Protezione dei lembi liberi autologhi dai danni da ischemia/riperfusione con conservazione a freddo. (PAFFIRD)

Stato dell'arte La microchirurgia ricostruttiva, tramite anastomosi microvascolare di vasi con diametro compreso tra 0,5 mm e 3 mm, che necessita di un microscopio operatorio, consente il trapianto autologo di blocchi di tessuto (lembi) da un sito donatore a un sito ricevente distante. La procedura prevede un'ischemia temporanea. L'assenza di perfusione e la riperfusione post-anastomosi causano danni da ischemia/riperfusione (I/R). Esistono prove cliniche a sostegno di un aumento della percentuale di complicanze del lembo associate alla maggiore durata del tempo di ischemia. Attualmente, sebbene esistano diverse soluzioni di conservazione, per la conservazione degli organi solidi la soluzione dell’Università del Wisconsin (UW) è ancora considerata il gold standard. La conservazione a freddo viene utilizzata anche nella chirurgia autologa del fegato, ma non per la ricostruzione microvascolare. Sfortunatamente, questa applicazione della preservazione dell'ischemia non si è verificata nella ricostruzione microvascolare perché i lembi erano considerati meno soggetti a danni, avendo un ruolo meno funzionale, pertinente semplicemente al "riempimento" o al "rimodellamento". Ma questa non è tutta la verità, se consideriamo ad esempio il lembo di perone, ricco di muscoli, che è un tessuto vulnerabile, e soprattutto il lembo libero di perone richiede una grande guarigione ossea, necessaria per la successivi impianti dentali. Inoltre, la conservazione della qualità dei tessuti originali è di fondamentale importanza clinica se pensiamo all’importanza di un seno morbido, di una ricostruzione facciale flessibile e, soprattutto, di un recupero funzionale in un dito reimpiantato, dove la degenerazione fibrotica può causare un disastro funzionale in termini di range di movimento e recupero della sensibilità. A nostra conoscenza, nella chirurgia ricostruttiva, ad eccezione dei trapianti ricostruttivi (Allotrapianti Compositi Vascolarizzati, VCA), l’utilizzo di soluzioni conservanti è molto limitato.

Tuttavia, nella microchirurgia ricostruttiva e nel reimpianto di mani/dita, il tempo di ischemia calda può essere significativamente più lungo a causa della preparazione del lembo e della difficoltà di impianto all'interno del sito ricevente, o a causa di problemi tecnici intraoperatori, e alcuni lembi includono tessuti più vulnerabili al tempo di ischemia calda; di conseguenza, potrebbe essere utile utilizzare le stesse procedure impiegate nel VCA per limitare i danni da I/R. Nella letteratura medica non esiste una valutazione comparativa degli effetti della conservazione a freddo dei tessuti autotrapiantati rispetto al trattamento tradizionale in cui non viene eseguita alcuna conservazione. Questa mancanza di conoscenza scientifica giustifica l’organizzazione di studi che indagano questi aspetti inesplorati della scienza chirurgica ricostruttiva microvascolare.

Obiettivi L’ipotesi di ricerca che determina gli obiettivi di questo progetto è che la conservazione statica a freddo di lembi liberi autologhi potrebbe offrire benefici in termini di sopravvivenza del lembo e migliore conservazione di tutti i tessuti all’interno dei lembi, riducendo l’incidenza di complicanze, il restringimento del lembo e la quantità di fibrosi. indotto dal danno I/R. Infatti, nonostante il flusso e le anastomosi microvascolari pervie, la microcircolazione e la perfusione del lembo possono essere compromesse a causa del danno endoteliale, eventualmente indotto dall'esperienza traumatica I/R, che può portare a fibrosi irreversibile che termina con una necrosi parziale del lembo e potrebbe spiegare anche il significativo tasso di complicanze (36,1% nella chirurgia della testa e del collo e 35% nella chirurgia della mammella secondo studi recenti) in termini di perdita parziale del lembo o di altre complicanze precoci e tardive (grado III di Clavien-Dindo), che sono più frequenti rispetto perdita totale del lembo, riportata in circa il 2-3% dei trasferimenti di tessuto libero nelle regioni del seno e della testa e del collo (2% nella ricostruzione microchirurgica del seno e 1-3% nelle ricostruzioni della testa e del collo sulla base dei rapporti pubblicati). La soluzione dell’Università del Wisconsin (UW) è ancora considerata il gold standard tra le soluzioni di conservazione nel trapianto di organi solidi e nel VCA. La soluzione UW è stata sviluppata dal chirurgo Folkert Belzer e dallo scienziato James Southard presso l’Università del Wisconsin negli anni ’80 ed è stata introdotta per uso clinico negli Stati Uniti nel 1987. La soluzione UW è caratterizzata da un sistema tampone (tampone fosfato), con elettroliti ad alto contenuto di potassio e basso di sodio, che imita l'ambiente intracellulare; contiene inoltre raffinosio e acido lattobionico, quali agenti impermeabili della membrana osmotica, molecole che hanno un grande peso molecolare (594 e 358 Da) e contrastano lo spostamento dell'acqua transmembranosa prevenendo l'edema cellulare.

È stato aggiunto anche l'amido idrossietilico come sostanza oncotica per prevenire l'espansione dello spazio extracellulare. Tuttavia, l'amido idrossietilico conferisce alla soluzione UW una viscosità relativamente elevata (5,70 cp), che è circa quattro volte superiore a quella dell'acqua. Nel complesso la composizione elettrolitica e le macromolecole impermeabili alla membrana nella soluzione UW mantengono l'equilibrio ionico e osmotico durante l'ipotermia. L'allopurinolo è stato aggiunto come inibitore della xantina ossidasi, che blocca la generazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) attraverso la via dell'acido ipoxantina-antineurico. Il glutatione antiossidante è stato aggiunto per neutralizzare i ROS generati durante la riossigenazione al momento della riperfusione. La soluzione UW comprende anche l'adenosina, che funge da substrato per la risintesi dell'ATP durante la riperfusione. La soluzione UW ha inoltre omesso Ca2+ a causa della concentrazione fisiologica intracellulare di Ca2+ estremamente bassa e dei noti effetti negativi dell'elevata concentrazione intracellulare di Ca2+ per la sopravvivenza cellulare. Al momento non è riportata in letteratura la conservazione a freddo per il trasferimento di tessuti liberi microvascolari autologhi. Pertanto, questo progetto mira a ridurre i rischi di cedimento totale e parziale del lembo libero o di degenerazione fibrotica e conseguenti complicanze precoci e tardive, utilizzando la perfusione dei lembi e la loro conservazione a freddo in soluzione UW per ridurre il danno I/R. Infatti, sebbene il tempo di ischemia totale sia significativamente più breve nei lembi liberi autologhi rispetto a quelli riportati nel trapianto di organi solidi, i tempi di ischemia calda più lunghi talvolta riportati nella chirurgia ricostruttiva dovrebbero essere evitati o in qualche modo neutralizzati. Inoltre, nel reimpianto di mani e dita, dove la chirurgia non è elettiva ma di emergenza, i tempi di ischemia possono spesso essere significativamente più lunghi.

L'improvvisa interruzione della circolazione altera l'ossigeno cellulare e l'apporto di nutrienti, inducendo danni mitocondriali e influenzando la funzione metabolica dei tessuti. La riperfusione ripristina improvvisamente l'apporto di ossigeno e nutrienti e, dopo il periodo ischemico, rappresenta una sfida per i tessuti del lembo che possono diventare particolarmente sensibili alla produzione di ROS. I ROS innescano l'attacco dei radicali liberi agli acidi grassi polinsaturi della membrana cellulare (PUFA) e inducono la perossidazione lipidica, con la formazione di idro(per)ossidi di acidi grassi instabili, eicosanoidi e isoprostani non enzimatici (indotti dai radicali liberi) in grado di propagarsi ulteriormente reazioni radicali estendendo così il danno. Il danno I/R ha un ruolo descritto nell'ostacolare l'integrazione del lembo all'interno del sito ricevente, la sua guarigione normale e regolare con il più alto grado possibile di somiglianza con il tessuto donatore nativo preoperatorio. Il danno I/R determina reazioni fibrotiche e conseguenti danni alla funzione neurosensoriale per interferenza del tessuto cicatriziale con la rete nervosa. In caso di ricostruzione mandibolare, si suppone che il danno I/R peggiori la qualità del patrimonio osseo nella neomandibola ricostruita, riducendo così la possibilità di impianti dentali osteointegrati. Lo scopo dello studio è valutare l'effetto della conservazione a freddo sui lembi ricostruttivi per le aree della mammella e della testa e del collo, in termini di molteplici endpoint clinici e radiologici, con particolare attenzione alla valutazione intraoperatoria della perfusione, al recupero neurosensoriale postoperatorio e alla qualità del osso nella ricostruzione mandibolare basata sul perone, in vista dell'osteointegrazione dell'impianto dentale.

Progetto Il presente studio è un RCT per valutare l'efficacia della conservazione a freddo di lembi liberi da danno I/R nelle ricostruzioni microchirurgiche post-oncologiche. Il disegno dello studio sarà conforme alle linee guida CONSORT per gli RCT. Il progetto è stato approvato dall'IRB locale. Verrà creato un database anonimo (solo le iniziali dei pazienti) per registrare tutti i dati dei pazienti inclusi e non sarà disponibile per i valutatori dei risultati in cieco. I dati registrati saranno il tempo di ischemia (il tempo tra la divisione del vaso e la riperfusione al termine delle anastomosi microvascolari), il peso del lembo e la durata dell'intervento, i dati demografici del paziente, il BMI, il fumo e le comorbilità. Verranno create due liste di randomizzazione (seno e testa e collo) attraverso un generatore di liste di randomizzazione, disponibile online (random.org), con un'assegnazione di 5 blocchi al Gruppo A (lembo conservato in soluzione UW e cella frigorifera durante il periodo di ischemia) e al Gruppo B (lembo senza perfusione e cella frigorifera). La randomizzazione sarà mantenuta in cieco per i valutatori dei risultati e i radiologi. Una volta raccolti e staccati dai siti donatori, i lembi del Gruppo A verranno lavati con 200 ml di soluzione UW a 4°C nell'arteria del lembo entro 2 minuti dalla divisione dei vasi.

Dopo l'iniezione intra-lembo dei primi 150 ml, gli ultimi 50 ml di soluzione verranno utilizzati per irrigare esternamente il lembo esterno, che verrà conservato a 4°C durante l'intervento al banco e le anastomosi. Prima della riperfusione, il lembo verrà nuovamente lavato attraverso l'arteria con una soluzione salina allo 0,9%. I lembi del Gruppo B verranno conservati a temperatura ambiente durante l'intervento al banco e il momento dell'anastomosi.