Plasmakonzentrationen von Endothelin-1 nach myokutaner Latissimus dorsi-Transplantation - Bedeutung für den Reperfusionsschaden

 

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Zusammenfassung

Der Erfolg einer freien Lappentransplantation basiert nicht zuletzt auf einer suffizienten Mikroanastomose mit spannungsfreier Lage, geeigneter Auswahl eines Empfängergefäßes, ausreichender Drainage und Integrität des Endothels. Inwieweit es durch die operationstechnisch bedingten Ischämiezeiten zu einem Anstieg der ET-1-Konzentration als eine der möglichen Ursachen der im Rahmen des mikrovaskulären Anschlusses immer wieder zu beobachtenden Gefäßspasmen kommt, war Ziel dieser Studie. Dabei galt unser Augenmerk insbesondere auch der Reperfusionsphase, an deren Endstrecke nicht selten der irreversible Funktions- und Perfusionsverlust der Mikrozirkulation durch die Freisetzung und Interaktion freier Sauerstoffradikale, Interleukinen und Endothelin-1 steht. Wir untersuchten insgesamt 21 Patienten mit Haut-Weichteil-Defekten an der unteren Extremität, wovon 14 Patienten zur Defektdeckung eine freie Latissimus dorsi-Transplantation mit kombinierter Lappen- und Tourniquet-Ischämie erhielten. Sieben Patienten mit Knochen- und Weichteildefekten im Bereich der unteren Extremität unterzogen sich einer Tumorresektion, Débridement und Defektdeckung durch lokale Lappenplastiken, mit hier isolierter Tourniquet-Ischämie. Hierbei kam es eingriffsspezifisch zu unterschiedlich langen Ischämiezeiten. Die Gewinnung der Blutproben zur Endothelin-1-Bestimmung mittels ELISA folgte einem festgelegten Zeitplan prä- und post-reperfusionem (T1: präop. Tag, T2: 6. postop. Tag, T3: 5 min, T4: 10 min, T5: 15 min, T6: 1 h systemisch post-reperfusionem und T7: lokal unmittelbar post-reperfusionem). Die Probengewinnung erfolgte über einen zentralen Venenkatheter, der Lappenvene sowie aus dem Wundbett. Die Ischämiezeiten durch Tourniquet lagen im Mittel bei 76,58 ± 40,91 Minuten (22 bis 210 Minuten), die Lappenischämie betrug im Mittel 139,21 ± 31,70 Minuten (87 bis 203 Minuten). Die mittleren ET-1-Konzentrationen in den Plasmaproben des systemisch gewonnenen Venenblutes aller 21 Patienten betrugen präoperativ 0,51 ± 0,08 pg/ml (Mean ± SD) und entsprachen somit den in der Literatur beschriebenen Werten. Die auf lokaler Ebene unmittelbar post-reperfusionem gemessenen Konzentrationen lagen mit 0,34 bis 3,90 pg/ml (0,95 ± 0,79 pg/ml [Mean ± SD]) in der Tourniquet-Gruppe und mit 0,34 bis 14,87 pg/ml (1,85 ± 3,64 pg/ml [Mean ± SD]) in der Latissimus-Gruppe deutlich über den systemisch gemessenen Werten. Diese lagen in der Tourniquet-Gruppe bei 0,75 ± 0,06 pg/ml (Mean ± SD) und in der Latissimus-Gruppe bei 0,58 ± 0,21 pg/ml (Mean ± SD) entsprechend den präoperativ ermittelten Werten. Somit liegt Endothelin-1 in der frühen Reperfusionsphase nach freier Latissimus dorsi-Transplantation auf lokaler Ebene in erhöhter Konzentration vor.

Abstract

The success of a free flap transplantation is based on a sufficient microanastomosis which meets the following requirements: a pedicle placed without kinking or twisting, a good drainage, a well defined recipient vessel and integrity of the endothelium. The aim of this study was to determine whether operation-related ischaemia through flap transplantation and tourniquet induces an increase of Endothelin-1 plasma levels as one cause of vasospasm during microvascular procedures. We focused our attention in particular on the reperfusion period which is often limited to an irreversible perfusion failure of microcirculation due to free radicals, interleucines and Endothelin-1. Twenty-one patients with tissue injury of the lower leg were included in our study, fourteen underwent a latissimus dorsi muscle transplantation with a combined ischaemia, seven patients had a tourniquet ischaemia for tumour resection, debridement and local flap transfer. The duration of ischaemia varied due to the course of operation. The withdrawal of venous blood via central vein catheter, flap vein and wound bed followed a fixed time table pre- and post-reperfusion (T1: preoperative day via cubital vein, T2: 6th postoperative day, T3: 5 min, T4: 10 min, T5: 15 min, T6: 1 h post-declamping and after tourniquet ischaemia via central vein catheter and T7: within 5 min from the flap vein immediate after recharging the flap). The vessel anastomosis determined the withdrawl from the local wound bed. ET-1 in venous blood samples were measured with ELISA. The duration of ischaemia in the tourniquet group ranged from 22 min up to 210 min with a mean of 76.58 min and in the latissimus group from 87 min up to 203 min with a mean of 139.21 min. The mean ET-1 plasma concentration measured systemically before operation in the 21 patients was 0.51 ± 0.08 pg/ml (Mean ± SD). This result corresponds with data published in literature. The locally measured plasma levels of ET-1 after tourniquet and flap ischaemia were increased with 0.34 up to 3.90 pg/ml (0.95 ± 0.79 pg/ml [Mean ± SD]) for the tourniquet group and with 0.34 up to 14.87 pg/ml (1.85 ± 3.64 pg/ml [Mean ± SD]) for the latissimus group. This is an increase compared to systemically measured values as 0.75 ± 0.06 pg/ml (Mean ± SD) for the tourniquet group and 0.58 ± 0.21 pg/ml (Mean ± SD) for the latissimus group. We conclude that Endothelin-1 is increased locally in the early reperfusion period after free latissimus dorsi-transplantation.

Literatur

• 1 Benacquista T, Kasabian A K, Karp N S. The fate of lower extremities with failed free flaps.  Plast Reconstr Surg. 1994;  98 834-842
  PubMedGoogle Scholar
• 2 Beyersdorf F. Surgical management to avoid severe postreperfusion syndrome: controlled limb perfusion.  Transplant Proc. 1995;  27 2795-2798
  PubMedGoogle Scholar
• 3 Chang H, Wu G-J, Wang S-M, Hung C-R. The role of ET-1 during IRI.  J Formos Med Assoc. 1992;  91 1182-1188
  PubMedGoogle Scholar
• 4 Edwards J D, Dovgan P S, Rowley J M, Agrawal D K, Thorpe P E, Adrian T E. Endothelin-1 levels in ischemia, reperfusion, and haemorrhagic shock in the canine infrarenal aortic revascularisation model.  Eur J Vasc Surg. 1994;  8 729-734
  PubMedGoogle Scholar
• 5 Gürke L, Marx A, Sutter P M, Frentzel A, Martinoli S, Landmann J, Heberer M. Ischämische Präkonditionierung verbessert die postischämische Funktion, nicht aber den Energiemetabolismus der Skelettmuskulatur.  Swiss Surg. 1995;  2 107-109
  PubMedGoogle Scholar
• 6 Haak T, Jungmann E, Raab C, Usadel K H. Elevated endothelin-1 levels after cigarette smoking.  Metabolism. 1994;  43 267-269
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 7 Irwin M S, Thorniley M S, Doré C J, Green C J. Near infra-red spectroscopy: A non-invasive monitor of perfusion and oxygenation within the microcirculation of limbs and flaps.  Br J Plast Surg. 1995;  48 14-22
  PubMedGoogle Scholar
• 8 Kasuya Y, Kobayashi H, Uemura H. Endothelin-like immunoreactivity in the nervous system of intervertebrates and fish.  J Cardiovasc Pharmacol. 1991;  17 (Suppl 7) 463-466
  PubMedGoogle Scholar
• 9 Kroll S S, Schusterman M A, Reece G P, Miller M J, Evans G RD, Robb G L, Baldwin B J. Choice of flap and incidence of free flap success.  Plast Reconstr Surg. 1996;  98 459-463
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 10 Lantieri L A, Carayon A, Maistre O, Evrin J, Hemery F, Torossian J M, Collins E D, Raulo Y. Tissue and plasma levels of endothelin in free flaps.  Plast Reconstr Surg. 2003;  111 85-91
  PubMedGoogle Scholar
• 11 Lineaweaver W C, Buncke H J. Complications of free flap transfers.  Hand Clin. 1986;  2 347-351
  PubMedGoogle Scholar
• 12 Liu J, Chen R, Casley D J, Nayler W G. Ischemia and reperfusion increase 125I labeled endothelin-1 binding in rat cardiac membranes.  Am J Physiol. 1990;  258 H829-H835
  PubMedGoogle Scholar
• 13 Metsärinne K, Nordström D, Santavirta S, Kauste A, Tikkanen I, Fyhrquist F. Effects of prolonged tourniquet ischaemia and short-term venous stasis on plasma endothelin-1 levels in man.  Scand J Clin Lab Invest. 1995;  55 251-256
  PubMedGoogle Scholar
• 14 Miyauchi T, Tomobe Y, Shiba R, Ishikawa T, Yanagisawa M, Kimura S, Sugishita Y, Ito I, Goto K, Masaki T. Involvement of endothelin in the regulation of human vascular tonus. Potent vasoconstrictor effect and existence in endothelial cells.  Circulation. 1990;  81 1874-1880
  PubMedGoogle Scholar
• 15 Möllenhoff G, Buchholz J, Mackowski S, Knopp W, Muhr G, Steinau H U. Muskelkraft und Schultergelenkfunktion nach Entnahme des M. latissimus dorsi.  Handchir Mikrochir Plast Chir. 1994;  26 75-79
  PubMedGoogle Scholar
• 16 Ozbeck M R, Brown D M, Deune E G, Lantieri L A, Kania N M, Pasia E N, Cooley B C, Wun T C, Khouri R K. Topical tissue factor pathway inhibitor improves free-flap survival in a model simulating free-flap errors.  J Reconstr Microsurg. 1995;  11 185-188
  PubMedGoogle Scholar
• 17 Parks D A, Granger D N. Contributions of ischemia and reperfusion to mucosal lesion formation.  Am J Physiol. 1986;  250 G749-G753
  PubMedGoogle Scholar
• 18 Rubanyi G M, Polokoff M A. Endothelins: Molecular biology, biochemistry, pharmacology, physiology, and pathophysiology.  Pharmacol Rev. 1994;  46 325-415
  PubMedGoogle Scholar
• 19 Serafin D, Sabatier R E, Morris R L, Georgiade N G. Reconstruction of the lower extremity with vascularized composite tissue: Improved tissue survival and specific indications.  Plast Reconstr Surg. 1980;  66 230-241
  PubMedGoogle Scholar
• 20 Siemionov M, Andreasen T, Lister G. Microcirculatory response to surgical trauma in composite tissue transfer.  J Reconstr Microsurg. 1995;  11 7-13
  PubMedGoogle Scholar
• 21 Sokolovsky M. Endothelins and Sarafotoxins: Physiological regulation, receptor subtypes and transmembrane signaling.  Pharmac Ther. 1992;  54 129-149
  PubMedGoogle Scholar
• 22 Steinau H U. Der mikrovasculäre Latissimus-dorsi-Transfer.  Chirurg. 1986;  57 126-133
  PubMedGoogle Scholar
• 23 Steinau H U, Hebebrand D, Vogt P M, Josten C. Plastische Weichteildeckung bei Defektfrakturen am Unterschenkel.  Chirurg. 1996;  67 1080-1086
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 24 Suominen S, Asko-Seljavaara S. Free-flap failures.  Microsurgery. 1995;  16 396-399
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 25 Verrier E. The microvascular cell and ischemia-reperfusion injury.  J Cardiovasc Pharmacol. 1996;  27(Suppl 1) S26-S30
  PubMedGoogle Scholar
• 26 Weiland A J, Moore J R, Daniel R K. The efficacy of free tissue transfer in the treatment of osteomyelitis.  J Bone Joint Surg [Am]. 1984;  66 181-193
  PubMedGoogle Scholar
• 27 Whetzel T P, Stevenson T R, Sharman R B, Carlsen R C. The effect of ischemic preconditioning on the recovery of skeletal muscle following tourniquet ischemia.  Plast Reconstr Surg. 1997;  100 1767-1775
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 28 Wilker D, Betz A, Hertel P, Schweiberer L. Die freie myocutane Lappenplastik.  Orthopäde. 1983;  12 218-223
  PubMedGoogle Scholar
• 29 Wu D E, Young D M. Duplex diagnosis of venous insufficiency in a free flap.  Ann Plast Surg. 1995;  34 635-636
  PubMedGoogle Scholar
• 30 Yanagisawa M, Kurihara H, Kimura S, Tomobe Y, Kobayashi M, Mitsui Y, Yazaki Y, Goto K, Masaki T. A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells.  Nature. 1988;  332 411-415
  CrossrefPubMedGoogle Scholar

Dr. med. Andreas Jokuszies

Klinik für Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie
Medizinische Hochschule Hannover

Podbielskistraße 380

30659 Hannover

Email: andreas.jokuszies.oststadt@klinikum-hannover.de