Antireflux Role of Free Muscle Transplantation. Experimental Study in a Reflux Esophagitis Rat Model[*]

Summary

Purpose: Experimental work on free muscle transplantation has resulted in some successful clinical applications. After a previous experimental study that established the viability of this procedure on the distal esophagus of the rat, we investigated the antireflux efficacy of free muscle transplantation on the distal esophagus in a reflux esophagitis rat model.

Methods: Two groups of Sprague-Dawley rats were submitted to a reflux-inducing operation. Thirteen animals underwent esophagojejunostomy only (EJ) and fourteen were submitted to esophagojejunostomy plus free muscle transplantation of plantaris on the distal esophagus (ETx). Eight weeks later, the esophagi of survivors were removed after sacrifice (EJ, n = 10; ETx, n = 10) and the macroscopic longitudinal extension (mm) and the histological grade (1 - 4) of esophagitis evaluated.

Results: All esophageal specimens of both groups had esophagitis. However, the extent of esophagitis (median: ETx: 23 vs EJ: 32) and the frequency of high grades of esophagitis (ETx: 30 % vs. EJ: 100 %) were significantly lower in the ETx group (p = 0.005 and p = 0.001, respectively). All except one ETx subject presented with an extent and/or a grade of esophagitis which was less than the EJ subjects' lowest values.

Conclusions: Experimental free muscle transplantation on the distal esophagus seems to have antireflux function, thus its therapeutic implications deserve further investigation. The incomplete efficacy of the procedure may suggest that a putative anatomic sphincter per se is not enough to promote an effective antireflux mechanism.

Résumé

But: Un travail expérimental sur la transplantation d'un lambeau musculaire libre a permis de mettre en évidence quelques résultats satisfaisants.

Après un travail expérimental qui a établi la possibilité de cette technique sur l'œsophage distal du rat, nous avons étudié l'efficacité d'une transplantation d'un lambeau musculaire libre sur la partie distale de l'œsophage chez un rat présentant un reflux œsophagien.

Méthodes: Deux groupes de rats Sprague-Dawley ont été soumis à une opération induisant un reflux. 13 animaux ont subi une œsophagojéjunostomie seulement (EJ) et 14 étaient soumis à une œsophagojéjunostomie, plus une transplantation des muscles libres sur l'œsophage distal (ETx). Huit semaines plus tard, les œsophages des survivants étaient enlevés (EJ, n = 10; ETx, n = 10). L'extension en mm et le grade histologique (1 - 4) de l'œsophagite sont évaluées.

Résultats: Tous les œsophages présentaient une œsophagite. Cependant, l'extension de l'œsophagite (mediane: ETx : 23 vs. EJ : 32) et la fréquence de haut grade de l'œsophagite (ETx : 30 % vs. EJ : 100 %) étaient significativement plus bas dans le groupe ETx (p = 0.005 et p = 0.001, respectivement). Tous, sauf un ETx, présentaient une extension et/ou un grade de l'œsophagite plus bas que les sujets EJ.

Conclusions: La transplantation expérimentale d'un lambeau musculaire libre sur l'œsophage distal semble avoir une fonction anti-reflux et ceci mérite des investigations complémentaires. L'efficacité incomplète du procédé peut suggérer qu'un sphincter anatomique en soi n'est pas suffisant pour entraîner un mécanisme anti-reflux.

Resumen

Objetivo: El trasplante muscular libre experimental ha producido algunas aplicaciones clínicas con éxito. Tras un estudio experimental previo que estableció la viabilidad de este procedimiento en el esófago distal de la rata, investigamos la eficacia antirreflujo del trasplante de músculo libre en el esófago distal en un modelo de esofagitis en este animal.

Méthodos: Dos grupos de ratas Sprague-Dawley fueron sometidas a una operación productora de reflujo. 13 animales sufrieron esofago-yeyunostomía (EJ) y 14 esofago-yeyunostomía con trasplante de músculo plantar libre en el esófago distal (ETX). Ocho semanas más tarde, los esófagos de los sobrevivientes fueron extirpados tras el sacrificio (EJ = 10, ETX = 10) y se evaluaron la extensión longitudinal macroscópica en milímetros y el grado histológico (1 a 4) de la esofagitis.

Resultados: Todos los especímenes esofágicos en ambos grupos tenían esofagitis. Sin embargo, la extensión de ésta (mediana: ETX : 23 versus EJ : 32) y la frecuencia de los grados altos de esofagitis (ETX : 30 % versus EJ : 100 %) fueron significativamente menores en el grupo ETX (p = 0.005 y p = 0.001 respectivamente). Todos menos un sujeto con ETX presentaban una extensión y grado de esofagitis menor que los valores menores de los animales con EJ.

Conclusiones: El trasplante de músculo libre experimental en el esófago distal parece tener una función antirreflujo. Las implicaciones terapéuticas merecen más investigación. La eficacia incompleta del procedimiento puede sugerir que la presencia de un esfinter anatómico per se no es bastante para crear un mecanismo antirreflujo eficaz.

Zusammenfassung

Experimentelle Untersuchungen der freien Muskeltransplantation haben deren erfolgreiche klinische Anwendung nachgewiesen. Nachdem vorbereitende experimentelle Studien, um die Praktikabilität dieser Methode am distalen Ösophagus der Ratte nachzuweisen, durchgeführt worden waren, haben wir die Möglichkeit einer Antirefluxplastik durch freie Muskeltransplantation am distalen Ösophagus der Ratte im Rahmen eines experimentellen Refluxösophagitis-Modelles überprüft.

Methode: Zwei Gruppen von Sprague-Dawley-Ratten wurden einer Reflux-auslösenden Operation unterzogen. Bei 13 Tieren wurde eine Ösophago-Jejunostomie durchgeführt, bei 14 weiteren die Ösophago-Jejunostomie mit einer freien Muskeltransplantation des Musculus plantaris verbunden (ETx-Kollektiv). Acht Wochen später wurden die Ösophagi der überlebenden Tiere nach deren Tötung entfernt, um makroskopisch die Länge des ösophagitisch veränderten Bezirkes sowie histologisch den Grad der eventuell noch bestehenden Ösophagitis (Grade 1 - 4) zu untersuchen. Ergebnisse: Die Tiere beider Gruppen zeigten eine Ösophagitis. Die Lage der ösophagitischen Zone (Mittelwert: transplantierte Tiere 23 mm gegen Ösophago-Jejunostomie-Tiere 32 mm) und die Frequenz höhergradiger Ösophagitiden (transplantierte Tiere 30 % gegenüber nicht transplantierten 100 %) waren bei den transplantierten Ratten signifikant niedriger als bei Tieren ohne Muskeltransplantation (p = 0.005 und p = 0.001 respektive). Alle mit Ausnahme eines Tieres der transplantierten Gruppe zeigten eine Ausdehnung oder einen Grad der Ösophagitis, der geringer war als das Ausmaß der geringgradigsten Ösophagitis bei den Ösophago-Jejunum-anastomosierten Tieren. Schlussfolgerungen: Die freie experimentelle Muskeltransplantation zum distalen Ösophagus scheint eine Antirefluxfunktion auszuüben. Therapeutische Rückschlüsse bedürfen jedoch weiterer Studien. Die inkomplette Verhinderung einer Refluxösophagitis legt den Schluss nahe, dass ein anatomischer Sphinkter alleine als antirefluxiver Mechanismus nicht ausreichend ist.

Key words

Free muscle transplantation - Antireflux function - Gastroesophageal reflux - Lower esophageal sphincter

Mots-clés

Transplantation du lambeau musculaire libre - Anti-reflux - Reflux gastro-œsophagien - Sphincter inférieur de l'œsophage

Palabras clave

Trasplante de músculo libre - Función antirreflujo - Reflujo gastroesofágico - Esfinter esofágico inferior

Schlüsselwörter

Freie Muskeltransplantation - Antirefluxfunktion - Gastroösophagealer Reflux - Unterer Ösophagussphinkter

1 This work was supported in part by a JNICT (BD/1273/91-ID) grant, Portugal

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1 This work was supported in part by a JNICT (BD/1273/91-ID) grant, Portugal