Impact of ischemia-reperfusion and organ preservation on vascular integrity : studies in a porcine kidney transplant model

OBJECTIF : L’intégrité vasculaire est une pierre angulaire de la viabilité des organes solides, notamment en cas de transplantation. L’objectif de ce travail est de décrire les modifications du réseau vasculaire du cortex rénal dues à une séquence d’ischémie-reperfusion (IR) induite dans un modèle préclinique porcin d’autotransplantation rénale. MATÉRIELS ET MÉTHODES : Nous avions mis en place une technique d’analyse de la microvascularisation corticale rénale après acquisition microscanner et traitement des images de reins de porc perfusés avec un polymère de silicone radio-opaque.RÉSULTATS : L’ischémie-reperfusion rénale induit une diminution corticale du volume du segment vasculaire associée à une raréfaction des microvaisseaux inférieurs à 30 µm en particulier dans la corticale interne. Dans le cortex, une augmentation de la connectivité caractérisée par une augmentation des bifurcations et une diminution du facteur d’arborescence a été observée. L’hypercholestérolémie associée à l’ischémie-reperfusion entraine une raréfaction microvasculaire dans la corticale moyenne. Trois mois post-autotransplantation, l’augmentation de la durée de conservation des greffons induit une augmentation significative de l’épaisseur de la zone corticale, un effondrement du pourcentage de microvaisseaux. CONCLUSION : Trois mois après autotransplantation rénale, l’ischémie-reperfusion induit une raréfaction des microvaisseaux de la corticale interne. Nos résultats suggéreraient que l’altération de la fonction rénale chez des greffons pourrait être liée à une hypoxie chronique et une fibrose induite par une raréfaction microvasculaire proportionnelle à la durée de la conservation.Purpose:Vascular integrity is a cornerstone of organ viability, particularly in cases of transplantation. The aim of this study is to describe the modifications of renal cortex vascular network due to an ischemia-reperfusion sequence in a preclinical pig kidney autotransplantation model.MATERIALS AND METHODS: Porcine kidneys were perfused with a radio-opaque silicone polymer and the cortex studied by X-ray micro-computed tomography. RESULTS: Renal ischemia-reperfusion led to decreased vascular segment volume associated with the rarefaction of vessels less than 30 µm diameter, particularly in the inner cortex. Vessels showed higher connectivity throughout the cortex. The decrease in microvasculature correlated with a deterioration of renal function, proteinuria, and tubular dysfunction, and was associated with the development of fibrous tissue. The hypercholesterolemia associated with ischemia-reperfusion promoted concomitant microvascular rarefaction for small vascular segments particularly in the middle cortex. At M3, the hypothermic preservation for 48 H of grafts compared to 24 H induced a significant increase in the cortical area thickness, associated with a drastic decrease of microvessels. CONCLUSION: Three months after renal autotransplantation, ischemia reperfusion induces a rarefaction of microvessels of the internal cortex. The hypercholesterolemia leads to a renal microvascular rarefaction which accentuates vascular remodeling due to ischemia reperfusion. Our results suggest that long preservation duration impacting the renal function in grafts could be associated with chronic hypoxia and fibrosis related to microvascular rarefaction