Effect of ischemic preconditioning on skeletal tissue tolerance after warm venous ischemia

Purpose

Free muscular flaps are commonly used in plastic surgery. The main reason of failure is thrombosis induced by a phenomenon called ischemia reperfusion. Preconditioning showed an interest to prevent ischemia reperfusion injury in transplantation surgery. The aim of the study is to evaluate the effect of ischemic preconditioning on skeletal tissue tolerance after warm venous ischemia.

Materials and methods

We realized an experimental study with latissimus dorsi flaps of 12 pigs, divided in 6 groups in function of their time of preconditioning and duration of warm venous ischemia. A morphologic analysis was performed measuring cell's diameter and interstitial tissue area and notifying the presence or absence of neutrophils, necrosis or intravascular thrombosis. To detect inflammation, necrosis or hypoxia, immunohistochemistry was effectuated using the follow primary antibodies, AIF, HIF1 alpha, caspase 3, SOD 1 and PKC epsilon. TUNEL assay showed apoptosis cells, were realized. One way Anova test was performed to compare the quantitative evolution over time of histological parameters and rate of apoptosis.

Results

Preconditioning of 40 min or 1 hour allowed to reduced ischemia reperfusion lesions: no cellular or interstitial oedema, reduction of neutrophils infiltrate and intravascular thrombus. TUNEL assay showed a higher rate of apoptosis nucleus for the control group E compared to preconditioning group C and D. Immunohistochemistry results were no relevant.

Conclusion

We showed a diminution of lesions of ischemia reperfusion for experimental groups with preconditioning: diminution of interstitial oedema, of cellular oedema, diminution of neutrophils infiltrated and level of apoptosis cells. Preconditioning of 40 minutes were as efficient as one hour.

Objectif

La reconstruction par lambeau libre musculaire est une technique faisant partie intégrante de la chirurgie plastique et reconstructrice. La principale cause d’échec est la thrombose du pédicule due à un phénomène appelé l’ischémie reperfusion. Le préconditionnement a montré son intérêt pour prévenir les lésions d’ischémie reperfusion en chirurgie de transplantation. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet du préconditionnement sur la tolérance des tissus musculaires à l’ischémie chaude veineuse.

Matériels et méthodes

Nous avons réalisé une étude expérimentale sur les lambeaux grands dorsaux de 12 cochons, divisés en 6 groupes selon la durée du préconditionnement ischémique et de l’ischémie chaude veineuse. Une analyse morphologique a été réalisée, mesurant le diamètre des cellules et la surface du tissu interstitiel et en identifiant la présence de polynucléaires neutrophile, de nécrose ou de thrombus intravasculaire. Pour détecter l’inflammation, la nécrose ou l’hypoxie, une étude immunohistochimique a été réalisée grâce aux anticorps primaires suivants : AIF, HIF1 alpha, caspase 3, SOD 1 and PKC epsilon. La méthode TUNEL a été effectuée pour mettre en évidence les cellules en apoptose. Le test One Way Anova a été utilisé pour mesurer l’évolution quantitative des paramètres histologiques et le taux de cellules en apoptose.

Résultats

Le préconditionnement de 40 min ou 1 h permet de réduire les lésions d’ischémie reperfusion : pas d’œdème cellulaire ou du tissu interstitiel, réduction de l’infiltrat de polynucléaires neutrophiles et de la présence de thrombus intravasculaire. La méthode TUNEL montre un taux plus élevé de cellules en apoptose pour le groupe contrôle E comparé aux groupes expérimentaux C et D. L’étude immunohistochimique ne s’est pas révélée concluante.

Conclusion

Nous avons montré une diminution des lésions d’ischémie reperfusion pour les groups expérimentaux avec un préconditionnement ischémique : diminution de l’œdème interstitiel, de l’œdème cellulaire, diminution de l’infiltrat de polynucléaires neutrophiles et du taux de cellule en apoptose. Le préconditionnement de 40 min a été aussi efficace que celui d’une heure.