JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

In situ Tvärgående Rectus abdominis Myocutaneous Flap: En Rat modell av Myocutaneous ischemireperfusionsskada

Published: June 08, 2013
doi:
10.3791/50473
, ,
1Department of Surgery,Royal Infirmary of Edinburgh, 2Department of Nephrology,Royal Infirmary of Edinburgh

Summary

Gratis vävnad överföring är allmänt används i rekonstruktiv kirurgi för att återställa form och funktion efter onkologisk resektion och trauma. Förkonditionering denna vävnad före kirurgi kan förbättra resultatet. Denna artikel beskriver en<em> In situ</em> Tvärgående rectus abdominis myocutaneous klaff (TRAM) hos råttor som ett medel för att testa prekonditionerande strategier.

Abstract

Gratis vävnad överföring är den gyllene standarden för rekonstruktiv kirurgi för att reparera komplicerade defekter inte mottagliga för lokala alternativ eller de som kräver sammansatta vävnad. Ischemireperfusionsskada (IRI) är en känd orsak till delvis fri flik misslyckande och har ingen effektiv behandling. Etablera ett laboratorium modell av denna skada kan visa sig kostsamt både ekonomiskt som större däggdjur konventionellt används och i den kompetens som krävs av den tekniska svårigheten av dessa förfaranden vanligtvis kräver att anställa en erfaren microsurgeon. Denna publikation och video demonstrerar en effektiv användning av en modell av IRI i råttor som inte kräver mikrokirurgisk kompetens. Detta förfarande är en in situ-modell av en tvärgående abdominis myocutaneous (TRAM) fliken där atraumatiska klämmor utnyttjas för att återge ischemi-reperfusionsskada i samband med denna operation. En laser Doppler Imaging (LDI) skanner används för att bedöma flik perfusion och bildbehandling software, Bild J bedöma procentuell överlevnad område hud som primära effektmått av skada.

Introduction

Målet med detta protokoll är att påvisa en pålitlig och reproducerbar modell av ischemi-reperfusion skada observerades i fri vävnad transfer för att möjliggöra interventionell strategier som skall undersökas.

Gratis vävnad överföring definieras som den vaskulära avlossning av en isolerad block av vävnad följt av autolog transplantation av denna vävnad med anastomos av luckans avskurna fartyg till inhemska fartyg vid mottagande platsen. Förfarandet är känt som FTT och vävnaden överförs kallad fri flik.

Gratis vävnad överföring är guldmyntfoten metod för korrigering av komplexa, sammansatta defekter där lokala alternativ är olämpliga eller otillgänglig. 1-4 ischemireperfusionsskada (IRI) är oundviklig i fri vävnad transfer, bidrar att flaxa misslyckande 5,6 och har ingen effektiv behandling. Den elektiva karaktär fria flik operationer tillåter administrering av farmakologisktcal agenter till förutsättning mot IRI.

IRI resulterar i nedsatt flöde genom mikrocirkulationen av endothelial aktivering och metabolisk dysfunktion, ökade 7 kapillärpermeabilitet och efterföljande interstitiell ödem 7, inflödet av inflammatoriska celler, 8 frisättning av inflammatoriska mediatorer, reaktiva syreradikaler 9 och komplement nedfall. 10 Denna komplexa process av hypoxi och efterföljande reperfusionsskada leder slutligen till celldöd. En modell av myocutaneous IRI möjliggör effektiv förbehandling strategier för kliniska resultat som ska bedömas. Senaste arbete har validerat användningen av djurmodeller av IRI studier som ett surrogat för mänsklig IRI genom att jämföra de molekylära förändringar som observerats hos människa och befintliga data djur. 10,11

Råttan tvärgående rectus abdominis myocutaneous (spårvagn) flik beskrevs första gången 1987 i tyska 12 och 199313 på engelska. Denna modell vunnit stor popularitet 13-25 som en billig, robust modell för att undersöka olika strategier för att minska IRI i samband med fri vävnad transfer. 14,17-22 Majoriteten av dessa studier var utformade som unipedicled TRAM flikar baserade på den djupa, sämre, . epigastrisk vaskulära BLOMSTJÄLK 15-18,20-22 Jämförelse av data från dessa studier kompliceras av användningen av olika storlek kutana öar (10.5 – 30 cm 2) och olika längder av postoperativ uppföljning (2 – 10 dagar). Den genomsnittliga totala procentuella area flik nekros i kontrollgruppen av dessa studier är 69 ± 6,2% (medelvärde ± SEM). Det bör noteras att dessa sex artiklar alla anställa muskler rectus abdominis som en bärare för den vaskulära BLOMSTJÄLK men inte avslöja, dela och microanastomose eller klämma fartygen. Zhang m.fl.. 23 har beskrivit ett sant, fri flik råtta TRAM baserat på de överlägsna epigastrisk behållare i vilka fvarv höjdes, fartyg delat och myocutaneous fliken överförts och microanastomosed till ljumsken fartygen. Detta svår teknik krävde microanastomosis av 0,45-0,5 mm kaliber fartyg. Endast femton utfördes och av dessa 67% överlevt. 23 Den modell som beskrivs av Zhang et al. 23 är en utmärkt modell för den humana fri TRAM flik som det verkligen speglar den skada som uppkommit under FTT. De andra publicerade modeller av en råtta TRAM flik mer exakt speglar skador som uppkommit under en human pedicled spårvagn men inte korrekt återspeglar IRI eftersom dessa flik i inte genomgår en ischemisk period följt av reperfusion som den vaskulära BLOMSTJÄLK är aldrig klämmas eller uppdelat och microanastomosis utförs. Detta protokoll och video beskriver en ny modell av fri vävnad transfer med råttan spårvagn i vilken IRI replikeras med microclamps. Denna mer troget replikerar IRI än pediclen TRAM föregångare, men är tekniskt enklare än performing den microanastomosis. Microclamps har använts i stor utsträckning genom transplantation forskare att återskapa IRI förknippas med solid organtransplantation, 26-33 men detta är första gången det har beskrivits i råtta TRAM fliken.

Protocol

All kirurgi utförs i enlighet med riktlinjer som fastställs av Förenade kungarikets hemmakontor och University of Edinburghs Veterinary Services Department. Ett. Kirurgisk procedur Set-Up Notes Byt till rena kirurgiska buskmarker, kappa, skrubba mössa och mask. Rengör alla ytor i operationssalen, inklusive utrustning med 2% klorhexidin i 70% isopropylalkohol. Före kirurgi autoklaveras alla kirurgiska förnödenheter och instrument som kommer att användas i förfar…

Representative Results

Råttmodeller är mer ekonomiska än större djur modeller, 36 är sjukdom-resistent i naturen och kan manipuleras genetiskt. Lösa flådda djur, såsom gnagare, ansågs ha ett annat arrangemang av kutan blodtillförsel jämfört med fasta flådda djur såsom människor och grisar. I lös flådda djur, är huden tillförs främst genom direkta kutana blodkärl passerar genom underhudsfettet till den överliggande huden (Figur 4) Däremot fastställs flås djuren härleda kutan blodtillförsel…

Discussion

Ändringar och felsökning

Protokollet presenteras här återger IRI ses i fri vävnad transfer i ett experimentellt system som möjliggör ytterligare förståelse av denna process och ger en möjlighet att undersöka sätt att lindra IRI och förbättra resultatet. Detta kan lätt modifieras för att skapa en mer allvarlig skada om det byggde på den icke-dominanta, djupt, sämre epigastrisk pedicle eller om den ischemiska tiden ökade var.

Begränsningar av teknik <…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete har finansierats av Vetenskapsrådet bidrag G1000299.

Motsvarande Författaren vill tacka Gary Borthwick, University of Edinburgh, för att assistera under operationen.

Författarna vill tacka för tips från Helen Douglas och Iain Mackay och tillåter oss att observera deras djupa Sämre Epigastrisk (DIEP) klaff förfarande (Canniesburn plastikkirurgi Unit, Glasgow Royal Infirmary, 84 Castle Street, Glasgow G4 0SF, UK).

Författarna vill också tacka Gary Blackie vid universitetet i Edinburgh för hans hjälp i att producera video för den här artikeln.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Moor LD12 laser doppler imaging scanner http://gb.moor.co.uk/product/moorldi2-laser-doppler-imager/8
Complete homeothermic blanket system with flexible probe. Small. 230 VAC, 50 Hz 507221F www.harvardapparatus.com
Graeffe forceps 0.8 mm tips curved 11052-10 2, http://www.finescience.de
Acland clamps 00398 V B-1 ‘V’ pattern clamps used on both artery and vein. http://www.merciansurgical.com/acland-clamps.pdf
Clamp applicator CAF-4 http://www.merciansurgical.com/acland-clamps.pdf
Gemini cautery unit 726067 www.harvardapparatus.com
Micro-vessel dilators 11 cm 0.3 mm tips 00124 D-5a.2 http://www.merciansurgical.com
Micro Jewellers Forceps 11cm angulated 00109 JFA-5b http://www.merciansurgical.com
Micro Jewellers Forceps 11 cm straight 00108 JF-5 http://www.merciansurgical.com
Acland Single Clamps B-1V (Pair) 396 http://www.merciansurgical.com
Micro Scissors Round Handles 15 cm Straight 67 http://www.merciansurgical.com
Iris Scissors 11.5 cm Curves EASY-CUT EA7613-11 http://www.merciansurgical.com
Mayo Scissors 14 cm Straight Chamfered Blades EASY-CUT EA7652-14 http://www.merciansurgical.com
Derf Needle Holders 12 cm TC 703DE12 http://www.merciansurgical.com
Ethilon 5-0 W1618 http://www.farlamedical.co.uk/
Vicryl rapide 6-0 W9913 http://www.millermedicalsupplies.com/
Instrapac – Adson Toothed Forceps (Extra Fine) 7973 http://www.millermedicalsupplies.com/
Castroviejo needle holders 12565-14 http://s-and-t.ne
Heat Lamp http://www.chicken-house.co.uk
Silicone sheeting 0.3 mm translucent http://www.silex.co.uk/
Image J software http://rsbweb.nih.gov/ij/
Zeiss OPMI pico http://www.zeiss.co.uk/
Operating microscope
Vet tech solution isofluorane rig http://www.vet-tech.co.uk/
Vet tech solution isofluorane rig http://www.vet-tech.co.uk/
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wang, X., et al. Free anterolateral thigh adipofascial flap for hemifacial atrophy. Ann. Plast. Surg. 55 (6), 617-622 (2005).
  2. Eckardt, A., Fokas, K. Microsurgical reconstruction in the head and neck region: An 18-year experience with 500 consecutive cases. J. Cranio. Maxill. Surg. 31 (4), 197-201 (2003).
  3. Yazar, S., et al. Safety and reliability of microsurgical free tissue transfers in paediatric head and neck reconstruction – a report of 72 cases. J. Plast. Reconstr. Aes. 61 (7), 767-771 (2008).
  4. Blondeel, P. N., Landuyt, K. H. V., Monstrey, S. J. Surgical-technical aspects of the free diep flap for breast reconstruction. Operat. Tech. Plast. Reconstr. Surg. 6 (1), 27-37 (1999).
  5. Siemonow, M., Arslan, E. Ischaemia/reperfusion injury: A review in relation to free tissue transfers. Microsurgery. 24, 468-475 (2004).
  6. Wang, W. Z. Investigation of reperfusion injury and ischaemic preconditioning in microsurgery. Microsurgery. 29, 72-79 (2009).
  7. Rucker, M., et al. Reduction of inflammatory response in composite flap transfer by local stress conditioning-induced heat-shock protein 32. Surgery. 129 (3), 292-301 (2001).
  8. Cetinkale, O., et al. Involvement of neutrophils in ischemia-reperfusion injury of inguinal island skin flaps in rats. Plast. Reconstr. Surg. 102 (1), 153-160 (1998).
  9. Korthuis, R. J., Granger, D. N., Townsley, M. I., Taylor, A. E. The role of oxygen-derived free radicals in ischemia-induced increases in canine skeletal muscle vascular permeability. Circ. Res. 57 (4), 599-609 (1985).
  10. Eisenhardt, S. U., et al. Monitoring molecular changes induced by ischemia/reperfusion in human free muscle flap tissue samples. Ann. Plast. Surg. 68 (2), 202-208 (2012).
  11. Dragu, A., et al. Gene expression analysis of ischaemia and reperfusion in human microsurgical free muscle tissue transfer. J. Cell. Mol. Med. 15 (4), 983-993 (2011).
  12. Tilgner, A., Herrberger, U. [myocutaneous flap models in the rat. Anatomy, histology and preparation technic of the myocutaneous rectus abdominis flap]. Z. Versuchstierkd. 29 (5-6), 231-236 (1987).
  13. Dunn, R. M., Huff, W., Mancoll, J. The rat rectus abdominis myocutaneous flap: A true myocutaneous flap model. Ann. Plast. Surg. 31 (4), 352-357 (1993).
  14. Clugston, P. A., Perry, L. C., Fisher, J., Maxwell, G. P. A rat transverse rectus abdominis musculocutaneous flap model: Effects of pharmacological manipulation. Ann. Plast. Surg. 34 (2), 154-161 (1995).
  15. Ozgentas, H. E., Shenaq, S., Spira, M. Development of a tram flap model in the rat and study of vascular dominance. Plast. Reconstr. Surg. 94 (7), 1012-1017 (1994).
  16. Doncatto, L. F., da Silva, J. B., da Silva, V. D., Martins, P. D. Cutaneous viability in a rat pedicled tram flap model. Plast. Reconstr. Surg. 119 (5), 1425-1430 (2007).
  17. Lineaweaver, W. C., et al. Vascular endothelium growth factor, surgical delay, and skin flap survival. Ann. Surg. 239 (6), 866-873 (2004).
  18. Rezende, F. C., et al. Electroporation of vascular endothelial growth factor gene in a unipedicle transverse rectus abdominis myocutaneous flap reduces necrosis. Ann. Plast. Surg. 64 (2), 242-246 (2010).
  19. Zacchigna, S., et al. Improved survival of ischemic cutaneous and musculocutaneous flaps after vascular endothelial growth factor gene transfer using adeno-associated virus vectors. Am. J. Pathol. 167 (4), 981-991 (2005).
  20. Zhang, F., et al. Improvement of skin paddle survival by application of vascular endothelial growth factor in a rat tram flap model. Ann. Plast. Surg. 46, 314-319 (2010).
  21. Hijjawi, J., et al. Platelet-derived growth factor β, but not fibroblast growth factor 2, plasmid DNA improves survival of ischemic myocutaneous flaps. Arch. Surg. 139 (2), 142-147 (2004).
  22. Wong, M. S., et al. Basic fibroblast growth factor expression following surgical delay of rat transverse rectus abdominis myocutaneous flaps. Plast. Reconstr. Surg. 113 (7), 2030-2036 (2004).
  23. Zhang, F., et al. Microvascular transfer of the rectus abdominis muscle and myocutaneous flap in rats. Microsurgery. 14 (6), 420-423 (1993).
  24. Hallock, G. G., Rice, D. C. Comparison of tram and diep flap physiology in a rat model. Plast Reconstr Surg. 114 (5), 1179-1184 (2004).
  25. Qiao, Q., et al. Patterns of flap loss related to arterial and venous insufficiency in the rat pedicled tram flap. Annals of Plastic Surgery. 43 (2), 171 (1999).
  26. Persy, V. P., Verhulst, A., Ysebaert, D. K., De Greef, K. E., De Broe, M. E. Reduced postischemic macrophage infiltration and interstitial fibrosis in osteopontin knockout mice. Kidney Int. 63 (2), 543-553 (2003).
  27. Li, Y., et al. Overexpression of cgmp-dependent protein kinase i (pkg-i) attenuates ischemia-reperfusion-induced kidney injury. Am. J. Physiol. Ren. Physiol. 302 (5), 561-570 (2012).
  28. Hunter, J. P., et al. Effects of hydrogen sulphide in an experimental model of renal ischaemia-reperfusion injury. Brit. J. Surg. 99 (12), 1665-1671 (2012).
  29. Hamada, T., Fondevila, C., Busuttil, R. W., Coito, A. J. Metalloproteinase-9 deficiency protects against hepatic ischemia/reperfusion injury. Hepatology. 47 (1), 186-198 (2008).
  30. Duarte, S., Hamada, T., Kuriyama, N., Busuttil, R. W., Coito, A. J. Timp-1 deficiency leads to lethal partial hepatic ischemia and reperfusion injury. Hepatology. 56 (3), 1074-1085 (2012).
  31. Shen, X. D., et al. Cd154-cd40 t-cell costimulation pathway is required in the mechanism of hepatic ischemia/reperfusion injury, and its blockade facilitates and depends on heme oxygenase-1 mediated cytoprotection. Transplantation. 74 (3), 315-319 (2002).
  32. Liu, J., et al. Endoplasmic reticulum stress modulates liver inflammatory immune response in the pathogenesis of liver ischemia and reperfusion injury. Transplantation. 94 (3), 211-217 (2012).
  33. Pan, G. Z., et al. Bone marrow mesenchymal stem cells ameliorate hepatic ischemia/reperfusion injuries via inactivation of the mek/erk signaling pathway in rats. J. Surg. Res. 178 (2), 935-948 (2012).
  34. Darouiche, R. O., et al. Chlorhexidine-alcohol versus povidone-iodine for surgical-site antisepsis. New. Engl. J. Med. 362 (1), 18-26 (2010).
  35. Fukui, A., Inada, Y., Murata, K., Tamai, S. Plasmatic imbibition” in the rabbit flow-through venus flap, using horseradish peroxidase and fluoroscein. J. Reconstr. Mirosurg. 11, 255-264 (1995).
  36. Dunn, R. M., Mancoll, J. Flap models in the rat: A review and and reappraisal. Plast. Reconstr. Surg. 90 (2), 319-328 (1992).
  37. Taylor, G., Minabe, T. The angiosomes of the mammals and other vertebrates. Plast. Reconstr. Surg. 89 (2), 181-215 (1992).
  38. Taylor, G., Corlett, R., Boyd, J. The versatile deep inferior epigastric (inferior rectus abdominis) flap. Brit. J. Plast. Surg. 37 (3), 330-350 (1984).
  39. Taylor, G., Corlett, R., Boyd, J. The extended deep inferior epigastric flap: A clinical technique. Plast. Reconstr. Surg. 72 (6), 751-765 (1983).
  40. Tai, Y., Hasegawa, H. A tranverse abdominal flap for reconstruction after radical operations for recurrent breast cancer. Plast. Reconstr. Surg. 53 (1), 52-54 (1974).
  41. Scheflan, M., Dinner, M. I. The transverse abdominal island flap: Part i. Indications, contraindications, results, and complications. Ann. Plast. Surg. 10, 24-35 (1983).
  42. Tindholdt, T. T., Saidian, S., Pripp, A. H., Tonseth, K. A. Monitoring microcirculatory changes in the deep inferior epigastric artery perforator flap with laser doppler perfusion imaging. Ann. Plast. Surg. 67 (2), 139-142 (2011).
  43. Tindholdt, T. T., Saidian, S., Tonseth, K. A. Microcirculatory evaluation of deep inferior epigastric artery perforator flaps with laser doppler perfusion imaging in breast reconstruction. J. Plast. Surg. Hand. Surg. 45 (3), 143-147 (2011).
  44. Booi, D. I., Debats, I. B. J. G., Boeckx, W. D., van der Hulsi, R. R. W. J. A study of perfusion of the distal free-tram flap using laser doppler flowmetry. J. Plast. Reconstr. Aes. 61, 282-288 (2008).
  45. Hallock, G. G. Physiological studies using laser doppler flowmetry to compare blood flow to the zones of the free tram flap. Ann. Plast .Surg. 47 (3), 229-233 (2001).
  46. Collin, T. Image j for microscopy. Biotechniques. Suppl. 43 (1), 25-30 (2007).
  47. Hallock, G., Rice, D. Physiologic superiority of the anatomic dominant pedicle of the tram flap in a rat model. Plast. Reconstr. Surg. 96, 111-118 (1995).
  48. Ozmen, S., Ayhan, S., Demir, Y., Siemionow, M., Atabay, K. Impact of gradual blood flow increase on ischaemia-reperfusion injury in the rat cremaster microcirculation model. J. Plast. Reconstr. Aes. 61 (8), 939-948 (2008).
  49. Rucker, M., Vollmar, B., Roesken, F., Spitzer, W. J., Menger, M. D. Microvascular transfer-related abrogation of capillary flow motion in critically reperfused composite flaps. Brit. J. Plast Surg. 55 (2), 129-135 (2002).
  50. Rucker, M., Kadirogullari, B., Vollmar, B., Spitzer, W. J., Menger, M. D. Improvement of nutritive perfusion after free tissue transfer by local heat shock-priming-induced preservation of capillary flowmotion. J. Surg. Res. 123, 102-108 (2005).
  51. Rucker, M., et al. New model for in vivo quantification of microvascular embolization, thrombus formation, and recanalization in composite flaps. J. Surg. Res. 108 (1), 129-137 (2002).
  52. Wang, W. Z., Baynosa, R. C., Zamboni, W. A. Update on ischemia-reperfusion injury for the plastic surgeon. Plast. Reconstr. Surg. 128 (6), 685e-692e (2011).

Tags

Keywords: In Situ TRAM FlapRat ModelIschemia-reperfusion InjuryReconstructive SurgeryLaser Doppler ImagingImage JMicrosurgery
check_url/50473?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Edmunds, M., Wigmore, S., Kluth, D. In situ Transverse Rectus Abdominis Myocutaneous Flap: A Rat Model of Myocutaneous Ischemia Reperfusion Injury. J. Vis. Exp. (76), e50473, doi:10.3791/50473 (2013).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image