Μελέτη ιστικών βλαβών στον εγκέφαλο κατά την αναζωογόνηση με διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου σε πειραματικό μοντέλο υποξαιμίας σε νεογνά χοιρίδια

Abstract

Objective: The evaluation of neuronal changes in the central nervous system in an experimental model of neonatal normocapnic hypoxia and reoxygenation in piglets.Materials and Methods: Normocapnic hypoxia was induced in 40 male Landrace/Large-White piglets. When bradycardia (HR<60) or severe hypotension (MAP<15 mm Hg) occurred, reoxygenation was initiated. Animals were allocated in 4 groups according to the oxygen concentration (fiO2) they were resuscitated with: group 1, 2, 3, 4 received 18%, 21%, 40%, 100% O2 respectively. At histology, Hematoxylin & Eosin (H&E)-stained brain cortex sections were examined for apoptotic bodies observing 10 consecutive high power fields. Results: Histological examination of control piglets did not show any pathological change. On the contrary asphyxiated piglets exhibited apoptosis of cortical neurons in 35 out of 40 treated animals (87.5%); in the majority of cases, it was scattered, inter-mingled among adjacent normal neurons, appearing more diffuse in some cases, in absence of vascular changes, suggesting an interindividual variability. When specimens were examined according to the percentage of oxygen used for resuscitation, we found marked intergroup variability, with a higher number of apoptotic neurons in the piglets of group 4 (oxygen 100%), compared to the other groups. Conclusions: Our data clearly show that normocapnic hypoxia and reoxygenation in Landrace/Large White piglets resulted in significant histological changes in the brain cortex. The degree of pathological changes in cortical neurons appeared to be significantly associated to fiO2 used for reoxygenation, exhibiting a higher percentage of apoptotic neurons in piglets reoxygenated with 100% compared to 18% O2 and more important, 21% O2. This data with the marked interindividual variability observed within each group, laying an individual susceptibility of each animal to hypoxia and reoxygenation, suggest the need for a different approach to each neonate in clinical practice.

Σκοπός: Η αξιολόγηση των ιστοπαθολογικών αλλαγών σε νευρώνες εγκεφαλικού φλοιού κατά την επανοξυγόνωση με διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου σε πειραματικό μοντέλο νεογνικής νορμοκαπνικής υποξαιμίας σε χοιρίδια. Υλικό - Μέθοδος: Στο συγκεκριμένο πειραματικό μοντέλο προκήθηκε νορμοκαπνική υποξαιμία σε 40 αρσενικά χοιρίδια τύπου Landrace/Large-White. Με την έλευση βραδυκαρδίας (καρδιακή συχνότητα < 60/λεπτό) ή σοβαρής υπότασης (Μέση αρτηριακή πίεση <15 mmHg), γινόταν έναρξη επανοξυγόνωσης. Τα χοιρίδια τυχαιοποιήθηκαν τυφλά σε 4 ομάδες , ανάλογα με τη συγκέντρωση οξυγόνου η οποία χρησιμοποιήθηκε κατά την επανοξυγόνωση – οι ομάδες Α, Β, Γ και Δ επανοξυγονώθηκαν με 18%, 21%, 40% και 100% αντίστοιχα. Κατά την ιστοπαθολογική εξέταση, έγινε χρώση των τεμαχιδίων εγκεφαλικού φλοιού με αιματοξυλίνη-ηωσίνη και μελέτη με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο προς μέτρηση αποπτωτικών κυττάρων, η οποία έγινε με χρήση 10 οπτικών πεδίων υψηλής ευκρίνειας.Αποτελέσματα: Η ιστολογική εξέταση των χοιριδίων ελέγχου (δεν έδειξε καμία παθολογική αλλαγή. Αντιθέτως, σε 35 από τα 40 χοιρίδια που υπέστησαν ασφυξία (87.5%), οι νευρώνες του εγκεφαλικού φλοιού παρουσίασαν σημεία απόπτωσης. Οι αποπτωτικοί νευρώνες ήταν, στις περισσότερες περιπτώσεις, διάσπαρτοι και αναμεμειγμένοι με γειτονικούς υγιείς νευρώνες ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις η απόπτωση εμφανιζόταν πιο διάχυτη, χωρίς αγγειακές αλλοιώσεις. Όταν οι εγκέφαλοι εξετάστηκαν σε σχέση με τη συγκέντρωση οξυγόνου με την οποία έγινε η επανοξυγόνωση των χοιριδίων, παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων με μεγαλύτερο αριθμό (59.2%) αποπτωτικών κυττάρων στα χοιρίδια της ομάδας Δ (100% οξυγόνο) Συμπέρασμα: Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι η υποξαιμία και επανοξυγόνωση σε νεογνά χοιρίδια έχει σαν αποτέλεσμα σημαντικές ιστοπαθολογικές αλλαγές του εγκεφαλικού φλοιού. Ο βαθμός των παθολογικών αλλοιώσεων φαίνεται να είναι ανάλογος της συγκέντρωσης οξυγόνου κατά την ανάνηψη, καθώς το ποσοστό αποπτωτικών νευρώνων ήταν υψηλότερο στην ομάδα χοιριδίων που επανοξυγονώθηκαν με 100% οξυγόνο σε σχέση με 18% και 21%. Τα δεδομένα αυτά και η σημαντική διακύμανση που παρατηρήθηκε μεταξύ των ζώων της ίδιας ομάδας, συνιστούν μια πιθανή ατομική προδιάθεση του κάθε ζώου στην υποξία και επανοξυγόνωση, το οποίο στην κλινική πράξη θα σήμαινε πιθανώς μια διαφορετική προσέγγιση για το κάθε νεογνό ξεχωριστά.