An Experimental Approach to Prevention or Reduction of the Brain Damage of Birth Asphyxia
Authors: Windle William F. 
Published: July 2010

Asphyxia was induced in 132 fetal monkeys near term by separating the placenta during cesarean section and preventing the infants from breathing air. It was found that the monkeys could withstand nearly 7 minutes' asphyxia without developing brain damage, whereas asphyxiation for more than 7 minutes caused permanent structural damage in all cases. In general, the longer the asphyxia the greater the neural deficit. At first the damage was circumscribed, mainly in the secondary afferent nuclei of the brain‐stem and thalamus, but later atrophic changes appeared in related areas of the brain‐stem. Minimal brain‐stem damage was associated with behavioral changes without persistent neuromuscular effects. Maximal damage produced a condition resembling cerebral palsy even when the cerebral cortex showed no primary asphyxial lesions. Cerebral cortical damage occurred in monkeys that had developed respiratory distress post‐natally. Other complicating conditions, such as hyperbilirubinemia and drug‐induced labor, led to deviations from the basic neuropathology of asphyxia neonatorum.

Asphyxiation during birth increases the carbon dioxide and lactic acid contents of the blood and reduces its alkalinity; it also slows the heart and reduces the blood‐pressure. The fetal respiratory center is activated and gasping ensues for an average of 8 ‐4 minutes. It was found that intravenous infusion of alkali and glucose prolonged the gasping during asphyxia on delivery and hastened the establishment of spontaneous breathing. Sodium carbonate was found to be too strong and sodium bicarbonate too weak an alkali for this purpose, but trishydroxymethylaminomethane maintained the blood pH, heart‐rate and blood‐pressure satisfactorily with no adverse effects. In a double‐blind trial of this substance, all the S non‐infused monkeys had the usual brain‐stem lesions, while 2 of the 8 infused monkeys had no microscopically detectable brain damage and in the rest the damage was drastically reduced. None of the treated monkeys developed permanent neurological lesions or cerebral palsy.

In the resuscitation of asphyxiated infants, the paramount need is for immediate positive‐pressure ventilation of the lungs. Attempts to start breathing by other means, including drugs and hypothermia, have proved fruitless. The dramatic effect of alkali and glucose infustion casts a first ray of hope for the prevention of cerebral palsy in infants with asphyxia neonatorum.

RÉUMÉ

Une approche expérimentale de la prévention ou réduction des dégats de & lcar;asphyxie a la naissance

L'asphyxie a été provoquée chez 132 foetus singes proches du terme en séparant le placenta pendant la césarienne et en empêchant les bébés de respirer L'air. On a trouvé que les singes pouvaient supporter presque 7 minutes d'asphyxie sans développer d'altérations du cerveau tandis qu'une asphyxie de plus de 7 minutes causait des altérations permanentes dans tous les cas. En général, plus longue est L'asphyxie, plus grand est le déficit neural. Au debut L'alteration était circonscrite, principalement dans les noyaux afférents secondares du tronc cérébral et du thalamus, mais ensuite des changements atrophiques apparaissaient dans les régions associées du tronc cerebral. Les altérations minimes du tronc cérébral étaien associées à des changements du comportement sans effets neuromusculaires persistants. Les altérations importantes résultaient en un état ressemblant à la palsie cérébrale même lorsque le cortex cérébral ne présentait pas de lésions primaires dûes à L'asphyxie. L'altération cortico‐cérébrale apparaissait chez les singes qui avaient subi une détresse respiratoire apres la naissance. D'autres complications, telles que L'hyperbilirubinémie et L'induction du travail par les médicaments provoquaient des déviations de la neuropathologie basique de L'asphyxia neonatorum.

L'asphyxie pendant la naissance augmente le contenu en acide carbonique et en acide lactique du sang et réduit son alcalinité, de plus elle ralentit le coeur et réduit la pression sanguine. Le centre respiratoire du foetus est activé et la respiration est forcée pendant 8,4 minutes en moyenne. On a trouvé que L'infusion intraveineuse d'alcali et de glucose prolonge la respiration forcée au cours de L'asphyxie pendant L'accouchement et hâte L'etablissement de la respiration spontanée. Le carbonate de sodium s'est révéléêtre un alcali trop fort et le bicarbonate de sodium un alcali trop faible pour cet usage, mais le trihydroxyméthyl‐aminométhane maintenait le pH sanguin, le rythme cardiaque et la pression sanguine à un niveau satisfaisant sans effets contraires. Dans un ‘double‐blind’ essai de cette substance, chacun des cinq singes non infusés a eu les lésions habituelles du tronc cérébral, tandis que deux des huit singes infusés n'avaient aucune altération cérébrale décelable au microscope et chez les autres les dommages étaient très fortement réduits. Aucun des singes traités n'a développé de lésion neurologique permanente ou de palsie cérébrate.

Dans la réssucitation des bébés asphyxiés L'essentiel est d'assurer la ventilation immédiate des poumons avec pression positive. Les efforts pour faire demarrer la respiration par d'autres moyens, y compris les médicaments et L'hypothermie, se sont montrés infructueux. L'effet dramatique de L'infusion d'alcali et de glucose jète un premier rayon d'espoir sur la prévention de la palsie cérébrale chez les bébés ayant subi L'asphyxia neonatorum.

RÉSUMÉN

Una investigation experimental de mitodos de evitar o reducir el daño cerebral que sigue la asfixia de nacimiento

Se indujo la asfixia en 132 monos fetales cerca de término por medio de separar la placenta durante una operación cesarea y de impedir que los neonatos respirasen aire. Se halló que los monos podian aguantar casi 7 minutos de asfixia sin sufrir daño cerebral, mientras que una asfixia de más de 7 minutos resultd, en todos los casos, en daño estructural permanente. En general, cuanto mas tiempo durd la asfixia, tanto mas grande fue el deficit neural. Primeramente, el daño se hallaba confinado principalmente a los nucleos aferentes secundarios del tronco cerebral y del talamo, pero mas tarde cambios atróficos aparecieron en regiones asociadas del tronco cerebral. Un daño minimo del tronco cerebral se asociaba con cambios de comportamiento sin efectos neuromusculares persistentes. Dafios maximos produjeron un estado que se parecia a una paralisis cerebral aún cuando la corteza cerebral no mostrase ningunas lesiones asfixiales primarias. Daños de la corteza cerebral ocurrieron en monos que habian manifestado una afeccidn respiratoria postnatal. Otros estados complicadores, por ejemplo la hiperbilirrubinemia y el parto inducido por drogas, resultaron en una desviación de la neuropatologia fundamental de la asfixia de recién nacidos.

La asfixia durante el parto aumenta el contenido de ácido carbónico y de ácido lácteo en la sangre, y disminuye su alcalinidad, y a la vez reduce la frecuencia de latir del corazon, asi como la tensión arterial. El centro respiratorio fetal empieza a funcionar, y hay respira‐cidn dificil con boqueadas por 8‐4 minutos por lo medio. Se halló que una infuseón entrevenada de álcali y de glucosa prolongaba las boqueadas durante la asfixia de nacimiento, y aceleraba el establecimiento de respiracidn espontanea. Se halló que a este propósito el carbonato de sodio era un álcali demasiado fuerte y el bicarbonato de sodio demasiado débil, pero que el trishidroximetilaminometano mantenia satisfactorios el pH de la sangre, el latir del corazdn, y la tensión arterial, sin causar ningunos efectos adversos. En un ensayo controlado de esta materia, todos los cinco monos que no habian recibido una infusidn tenian las lesiones esperadas del tronco cerebral, mientras que dos de los ocho monos que habian recibido una infusidn no tenian ningunos dafios cerebrates que se pudievan descubrir microscdpicamente, y en los otros seis el daño era muy reducido. Ningunos de los monos tratados sostuvieron lesiones neurológicas permanentes ni mani‐festaron una parálisis cerebral.

En la resuscitatión de los recién nacidos asfixiados, lo más importante es ventilar inmediatamente los pulmones por una presión positiva. Esfuerzos para empezar la respiración por otros medios, incluso drogas e hipotermia, no han tenido buen éxito. El efecto dramático de la infusión de álcali y de glucosa hace esperar por primera vez que se pueda prevenir una paralisis cerebral en recién nacidos afectos de asfixia.