An Experimental Approach to Prevention or Reduction of the Brain Damage of Birth Asphyxia

SUMMARY 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. REUME Une approche experimentale de la prevention ou reduction des degats de & lcar;asphyxie a la naissance L'asphyxie a ete provoquee chez 132 foetus singes proches du terme en separant le placenta pendant la cesarienne et en empechant les bebes de respirer L'air. On a trouve que les singes pouvaient supporter presque 7 minutes d'asphyxie sans developper d'alterations du cerveau tandis qu'une asphyxie de plus de 7 minutes causait des alterations permanentes dans tous les cas. En general, plus longue est L'asphyxie, plus grand est le deficit neural. Au debut L'alteration etait circonscrite, principalement dans les noyaux afferents secondares du tronc cerebral et du thalamus, mais ensuite des changements atrophiques apparaissaient dans les regions associees du tronc cerebral. Les alterations minimes du tronc cerebral etaien associees a des changements du comportement sans effets neuromusculaires persistants. Les alterations importantes resultaient en un etat ressemblant a la palsie cerebrale meme lorsque le cortex cerebral ne presentait pas de lesions primaires dues a L'asphyxie. L'alteration cortico-cerebrale apparaissait chez les singes qui avaient subi une detresse respiratoire apres la naissance. D'autres complications, telles que L'hyperbilirubinemie et L'induction du travail par les medicaments provoquaient des deviations 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 reduit son alcalinite, de plus elle ralentit le coeur et reduit la pression sanguine. Le centre respiratoire du foetus est active et la respiration est forcee pendant 8,4 minutes en moyenne. On a trouve que L'infusion intraveineuse d'alcali et de glucose prolonge la respiration forcee au cours de L'asphyxie pendant L'accouchement et hâte L'etablissement de la respiration spontanee. Le carbonate de sodium s'est reveleetre un alcali trop fort et le bicarbonate de sodium un alcali trop faible pour cet usage, mais le trihydroxymethyl-aminomethane maintenait le pH sanguin, le rythme cardiaque et la pression sanguine a un niveau satisfaisant sans effets contraires. Dans un ‘double-blind’ essai de cette substance, chacun des cinq singes non infuses a eu les lesions habituelles du tronc cerebral, tandis que deux des huit singes infuses n'avaient aucune alteration cerebrale decelable au microscope et chez les autres les dommages etaient tres fortement reduits. Aucun des singes traites n'a developpe de lesion neurologique permanente ou de palsie cerebrate. Dans la ressucitation des bebes asphyxies L'essentiel est d'assurer la ventilation immediate des poumons avec pression positive. Les efforts pour faire demarrer la respiration par d'autres moyens, y compris les medicaments et L'hypothermie, se sont montres infructueux. L'effet dramatique de L'infusion d'alcali et de glucose jete un premier rayon d'espoir sur la prevention de la palsie cerebrale chez les bebes ayant subi L'asphyxia neonatorum. RESUMEN Una investigation experimental de mitodos de evitar o reducir el dano cerebral que sigue la asfixia de nacimiento Se indujo la asfixia en 132 monos fetales cerca de termino por medio de separar la placenta durante una operacion cesarea y de impedir que los neonatos respirasen aire. Se hallo que los monos podian aguantar casi 7 minutos de asfixia sin sufrir dano cerebral, mientras que una asfixia de mas de 7 minutos resultd, en todos los casos, en dano estructural permanente. En general, cuanto mas tiempo durd la asfixia, tanto mas grande fue el deficit neural. Primeramente, el dano se hallaba confinado principalmente a los nucleos aferentes secundarios del tronco cerebral y del talamo, pero mas tarde cambios atroficos aparecieron en regiones asociadas del tronco cerebral. Un dano 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 aun cuando la corteza cerebral no mostrase ningunas lesiones asfixiales primarias. Danos 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 desviacion de la neuropatologia fundamental de la asfixia de recien nacidos. La asfixia durante el parto aumenta el contenido de acido carbonico y de acido lacteo en la sangre, y disminuye su alcalinidad, y a la vez reduce la frecuencia de latir del corazon, asi como la tension arterial. El centro respiratorio fetal empieza a funcionar, y hay respira-cidn dificil con boqueadas por 8-4 minutos por lo medio. Se hallo que una infuseon entrevenada de alcali y de glucosa prolongaba las boqueadas durante la asfixia de nacimiento, y aceleraba el establecimiento de respiracidn espontanea. Se hallo que a este proposito el carbonato de sodio era un alcali demasiado fuerte y el bicarbonato de sodio demasiado debil, pero que el trishidroximetilaminometano mantenia satisfactorios el pH de la sangre, el latir del corazdn, y la tension 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 dano era muy reducido. Ningunos de los monos tratados sostuvieron lesiones neurologicas permanentes ni mani-festaron una paralisis cerebral. En la resuscitation de los recien nacidos asfixiados, lo mas importante es ventilar inmediatamente los pulmones por una presion positiva. Esfuerzos para empezar la respiracion por otros medios, incluso drogas e hipotermia, no han tenido buen exito. El efecto dramatico de la infusion de alcali y de glucosa hace esperar por primera vez que se pueda prevenir una paralisis cerebral en recien nacidos afectos de asfixia.