למכון הקנדי לבריאות מחקר (MOP53116) ואלברטה הקרן למורשת למחקר רפואי ולהפעלת קרן מענק הקמה, בהתאמה, כדי לתמוך בפיתוחו של דגם ניסוי זה.

References

  1. 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).
  2. Munkeby, B. H. Resuscitation of hypoxic piglets with 100% O2 increases pulmonary metalloproteinases and IL-8. Pediatr. Res. 58, 542-548 (2005).
  3. Haaland, K. Posthypoxic hypothermia in newborn piglets. Pediatr. Res. 41, 505-512 (1997).
  4. Haase, E. Resuscitation with 100% oxygen causes intestinal glutathione oxidation and reoxygenation injury in asphyxiated newborn piglets. Ann. Surg. 240, 364-373 (2004).
  5. 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).
  6. Johnson, S. T. N-acetylcysteine improves the hemodynamics and oxidative stress in hypoxic newborn pigs reoxygenated with 100% oxygen. Shock. 28, 484-490 (2007).
  7. Chapados, I. Plasma cortisol response to ACTH challenge in hypoxic newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen. Shock. 33, 519-525 (2010).
  8. Cheung, P. Y. Platelet dysfunction in asphyxiated newborn piglets resuscitated with 21% and 100% oxygen. Pediatr. Res. 59, 636-640 (2006).
  9. Martin-Ancel, A. Multiple organ involvement in perinatal asphyxia. J. Pediatr. 127, 786-793 (1995).
  10. Swindle, M. M., Smith, A. C. Comparative anatomy and physiology of the pig. Scan. J. Lab. Anim. Sci. Suppl. 25, 11-22 (1998).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Cheung, P. Y. Cardio-renal recovery of hypoxic newborn pigs after 18%, 21% and 100% reoxygenation. Intensive Care Med. 34, 1114-1121 (2008).
  14. 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).
  15. Domoki, F. Reventilation with room air or 100% oxygen after asphyxia differentially affects cerebral neuropathology in newborn pigs. Acta. Paediatr. 95, 1109-1115 (2006).
  16. Part 15: Neonatal resuscitation: 2010 American Heart Association guidelines for cardiopulmonary resuscitation and emergency cardiovascular care. Circulation. 122, S909-S919 (2010).
דגם חזירים של חנק ילודים
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Cheung, P., Gill, R. S., Bigam, D. L. A Swine Model of Neonatal Asphyxia. J. Vis. Exp. (56), e3166, doi:10.3791/3166 (2011).More

Cheung, P., Gill, R. S., Bigam, D. L. A Swine Model of Neonatal Asphyxia. J. Vis. Exp. (56), e3166, doi:10.3791/3166 (2011).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter