Clinical context: flap autonomization and ischemic risk
In reconstructive surgery, skin flaps are used to transfer tissue while maintaining a blood supply through a vascular pedicle. A persistent challenge is distal flap ischemia and partial necrosis, particularly before sufficient neovascularization develops within the transferred tissue. For interpolated flaps, surgeons often delay pedicle division to allow “autonomization,” the transition to a flap that can survive without its original pedicle. Strategies that accelerate neovascularization could reduce the waiting period to safe pedicle division and improve functional flap survival.
Nitroglycerin (NTG) is a nitric oxide donor with vasodilatory and pro-angiogenic relevance. In this experimental study, the authors evaluated whether topical NTG can enhance neoangiogenesis and increase pedicle-independent viability in a standardized rat dorsal skin flap model.
Experimental model and group allocation
Sixty female Wistar-Albino rats were randomized into five groups (n=12 per group). A standardized 3×3 cm dorsal skin flap with a caudal pedicle was elevated and sutured back. In Groups 1–3, the pedicle was surgically divided on day 5 to test survival after transition to pedicle independence.
Topical treatment was administered as follows:
-
Group 1 (Control): Vaseline for 5 days + Vaseline for 7 days
-
Group 2 (Pre-division NTG): NTG for 5 days + Vaseline for 7 days
-
Group 3 (Continuous NTG): NTG for 5 days + NTG for 7 days
-
Group 4 (Day-5 control histology): Vaseline for 5 days, sacrificed on day 5
-
Group 5 (Day-5 NTG histology): NTG for 5 days, sacrificed on day 5
Dose regimen: 5% NTG ointment, approximately 0.17 g every 12 hours (reported by the authors as ~8.5 mg NTG per application; ~0.94 mg/cm²/application over the 9 cm² flap area).
Evaluations for histology and planimetric assessment were performed with blinding as reported by the authors.
Primary endpoint: viable flap area after pedicle division
Flap viability was quantified on day 7 after pedicle division using ImageJ-based planimetry of standardized photographs. The mean viable areas (out of a total 900 mm²) were:
-
Group 1: 273.5 mm² (≈30%)
-
Group 2: 485.5 mm² (≈54%)
-
Group 3: 757.25 mm² (≈84%)
Pairwise comparisons (Bonferroni-adjusted) indicated that viability increased stepwise with NTG exposure: Group 2 > Group 1 (P=0.002) and Group 3 > Group 2 > Group 1 (P<0.001). Continuous NTG application (Group 3) yielded the largest pedicle-independent viable area.
Angiogenesis assessment: VEGF, CD34, and CD105 immunohistochemistry
To quantify neoangiogenesis, the authors performed immunohistochemical vessel counts using VEGF, CD34, and CD105. Across these markers, Group 3 demonstrated the highest microvessel counts (approximately ~21–23 vessels/field, depending on marker), compared with substantially lower counts in Groups 1–2 (approximately ~5–7 vessels/field). These findings aligned with the macroscopic viability results and supported an association between sustained topical NTG exposure and increased angiogenic activity in flap tissue.
Early angiogenesis was also examined at day 5 via Groups 4–5 (Vaseline vs NTG at day 5), providing additional time-point context for vascular marker differences during the early postoperative period.
Histopathological evaluation
Routine histology (H&E and Masson’s trichrome) was scored using semi-quantitative criteria that included epithelial disruption, hemorrhage, collagen degradation, vascular proliferation, and leukocytic infiltration. The histological profiles reported by the authors were consistent with greater vascular proliferation in NTG-treated groups and with the observed differences in pedicle-independent viability.
Practical implications and research directions
Within this rat dorsal flap model, topical NTG was associated with both higher angiogenesis-marker vessel counts and substantially improved pedicle-independent survival, with the strongest effects observed under continuous administration through the post-division period. The findings support the authors’ premise that topical NTG may be relevant as a pharmacologic adjunct aimed at improving autonomization dynamics in staged flap procedures.
As presented, the work provides an experimental basis for further research focused on optimizing timing (pre- vs continuous exposure), dosing, and translational applicability of topical NTG in flap settings.
Conclusion
This study demonstrates that topical nitroglycerin, particularly with continuous application, is associated with increased angiogenesis marker expression and markedly greater pedicle-independent flap viability in a standardized rat dorsal skin flap model. Continuous NTG produced the largest viable area (≈84%) compared with control (≈30%) following pedicle division, consistent with enhanced neoangiogenesis measured by VEGF, CD34, and CD105.
The translation of the preceding English text in Turkish:
Klinik bağlam: flep otonomizasyonu ve iskemi riski
Rekonstrüktif cerrahide, cilt flepleri, vasküler bir pedikül aracılığıyla kan akımı korunarak dokunun transfer edilmesi için kullanılır. Kalıcı bir sorun, özellikle transfer edilen dokuda yeterli neovaskülarizasyon gelişmeden önce, distal flep iskemisi ve kısmi nekrozdur. İnterpole fleplerde cerrahlar, “otonomizasyon”a—flepın orijinal pedikülü olmadan yaşayabildiği geçiş sürecine—izin vermek için pedikül kesilmesini sıklıkla geciktirir. Neovaskülarizasyonu hızlandıran stratejiler, pedikülün güvenli şekilde kesilmesine kadar geçen bekleme süresini azaltabilir ve fonksiyonel flep sağkalımını iyileştirebilir.
Nitrogliserin (NTG), vazodilatör ve pro-anjiyojenik açıdan ilişkili bir nitrik oksit donörüdür. Bu deneysel çalışmada yazarlar, topikal NTG’nin standartlaştırılmış bir sıçan dorsal cilt flebi modelinde neoanjiyogenezi artırıp artıramayacağını ve pedikülden bağımsız canlılığı yükseltip yükseltemeyeceğini değerlendirmiştir.
Deneysel model ve grup dağılımı
Altmış dişi Wistar-Albino sıçan beş gruba randomize edilmiştir (her grupta n=12). Kaudal pediküllü, standartlaştırılmış 3×3 cm dorsal cilt flebi kaldırılmış ve yeniden sütüre edilmiştir. Grup 1–3’te, pedikülden bağımsızlığa geçiş sonrası sağkalımı test etmek amacıyla pedikül 5. günde cerrahi olarak kesilmiştir.
Topikal tedavi şu şekilde uygulanmıştır:
- Grup 1 (Kontrol): 5 gün Vazelin + 7 gün Vazelin
- Grup 2 (Pedikül kesilmesi öncesi NTG): 5 gün NTG + 7 gün Vazelin
- Grup 3 (Sürekli NTG): 5 gün NTG + 7 gün NTG
- Grup 4 (5. gün kontrol histolojisi): 5 gün Vazelin, 5. günde sakrifiye
- Grup 5 (5. gün NTG histolojisi): 5 gün NTG, 5. günde sakrifiye
Dose regimen: %5 NTG pomadı, yaklaşık her 12 saatte bir 0,17 g (yazarlar tarafından uygulama başına ~8,5 mg NTG; 9 cm²’lik flep alanı üzerinden uygulama başına ~0,94 mg/cm² olarak bildirilmiştir).
Histoloji ve planimetrik değerlendirmeler için incelemeler, yazarların bildirdiği şekilde körleme ile gerçekleştirilmiştir.
Birincil sonlanım noktası: pedikül kesilmesinden sonra canlı flep alanı
Flep canlılığı, pedikül kesilmesinden 7 gün sonra standartlaştırılmış fotoğrafların ImageJ tabanlı planimetrisi kullanılarak nicel olarak değerlendirilmiştir. Ortalama canlı alanlar (toplam 900 mm² üzerinden) şöyledir:
- Grup 1: 273,5 mm² (≈%30)
- Grup 2: 485,5 mm² (≈%54)
- Grup 3: 757,25 mm² (≈%84)
İkili karşılaştırmalar (Bonferroni düzeltmeli), NTG maruziyeti ile canlılığın basamaklı olarak arttığını göstermiştir: Group 2 > Group 1 (P=0,002) ve Group 3 > Group 2 > Group 1 (P<0,001). Sürekli NTG uygulaması (Group 3) pedikülden bağımsız en geniş canlı alanı sağlamıştır.
Anjiyogenez değerlendirmesi: VEGF, CD34 ve CD105 immünohistokimyası
Neoanjiyogenezi nicelendirmek için yazarlar VEGF, CD34 ve CD105 kullanarak immünohistokimyasal damar sayımları yapmıştır. Bu belirteçlerin tümünde Group 3, daha düşük sayımlara sahip Group 1–2’ye (yaklaşık ~5–7 damar/alan) kıyasla en yüksek mikrovaskül sayımlarını göstermiştir (belirtece bağlı olarak yaklaşık ~21–23 damar/alan). Bu bulgular makroskopik canlılık sonuçlarıyla uyumludur ve topikal NTG’ye süreğen maruziyet ile flep dokusunda artmış anjiyojenik aktivite arasında bir ilişkiyi desteklemiştir.
Erken anjiyogenez ayrıca Grup 4–5 aracılığıyla 5. günde (5. günde Vazelin vs NTG) incelenmiş; bu yaklaşım, erken postoperatif dönemde vasküler belirteç farklılıkları için ek bir zaman noktası bağlamı sağlamıştır.
Histopatolojik değerlendirme
Rutin histoloji (H&E ve Masson trikrom) epitel bütünlüğünün bozulması, hemoraji, kollajen degradasyonu, vasküler proliferasyon ve lökositik infiltrasyonu içeren yarı-kantitatif kriterlerle puanlanmıştır. Yazarların bildirdiği histolojik profiller, NTG uygulanan gruplarda daha belirgin vasküler proliferasyon ve pedikülden bağımsız canlılıktaki gözlenen farklılıklarla uyumludur.
Pratik çıkarımlar ve araştırma yönelimleri
Bu sıçan dorsal flep modeli içinde topikal NTG, hem daha yüksek anjiyogenez belirteci damar sayımlarıyla hem de pedikülden bağımsız sağkalımda belirgin iyileşme ile ilişkili bulunmuştur; en güçlü etkiler, pedikül kesilmesi sonrası dönemi de kapsayan sürekli uygulama altında gözlenmiştir. Bulgular, topikal NTG’nin evreli flep prosedürlerinde otonomizasyon dinamiklerini iyileştirmeyi hedefleyen farmakolojik bir adjuvan olarak anlamlı olabileceği yönündeki yazarların önermesini desteklemektedir.
Sunulduğu şekliyle çalışma, flep bağlamlarında topikal NTG’nin zamanlamasını (pre- vs sürekli maruziyet), dozlamasını ve translasyonel uygulanabilirliğini optimize etmeye odaklanan ileri araştırmalar için deneysel bir temel sağlamaktadır.
Sonuç
Bu çalışma, özellikle sürekli uygulandığında, topikal nitrogliserinin artmış anjiyogenez belirteci ekspresyonu ve standartlaştırılmış bir sıçan dorsal cilt flebi modelinde belirgin derecede daha yüksek pedikülden bağımsız flep canlılığı ile ilişkili olduğunu göstermektedir. Sürekli NTG, pedikül kesilmesinin ardından kontrol grubuna (≈%30) kıyasla en yüksek canlı alanı (≈%84) üretmiş; bu durum, VEGF, CD34 ve CD105 ile ölçülen artmış neoanjiyogenez ile uyumlu bulunmuştur.
Reference:
Oğuzhan Karakoç, Selman Hakkı Altuntaş, İlkay Armağan
Effect of topical nitroglycerin on neoangiogenesis and pedicle-independent viability in a rat dorsal skin flap model.
Biomol Biomed [Internet]. 2025 Aug. 25 [cited 2025 Dec. 19];26(1):159–171.
Available from: https://www.bjbms.org/ojs/index.php/bjbms/article/view/12781
Additional information:
We invite submissions for our upcoming thematic issues, including:
- Immune Prediction and Prognostic Biomarkers in Immuno-Oncology
- Artificial Intelligence and Machine Learning in disease diagnosis and treatment target identification
More news: Blog
Editor: Merima Hadžić
Leave a Reply