Lidocaine and pinacidil added to blood versus crystalloid cardioplegic solutions: study in isolated hearts

Abstract Objective: The present study aimed the functional recovery evaluation after long term of cardiac arrest induced by Custodiol (crystalloid-based) versus del Nido (blood-based) solutions, both added lidocaine and pinacidil as cardioplegic agents. Experiments were performed in isolated rat heart perfusion models. Methods: Male rat heart perfusions, according to Langendorff technique, were induced to cause 3 hours of cardiac arrest with a single dose. The hearts were assigned to one of the following three groups: (I) control; (II) Custodiol-LP; and (III) del Nido-LP. They were evaluated after ischemia throughout 90 minutes of reperfusion. Left ventricular contractility function was reported as percentage of recovery, expressed by developed pressure, maximum dP/dt, minimum dP/dt, and rate pressure product variables. In addition, coronary resistance and myocardial injury marker by alpha-fodrin degradation were also evaluated. Results: At 90 minutes of reperfusion, both solutions had superior left ventricular contractile recovery function than the control group. Del Nido-LP was superior to Custodiol-LP in maximum dP/dt (46%±8 vs. 67%±7, P<0.05) and minimum dP/dt (31%±4 vs. 51%±9, P<0.05) variables. Coronary resistance was lower in del Nido-LP group than in Custodiol-LP (395%±50 vs. 307%±13, P<0.05), as well as alpha-fodrin degradation, with lower levels in del Nido-LP group (P<0.05). Conclusion: Del Nido-LP cardioplegia showed higher functional recovery after 3 hours of ischemia. The analysis of alpha-fodrin degradation showed del Nido-LP solution provided greater protection against myocardial ischemia and reperfusion (IR) in this experimental model.

Modalidades de parada cardíaca induzida: hipercalemia e hipocalcemia - revisão de literatura / Modes of induced cardiac arrest: hyperkalemia and hypocalcemia - Literature review

A entrada de sódio e cálcio desempenham efeito chave no miócito submetido à parada cardíaca por hiperpotassemia. Eles provocam edema celular, acidose, consumo de trifosfato de adenosina e desencadeiam processo de morte celular programada. A parada cardíaca provocada por hipocalcemia mantém os níveis intracelulares de trifosfato de adenosina, melhora o rendimento diastólico e reduz o consumo de oxigênio, o que pode ser traduzido em melhor proteção do miócito às lesões provocadas pela parada cardíaca induzida.

The entry of sodium and calcium play a key effect on myocyte subjected to cardiac arrest by hyperkalemia. They cause cell swelling, acidosis, consumption of adenosine triphosphate and trigger programmed cell death. Cardiac arrest caused by hypocalcemia maintains intracellular adenosine triphosphate levels, improves diastolic performance and reduces oxygen consumption, which can be translated into better protection to myocyte injury induced by cardiac arrest.

Comparação da dimensão fractal e entropia de Shannon em miócitos de ratos submetidos à cardioplegia utilizando solução histidina-triptofano-cetoglutarato e histidina-triptofano com glutamato / Comparison of fractal dimension and Shannon entropy in myocytes from rats treated with histidine-tryptophan-glutamate and histidine-tryptophan cetoglutarate

Introdução: As soluções que provocam parada cardíaca eletiva estão em constante evolução, porém, o composto ideal ainda não foi encontrado. Os autores comparam uma nova solução cardioplégica com histidina-triptofano-glutamato (Grupo 2) com histidina-triptofano-cetoglutarato (Grupo 1) em modelo de coração isolado de rato. Objetivo: Quantificar a dimensão fractal e entropia de Shannon em miócitos de rato submetidos à cardioplegia utilizando solução histidina-triptofano com glutamato em modelo experimental, considerando-se os marcadores caspase, IL-8 e Ki-67. Métodos: Vinte ratos machos de raça Wistar foram anestesiados e heparinizados. O tórax foi aberto, realizado cardiectomia e infundido 40 ml/Kg de solução cardioplégica apropriada. Os corações foram mantidos por 2 horas na mesma solução a 4ºC e, após esse período, colocados em aparato de Langendorff por 30 minutos com solução de Ringer Locke. Foram feitas análises imunohistoquímicas para caspase, IL-8 e KI-67. Resultados: A dimensão fractal e a entropia de Shannon dos corações submetidos à parada cardíaca eletiva nos grupos 1 e 2 não foram diferentes. Conclusão: A quantidade de informações avaliada pela entropia de Shannon e a distribuição das mesmas (dada pela dimensão fractal) nas lâminas de coração de rato submetidas à cardioplegia com solução histidina-triptofano-acetoglutarato ou histidina-triptofano-glutamato não foram diferentes, o que mostra que a solução de histidina-triptofano-glutamato é tão boa quanto a histidina-triptofano-cetoglutarato na preservação dos miócitos em modelo de coração isolado de rato. .

Introduction: Solutions that cause elective cardiac arrest are constantly evolving, but the ideal compound has not yet been found. The authors compare a new cardioplegic solution with histidine-tryptophan-glutamate (Group 2) and other one with histidine-tryptophan-cetoglutarate (Group 1) in a model of isolated rat heart. Objective: To quantify the fractal dimension and Shannon entropy in rat myocytes subjected to cardioplegia solution using histidine-tryptophan with glutamate in an experimental model, considering the caspase markers, IL-8 and KI-67. Methods: Twenty male Wistar rats were anesthetized and heparinized. The chest was opened, the heart was withdrawn and 40 ml/kg of cardioplegia (with histidine-tryptophan-cetoglutarate or histidine-tryptophan-glutamate solution) was infused. The hearts were kept for 2 hours at 4ºC in the same solution, and thereafter placed in the Langendorff apparatus for 30 min with Ringer-Locke solution. Analyzes were performed for immunohistochemical caspase, IL-8 and KI-67. Results: The fractal dimension and Shannon entropy were not different between groups histidine-tryptophan-glutamate and histidine-tryptophan-acetoglutarate. Conclusion: The amount of information measured by Shannon entropy and the distribution thereof (given by fractal dimension) of the slices treated with histidine-tryptophan-cetoglutarate and histidine-tryptophan-glutamate were not different, showing that the histidine-tryptophan-glutamate solution is as good as histidine-tryptophan-acetoglutarate to preserve myocytes in isolated rat heart. .

Comparação da solução de histidina-triptofano-alfacetoglutarato com histidina-triptofano-glutamato como agentes cardioplégicos em corações isolados de ratos: estudo imuno-histoquímico / Comparison of the solution of histidine-tryptophan-alfacetoglutarate with histidine-tryptophan-glutamate as cardioplegic agents in isolated rat hearts: an immunohistochemical study

Introdução: A parada do coração durante a cirurgia cardíaca é procedimento comum e permite que o cirurgião realize os procedimentos cirúrgicos em ambiente isento de sangue e movimento. Os autores comparam, em modelo de coração isolado de rato, uma nova solução cardioplégica com histidina-triptofano-glutamato (grupo 2) com a histidina-triptofano-alfacetoglutarato (grupo 1) já utilizada de rotina por alguns cirurgiões cardíacos. Objetivo: Avaliar por análise imuno-histoquímica a caspase, a IL-8 e KI-67 em corações isolados de ratos. Métodos: 20 ratos machos de raça Wistar foram anestesiados e heparinizados. O tórax foi aberto, realizado cardiectomia e infundido 40 ml/kg de solução cardioplégica apropriada. Os corações foram mantidos por 2 horas na mesma solução a 4ºC e, após esse período, colocados em aparato de Langendorff por 30 minutos com solução de Ringer Locke. Foram feitas análises imuno-histoquímicas para caspase, IL-8 e KI-67. Resultados: A concentração de caspase estava menor no grupo 2 e da KI-67 estava mais elevada no grupo 2, ambos com P<0,05. Não houve diferença estatística entre os valores de IL-8 entre os grupos. Conclusão: A solução com histidina-triptofano-glutamato foi melhor que a com histidina-triptofano-cetoglutarato, pois reduziu a caspase (apoptose), aumentou o KI-67 (proliferação celular) e não apresentou valores diferentes de IL-8 (inflamação e necrose) que no grupo 1. Isso sugere que a solução histidina-triptofano-glutamato foi mais eficiente que a histidina-triptofano-cetoglutarato na preservação dos cardiomiócitos dos corações de ratos. .

Introduction: Cardiac arrest during heart surgery is a common procedure and allows the surgeon to perform surgical procedures in an environment free of blood and movement. Using a model of isolated rat heart, the authors compare a new cardioplegic solution containing histidine-tryptophan-glutamate (group 2) with the histidine-tryptophan-alphacetoglutarate (group 1) routinely used by some cardiac surgeons. Objective: To assess caspase, IL-8 and KI-67 in isolated rat hearts using immunohistochemistry. Methods: 20 Wistar male rats were anesthetized and heparinized. The chest was opened, cardioctomy was performed and 40 ml/kg of the appropriate cardioplegic solution was infused. The hearts were kept for 2 hours at 4ºC in the same solution, and thereafter, placed in the Langendorff apparatus for 30 minutes with Ringer-Locke solution. Immunohistochemistry analysis of caspase, IL-8, and KI-67 were performed. Results: The concentration of caspase was lower in group 2 and Ki-67 was higher in group 2, both P<0.05. There was no statistical difference between the values of IL-8 between the groups. Conclusion: Histidine-tryptophan-glutamate solution was better than histidine-tryptophan-alphacetoglutarate solution because it reduced caspase (apoptosis), increased KI-67 (cell proliferation), and showed no difference in IL-8 levels compared to group 1. This suggests that the histidine-tryptophan-glutamate solution was more efficient than the histidine-tryptophan-alphacetoglutarate for the preservation of hearts of rat cardiomyocytes. .

Development of cardioplegic solution without potassium: experimental study in rat / Desenvolvimento de solução cardioplégica sem potássio: estudo experimental em ratos

INTRODUCTION: Myocardial preservation during open heart surgeries and harvesting for transplant are of great importance. The heart at the end of procedure has to resume its functions as soon as possible. All cardioplegic solutions are based on potassium for induction of cardioplegic arrest. OBJECTIVE: To assess a cardioplegic solution with no potassium addition to the formula with two other commercially available cardioplegic solutions. The comparative assessment was based on cytotoxicity, adenosine triphosphate myocardial preservation, and caspase 3 activity. The tested solution (LIRM) uses low doses of sodium channel blocker (lidocaine), potassium channel opener (cromakalin), and actin/myosin cross bridge inhibitor (2,3-butanedione monoxime). METHODS: Wistar rats underwent thoracotomy under mechanical ventilation and three different solutions were used for "in situ" perfusion for cardioplegic arrest induction: Custodiol (HTK), Braile (G/A), and LIRM solutions. After cardiac arrest, the hearts were excised and kept in cold storage for 4 hours. After this period, the hearts were assessed with optical light microscopy, myocardial ATP content and caspase 3 activity. All three solutions were evaluated for direct cytotoxicity with L929 and WEHI-164 cells. RESULTS: The ATP content was higher in the Custodiol group compared to two other solutions (P<0.05). The caspase activity was lower in the HTK group compared to LIRM and G/A solutions (P<0.01). The LIRM solution showed lower caspase activity compared to Braile solution (P<0.01). All solutions showed no cytotoxicity effect after 24 hours of cells exposure to cardioplegic solutions. CONCLUSION: Cardioplegia solutions without potassium are promised and aminoacid addition might be an interesting strategy. More evaluation is necessary for an optimal cardioplegic solution development.

INTRODUÇÃO: Preservação do miocárdio durante cirurgias cardíacas abertas e de colheita para transplante são de grande importância. O coração ao final do processo tem de retomar as suas funções, logo que possível. Todas as soluções cardioplégicas são baseadas em potássio, para indução de parada cardioplégica. OBJETIVO: Comparar a uma solução cardioplégica sem adição de potássio à sua fórmula com duas outras soluções cardioplégicas disponíveis comercialmente. A avaliação comparativa foi baseada na citotoxicidade, preservação miocárdica (adenosina trifosfato, ATP) e atividade da caspase 3. A solução testada (LIRM) utiliza baixas doses de bloqueador de canal de sódio (lidocaína), abridor do canal de potássio (cromacalina) e inibidor da ponte actina/miosina (2,3-butanodiona monoxima). MÉTODOS: Ratos Wistar foram submetidos à toracotomia sob ventilação mecânica e três soluções diferentes foram utilizadas para perfusão in situ para a indução de parada cardioplégica: soluções Custodiol (HTK) Braile (G/A) e LIRM. Após parada cardíaca, os corações foram retirados e mantidos em câmara fria por 4 horas. Após esse período, o coração foi avaliado com microscopia de luz ótica, o conteúdo de ATP miocárdico e atividade da caspase 3. Todas as três soluções foram avaliadas quanto à citotoxicidade direta com células L929 e WEHI-164. RESULTADOS: A quantidade de ATP foi maior no grupo Custodiol em comparação às com outras duas soluções (P<0,05). A atividade de caspase foi menor no grupo HTK quando comparado às soluções LIRM e G/A (P<0,01). A solução LIRM demonstrou menor atividade da caspase em comparação à solução Braile (P<0,01). Todas as soluções não mostraram qualquer efeito de citotoxicidade após 24 horas de exposição das células às soluções cardioplégicas. CONCLUSÃO: Soluções cardioplégicas sem potássio são uma perspectiva e a adição de aminoácido pode ser uma estratégia interessante. Mais avaliações são necessárias para o desenvolvimento ideal da solução cardioplégica.

Comparative experimental study of myocardial protection with crystalloid solutions for heart transplantation / Estudo comparativo experimental da proteção miocárdica com soluções cristalóides para transplante cardíaco

BACKGROUND: There is a growing need to improve myocardial protection, which will lead to better performance of cardiac operations and reduce morbidity and mortality. Therefore, the objective of this study was to compare the efficacy of myocardial protection solution using both intracellular and extracellular crystalloid type regarding the performance of the electrical conduction system, left ventricular contractility and edema, after being subjected to ischemic arrest and reperfusion. METHODS: Hearts isolated from male Wistar (n=32) rats were prepared using Langendorff method and randomly divided equally into four groups according the cardioprotective solutions used Krebs-Henseleit-Buffer (KHB), Bretschneider-HTK (HTK), St. Thomas-1 (STH-1) and Celsior (CEL). After stabilization with KHB at 37ºC, baseline values (control) were collected for heart rate (HR), left ventricle systolic pressure (LVSP), maximum first derivate of rise left ventricular pressure (+dP/dt), maximum first derivate of fall left ventricular pressure (-dP/dt) and coronary flow (CF). The hearts were then perfused at 10ºC for 5 min and kept for 2 h in static ischemia at 20ºC in each cardioprotective solution. Data evaluation was done using analysis of variance in completely randomized One-Way ANOVA and Tukey's test for multiple comparisons. The level of statistical significance chosen was P<0.05. RESULTS: HR was restored with all the solutions used. The evaluation of left ventricular contractility (LVSP, +dP/ dt and -dP/dt) showed that treatment with CEL solution was better compared to other solutions. When analyzing the CF, the HTK solution showed better protection against edema. CONCLUSION: Despite the cardioprotective crystalloid solutions studied are not fully able to suppress the deleterious effects of ischemia and reperfusion in the rat heart, the CEL solution had significantly higher results followed by HTK>KHB>STH-1.

INTRODUÇÃO: Existe crescente necessidade de aprimorar a proteção miocárdica, para melhor desempenho das operações cardíacas e diminuição da morbimortalidade. Portanto, o objetivo deste estudo foi comparar a eficácia da proteção miocárdica usando tanto solução cristaloide tipo intracelular como extracelular quanto ao desempenho do sistema de condução elétrica, contratilidade do ventrículo esquerdo e edema, após parada isquêmica e posterior reperfusão. MÉTODOS: Corações isolados de ratos Wistar foram montados em Langendorff e aleatoriamente divididos em quatro grupos. de acordo com as soluções cardioprotetoras utilizadas Krebs-Henseleit-Buffer (KHB), Bretschneider-HTK (HTK), St. Thomas-1(STH-1) e Celsior (CEL). Após a estabilização com KHB a 37ºC, valores basais (controle) foram coletados para frequência cardíaca (FC), pressão sistólica do ventrículo esquerdo (PSVE), derivada máxima de aumento da pressão ventricular esquerda (+dP/dt), derivada máxima de queda da pressão ventricular esquerda (-dP/dt) e fluxo coronariano (FCo). Os corações foram então perfundidos a 10ºC por 5 min e mantidos por 2 h em isquemia estática a 20ºC em cada solução cardioprotetora. Avaliação dos dados foi por análise de variância inteiramente casualizados em One-Way ANOVA e teste de Tukey para comparações múltiplas. O nível de significância estatística escolhido foi P<0,05. RESULTADOS: Houve recuperação da FC com todas as soluções utilizadas. A avaliação da contratilidade ventricular esquerda (PSVE, +dP/dt e -dP/dt) demonstrou que o tratamento com a solução CEL foi melhor em comparação às outras soluções. Ao analisar o CF, a solução HTK indicou melhor proteção contra edema. CONCLUSÃO: Apesar das soluções cristaloides cardioprotetoras estudadas não serem capazes de suprimir os efeitos deletérios da isquemia e reperfusão no coração de ratos, a solução CEL apresentou resultado superior seguido por HTK>KHB>STH-1.

Análise ultra-estrutural do miocárdio usando solução cardioplégica cristalóide com e sem procaína em pacientes submetidos à troca valvar aórtica / Ultrastructural study of the myocardium using cardioplegic crystalloid solution with and without procaine in patients undergoing aortic valve replacement

OBJETIVO: Avaliar as alterações ultra-estruturais de dois tipos de cardioplegia (com e sem procaína) em corações de pacientes submetidos a troca valvar aórtica eletiva. MÉTODOS: Foram estudados 18 pacientes submetidos a circulação extracorpórea para troca valvular aórtica eletiva, no Hospital de Clínicas de Porto Alegre num período de 10 meses. Cada paciente foi distribuído aleatoriamente em dois grupos: grupo A - oito pacientes que receberam solução cardioplégica sem procaína; grupo B - Dez pacientes que receberam solução cardioplégica com procaína. Em ambos os grupos, o saco pericárdico foi irrigado com solução salina hipotérmica. As biópsias miocárdicas foram realizadas em três momentos: I - antes da parada isquêmica, II- no final do período isquêmico e III-15 minutos após a reperfusão. RESULTADOS: A avaliação ultra-estrutural comparando os grupos nos três momentos não demonstrou diferenças significativas, sendo a média dos escores no grupo A, nos momentos I, II, e III, de 0,1 ± 0,2; 0,4 ± 0,3 e 0,4 ± 0,4. No grupo B, a médio dos escores foi 0,2 ± 0,2; 0,4 ± 0,3 e 0,7 ± 0,2, respectivamente), nos momentos I, II, e III. A curva de CK-MB foi similar entre os dois grupos. O retorno espontâneo do ritmo cardíaco, pós-despinçamento, ocorreu em 70% dos pacientes no grupo B e, em 12,5% no grupo A (p=0,024). CONCLUSÃO: As duas soluções testadas protegeram o miocárdio de forma eficaz e não foi possível demonstrar, em nível ultra-estrutural, a superioridade da solução contendo procaína. Constatou-se que o retorno ao ritmo espontâneo do coração após o despinçamento aórtico foi significativamente maior no grupo que utilizou procaína adicionada à solução.

OBJECTIVE: The aim of this study was to assess whether the presence of procaine in crystalloid cardioplegic solution increases myocardial protection at the ultra structural level. METHODS: Eighteen patients that underwent aortic valve replacement in the Hospital de Clínicas de Porto Alegre over a 10-month period were studied. They were randomly allocated into two groups: group A - eight patients receiving cardioplegia without procaine; group B - ten patients receiving cardioplegia with procaine. Myocardial biopsies were performed in three different periods: 1st - before ischemic arrest, 2nd - at the end of ischemic arrest, and 3rd -15 minutes after reperfusion. RESULTS: The ultra structural analysis comparing the groups in the three moments did not show any statistically significant difference. The mean score in group A at moment I, II and III was 0.1 ± 0.2; 0.4 ± 0.3; 0.4 ± 0.4, and group B 0.2 ± 0.2; 0.4 ± 0.3; 0.7 ± 0.2. Comparative analysis of CK-MB was similar. The spontaneous return to sinus rhythm after aortic declamping in group B occurred in 70% and in group A 12.5% (p=0.024). CONCLUSION: Both cardioplegic solutions tested were equally effective in myocardial preservation, and we could not demonstrate at the ultrastructural level any benefit when procaine was added. The spontaneous return to sinus rhythm after aortic declamping was significantly greater when procaine was added.

Trimetazidina como aditivo em solução cardioplégica sem pré-tratamento não traz proteção adicional ao miocárdio isquêmico: estudo em modelo suíno de coração isolado / Trimetazidine as cardioplegia addictive without pre-treatment does not improve myocardial protection: study in a swine working heart model

OBJETIVO: Verificar, em modelo experimental de coração isolado de suínos, se a associação da trimetazidina à solução cardioplégica promove melhora no desempenho do coração. MÉTODOS: O modelo experimental utilizou suínos Large-White, com coração isolado perfundido por suporte de outro animal em modo de execução de trabalho ("working heart state"). Foram divididos em três grupos (n = 6), submetidos a isquemia regional seguida de isquemia global, que recebiam um dos três tratamentos: solução St Thomas (ST), solução St Thomas acrescida de trimetazidina (TMZ) e grupo controle (Co). Durante período de reperfusão, aos 30, 60 e 90 minutos, foram medidos parâmetros hemodinâmicos de contratilidade e metabólicos, obtendo-se assim a elastância máxima (Emáx), o índice de trabalho sistólico pré-recrutável (PRSW), "dureza" do ventrículo (EDPRV), fluxo coronariano, consumo de oxigênio e dosagens de lactato e glicose. Os resultados foram analisados estatisticamente. RESULTADOS: Em relação aos parâmetros hemodinâmicos de contratilidade, não houve diferença estatística significante entre os três grupos. Houve produção crescente de lactato nos três grupos de forma uniforme quanto maior o tempo de reperfusão. O fluxo coronariano, o consumo de oxigênio e o consumo de glicose tiveram grande variação entre os diferentes tempos medidos, mas sem diferença entre os três tratamentos. O peso final do ventrículo esquerdo foi significativamente menor no grupo trimetazidina (TMZ) do que nos demais. CONCLUSÃO: A administração da trimetazidina associada como adjuvante à solução cardioplégica, sem pré-tratamento, não demonstrou benefício hemodinâmico ou metabólico em modelo experimental "working heart" de coração isolado em porcos.

OBJECTIVE: The aim of this study is to verify in an isolated working heart swine model if the acute administration of trimetazidine to cardioplegia, without pre=treatment improves heart performance. METHODS: Eighteen pairs of swines were used in this working heart model, divided into three groups (n = 6) that underwent regional and global ischemia. Each group was selected to a different treatment: St Thomas cardioplegia (ST), St Thomas enriched with trimetazidine (TMZ) and control group (Co). Data was collected during reperfusion period at 30, 60 and 90 minutes. Hemodinamic parameters such as elastance contractility index (Emax), preload recruitable stroke work relationship (PRSW) and heart "stiffness" (EDPVR) were measured. Other data included coronary flow, lactate, oxygen and glucose consumption. Results were statistically analyzed. RESULTS: All contractility data were not significantly different among three groups. Lactate became constantly higher according to time uniformly in all three groups. Coronary flow, glucose consumption and oxygen consumption presented large variations during time periods but according to treatments showed no statistical differences in all three groups. Left ventricle final weight was significantly lower in trimetazidine group compared to both other groups. CONCLUSION: Administration of trimetazidine enhanced cardioplegia, without pre-treatment, showed no hemodinamic or metabolic improvement in swine isolated working heart model.

Efeitos das cardioplegias sangüínea e cristalóide no miocárdio hipertrófico de coelho: avaliação estrutural e ultra-estrutural / Effects of myocardial protection in hypertrophic rabbit hearts: structural and ultra structural analysis

OBJETIVO: Comparar e avaliar experimentalmente as alterações estruturais e ultra-estruturais em corações hipertrofiados isolados de coelhos submetidos à parada protegida pela solução de cardioplegia sangüínea e cardioplegia cristalóide. MÉTODO: O estudo compreendeu um grupo controle e dois grupos experimentais. No grupo I, a parada cardíaca foi obtida pela infusão da solução de cardioplegia sangüínea contínua e tépida. No grupo II, a parada cardíaca foi conseguida pela infusão da solução de cardioplegia cristalóide intermitente e fria. No grupo controle, os corações foram submetidos à parada anóxia normotérmica por 45 minutos. Após experimentos, oito amostras da parede lateral do ventrículo esquerdo foram coletadas e fixadas em formaldeído 10 por cento e glutaraldeído 2,5 por cento para análises estrutural e ultra-estrutural. RESULTADOS: Os resultados estruturais e as descrições ultra-estruturais mostraram que os corações submetidos à parada protegida pela cardioplegia sangüínea contínua e tépida (grupo I) estavam mais preservados com alterações celulares menos acentuadas se comparados aos submetidos à parada protegida pela cardioplegia cristalóide intermitente e fria (grupo II) e ao grupo controle. CONCLUSÃO: A cardioplegia sangüínea contínua e tépida (Grupo I) foi mais eficiente na preservação da integridade estrutural e ultra-estrutural do miocárdio, quando comparada à cardioplegia cristalóide intermitente e fria (Grupo II).

OBJECTIVE: To experimentally compare the structural and ultrastructural changes in isolated hypertrophied rabbits' hearts submitted to cardiac arrest protected using sanguineous and crystalloid cardioplegia solutions. METHOD: The study comprised two experimental groups and one control group. In Experimental Group I, cardiac arrest was achieved by the continuous infusion of tepid sanguineous cardioplegia solution. In Experimental Group II, cardiac arrest was obtained by an intermittent infusion of a cold crystalloid cardioplegia solution. In the Control Group the hearts were submitted to normothermic anoxic arrest for 45 minutes. After the procedures, eight samples of the left ventricle lateral wall were collected and fixed in 10 percent formaldehyde and 2.5 percent glutaraldehyde for structural and ultrastructural analysis. RESULTS: The structural and ultrastructural results demonstrated that the hearts submitted to cardiac arrest protected by continuous tepid sanguineous cardioplegia, Group I, were better preserved and with less accentuated cellular alterations compared to those submitted to cardiac arrest protected using intermittent cold crystalloid cardioplegia and the Control Group. CONCLUSION: Continuous tepid sanguineous cardioplegia was more efficient in the preservation of the structural and ultrastructural integrity of the myocardium when compared to intermittent cold crystalloid cardioplegia.

Myocardial protection by continuous, blood, antegrade-retrograde cardioplegia in rabbits

PURPOSE: To study the effectiveness of the continuous, blood, antegrade-retrograde cardioplegia in an experimental model of isolated heart, evaluating ventricular function. METHODS: Rabbits were divided into four groups: Control-C(n=10); ischemic crystalloid cardioplegia-IC(n=10); ischemic blood cardioplegia-IB(n=10); ischemic non cardioplegia-INC(n=10). After the ischemic protocol period the ventricular function was analyzed by the intra-ventricular balloon technique. RESULTS: the intra-ventricular developed pressure (IVDP) was: C(92.90±6.86mmHg); IC(77.78±6.15mmHg); IB(93.64±5.09mmHg); INC(39.46 ±8.91mmHg) p<0.005. The first derivative of intra-ventricular pressure in its positive deflection was: C(1137.50± 92.23mmHg/sec); IC(1130.62 ±43.78mmHg/sec); IB(1187.58± 88.38mmHg/sec); INC(620.02± 43.80mmHg/se) p<0.005. The first derivate pressure in its negative deflection was: C(770.00± 73.41mmHg/sec); IC(610.03 ±47.43mmg/sec); IB(762.53 ±46.02mmHg/sec); INC(412.35 ±84.36mmHg/sec) p<0,005. The stress-strain angular logarithmic coefficient was: C(0.108± 0.02); IC(0.159± 0.038); IB(0.114 ±0.016); INC(0.175± 0.038) p<0.05. CONCLUSION: The ischemic group protected by blood cardioplegia showed better ventricular function than ischemic group protected by crystalloid cardioplegia and the non protected group.

OBJETIVO: Estudar a eficácia e a segurança da cardioplegia sanguínea, aterógrada-retrógrada contínua, por meio da avaliação da função ventricular. MÉTODOS: Os coelhos foram divididos em quatro grupos: Controle-C(n=10); isquêmico e cardioplegia cristaloide-IC(n=10; isquêmico e cardioplegia sanguínea-IB(n=10; isquêmico sem cardioplegia-INC(n=10. Após o período isquêmico do protocolo a função ventricular foi analisada pela técnica do balão intra-ventricular. RESULTADOS: a pressão desenvolvida intra-ventricular (IVDP) foi: C(92,90± 6,86mmHg); IC(77,78± 6,15mmHg); IB(93,64 ±5,09mmHg); INC(39,46 ±8,91mmHg) p<0,005. a primeira derivada temporal da pressão ventricular na sua deflexão positiva: C(1137,50± 92,23mmHg/sec); IC(1130,62 ±43,78mmHg/sec); IB(1187,58± 88,38mmHg/sec); INC(620,02± 43,80mmHg/se) p<0,005. A primeira derivada da pressão ventricular na sua deflexão negativa: C(770,00± 73,41mmHg/sec); IC(610,03 ±47,43mmg/sec); IB(762,53 ±46,02mmHg/sec); INC(412,35 ±84,36mmHg/sec) p<0,005. A relação do coeficiente angular logarítmico foi: C(0,108± 0,02); IC(0,159± 0,038); IB(0,114 ±0,016); INC(0,175± 0,038) p<0,05. CONCLUSÃO: No modelo experimental estudado o grupo isquêmico protegido pela cardioplegia sanguínea apresentou melhor função ventricular que os grupos protegidos por cardioplegia cristalóide e não protegido.

Solução cardioplégica polarizante: estado da arte / Polarizing cardioplegic solution: state of the art

A exegese do termo cardioplegia remete aos significados de lesão, golpe, ataque ou ferimento, bem diferente, portanto, do sentido em que o termo é empregado na maior parte dos centros de cirurgia cardíaca do Brasil e do mundo, ou seja, como correspondendo à proteção miocárdica. Daí a melhor denominação de solução cardioplégica, para caracterizar as soluções empregadas com finalidade de promover a parada cardíaca controlada do coração. A parada cardíaca induzida por solução cardioplégica pode acontecer por hiperpolarização, despolarização ou com bloqueadores da bomba de cálcio. No presente trabalho, discorreremos sobre os principais agentes que promovem a parada cardíaca por hiperpolarização da membrana miocárdica. Com a solução hiperpolarizante, o coração pára no perído diastólico, havendo uma redução ainda maior no seu gasto energético, o que propicia melhores condições ao coração quando este reinicia sua contração ao final do procedimento cirúrgico

Efeitos das cardioplegias sangüíneas hipotérmica e normotérmica nos substratos intracelulares em pacientes com corações hipertróficos / The effect of cold and warm blood cardioplegia on intracellular substrates in patients with hypertrophic hearts

OBJETIVOS: As cardioplegias sangüíneas normotérmica e hipotérmica, administradas de maneira anterógrada e intermitente, têm demonstrado serem eficientes na proteção miocárdica em cirurgias de revascularização miocárdica. Entretanto, pouco se conhece da eficiência dessas técnicas em corações hipertróficos. Dessa maneira, foram estudados seus efeitos nos substratos intracelulares miocárdicos em pacientes portadores de estenose aórtica, submetidos a cirurgia de troca valvar aórtica. CASUÍSTICA E MÉTODOS: A concentração intracelular miocárdica dos substratos (ATP, lactato, glutamato, aspartato e alanina) foi medida em biópsias de ventrículo esquerdo de 20 pacientes submetidos a troca valvar aórtica, usando, como método de proteção miocárdica, cardioplegia sangüínea normotérmica (n=10) ou hipotérmica (n=10), administradas de forma anterógrada e intermitente. As biópsias foram retiradas 5 minutos após o início da circulação extracorpórea (controle), 30 minutos após o pinçamento aórtico (isquemia) e 20 minutos após o despinçamento (reperfusão). RESULTADOS: Não houve alterações significantes na concentração intracelular dos substratos nas amostras coletadas durante o período isquêmico, em comparação ao controle. Na reperfusão, entretanto, houve significante queda nos valores de ATP e aminoácidos em ambos os grupos, em relação ao grupo controle. CONCLUSÃO: Os dados sugerem que ambos os protocolos de proteção miocárdica empregados não foram eficientes na proteção miocárdica de corações hipertróficos.

Volatile cardioplegia: fast normothermic cardiac arrest induction and recovery with halothane in isolated rat hearts

To study the effect of halothane as a cardioplegic agent, ten Wistar rats were anesthetized by ether inhalation and their hearts were perfused in a Langgendorff system with Krebs-Henseleit solution (36 graus Celsius; 90 cm H2O pressure). After a 15-min period for stabilization the control values for heart rate, force (T), dT/dt and coronary flow were recorded and a halothane-enriched solution (same temperature and pressure) was perfused until cardiac arrest was obtained. The same Krebs-Henseleit solution was reperfused again and the parameters studied were recorded after 1,3,5,10,20 and 30 min. Cardiac arrest occurred in all hearts during the first two min of perfusion with halothanebubbled solution. One minute after reperfusion without halothane, the following parameters reported in terms of control values were obtained: 90.5 percent of control heart rate (266.9 + 43.4 to 231.5 + 71.0 bpm), 20.2 percent of the force (1.83 + 0.28 to 0.37 + 0.25 g), 19.8 percent of dT/dt (46.0 + 7.0 to 9.3 + 6.0 g/s) and 90.8 percent of coronary flow (9.9 + 1.5 to 9.4 + 1.5 ml/min). After 3 min of perfusion they changed to 99.0 percent heart rate (261.0 + 48.2), 98.9 percent force (1.81 + 0.33), 98.6 dT/dt (45.0 + 8.2) and 94.8 percent coronary flow (9.3 + 1.4). At 5 min 100.8 percent (267.0 + 40.6) heart rate, 105.0 percent (1.92 + 0.29) force and 104.4 percent (48.2 + 7.2) dT/dt were recorded and maintained without significant differences (P>0.01) until the end of the experiment. These data demonstrate that volatile cardioplegia with halothane is an effective technique for fast induction of and prompt recovery from normothermic cardiac arrest of the rat heart.

Efeito protetor da criocardioplegia cristalóide na isquemia global e reperfusäo durante circulaçäo extracorpórea: um mecanismo dependente do endotélio? / Protective effect of crystalloid cryocardioplegia in the global ischemia and reperfusion during extracorporeal circulation: an endothelium-dependent mechanism?

Estudos prévios demonstraram que o comprometimento da produçäo de EDRF/NO mediada por receptores, após isquemia global e reperfusäo, possa ser devido a uma disfunçäo de G-proteínas que liga os receptores da célula endotelial à via da síntese de EDRF/NO. O presente trabalho experimental sugere que a criocardioplegia cristalóide, associada a hipotermia tópica, previne ou pode reverter, em parte, a disfunçäo endotelial nas mesmas condiçöes. Mais estudos seräo necessários para conclusöes mais definitivas, pois as análises estatísticas mais acuradas sugeriram aumento da amostragem. Este detalhe talvez seja devido às grandes dificuldades de uniformizaçäo relacionada a este tipo de experimentos. Além disso, demonstrou-se pela primeira vez que a hipotermia, por si só, pode estimular a liberaçäo de EDRF/NO pelo endotélio vascular. Isto sugere que o endotélio possa ser um importante sensor de mudanças da temperatura sangüínea e tem importantes implicaçöes para o entendimento da fisiologia da CEC e dos mecanismos locais de auto-regulaçäo.

Cardioplegia retrógrada seqüencial / Sequencial retrograde cardioplegy

Estudou-se o padrao de distribuiçao miocárdica de soluçao cardioplégica (SC) cristalóide gelada (3 graus Celsius - 4 graus Celsius) perfundida nos coraçoes de 15 caes mestiços com pesos variáveis entre 10-15 kg. Após anestesia e toracotomia mediana anterior, o pericárdio foi aberto, sendo estabelecida circulaçao extracorpórea. As seguintes vias foram empregadas para injeçao cardioplégica: 1) Anterógrada - por canulaçao da aorta ascendente a montante da pinça de oclusao; 2) Retrógrada Seletiva - através de cânula com balao auto-inflável introduzido no seio coronário (SCo); 3) Retrógrada Total - através de cânula introduzida no átrio direito (AD); 4) Retrógrada Seqüencial SCo-AD - com a SC injetada primeiro pelo seio coronário até a temperatura do septo interventricular atingir l6 graus Celsius e, em seqüência, pela cânula no átrio direito como na técnica retrógrada total, com o tronco arterial pulmonar ocluído; 5)Retrógrada Seqüencial SCo-VD - com a cavidade do ventrículo direito perfundida por cânula passada através da valva tricúspide. Controlou-se a variaçao da temperatura miocárdica no ventrículo esquerdo, VD, AD e regiao do no sinoatrial, por meio de teletermômetro Omega com termistor de agulha. Pode-se constatar que o esfriamento cardíaco uniforme, o menor volume e o menor tempo de injeçao ocorreram com a técnica anterógrada, seguida em excelência pelas técnicas retrógradas seqüenciais SCo-AD e SCo-VD. Concluiu-se que a técnica de cardioplegia retrógrada seqüencial é significantemente melhor que as retrógradas seletivas pelo SCo e total pelo AD, como usualmente empregadas para proteçao miocárdica, quando comparadas com a técnica de perfusao anterógrada pela aorta.

Cardioplegia cristalóide, barotrauma e funçäo endotelial: consideraçöes experimentais / Crystalloid cardioplegia, barotrauma and endothelium function: experimental considerations

O presente ensaio experimental estudou o efeito da infusao de soluçao cardioplégica cristalóide a altas pressoes sobre a funçao endotelial de artérias epicárdicas de caes. Nao se encontraram alteraçoes a nível de receptores (curvas dose-respostas à ACH e ADP; da transduçao do sinal iniciado nos receptores/sitema de G-proteínas (fluoreto de sódio) e nos processos intracelulares da produçao de EDRF/NO (fosfolipase C e ionóforo do cálcio A23187). A funçao da musculatura lisa vascular nao foi afetada quando se analisaram as respostas relaxantes (nitroprussiato de sódio e isoproterenol) e contráteis (KCI e prostaglandina 2alfa). Estes achados permitem as seguintes consideraçoes especulativas: a) O barotrauma produzido pela infusao da cardioplegia cristalóide a altas pressoes ocorreria apenas em circulaçoes coronarianas previamente doentes? b) Uma vez que as infusoes duraram de 2 a 3 minutos, seria o barotrauma coronariano um fenômeno dependente do tempo de infusao? c) Para que ocorra o barotrauma seriam necessários níveis mais elevados de Potássio? d) Questionara existência do fenômeno do barotrauma coronariano produzido pela infusao de soluçoes cadioplégicas pelo menos nas condiçoes experimentais utilizadas. e) A metodologia empregada estuda apenas as reatividades vasculares de artérias coronarias epicárdicas. estas artérias seriam menos sensíveis aos efeitos da pressao de infusao da cardioplegia do que a microcirculaçao coronariana? f) Seria a circulaçao coronária do cao menos sensível a altas pressoes do que do homem? Estas observaçoes experimentais sugerem que a infusao de cardioplegia cristalóide, moderadamente hipocalêmica, a altas pressoes em um tempo de 2 a 3 minutos, nao interfere com a produçao de EDRF/NO pelo endotélio de coronárias epicárdicas do cao.

Effects of Na+ and Ca2+ concentration in cardioplegic and reperfusion solutions on the intracellular Ca2+ of cardiac muscle cells

The removal of Ca2+ from the cardioplegic solutions could cause the danger of inducing a "calcium paradox" during reperfusion. Since intracellular Ca2+ activities are coupled to Na+ activities via Na(+)-Ca2+ exchange, an increase in intracellular Na+ activities during the cardioplegia could cause an abrupt Ca2+ influx when reperfused. To study the effects of Na+ and Ca2+ concentrations in cardioplegic solutions on intracellular Ca2+ activities during the cardioplegia and subsequent recovery period, the membrane potential and intracellular Na+ and Ca2+ activities of guinea pig ventricular papillary were measured. 1) A cardioplegia with low Ca2+ cardioplegic solution significantly decreased the overshoot and duration of the first action potential after cardioplegia, but the changes in action potential configuration were minimized after a cardioplegia with Ca2+ concentration adjusted according to the Na(+)-Ca2+ exchange mechanism. 2) Intracellular Na+ activity was continuously decreased during the cardioplegia, and the intracellular Na+ activity 20 minutes after cardioplegia was the highest with low Ca2+ cardioplegic solution. 3) Intracellular Na+ and Ca2+ activities were continuously decreased during the cardioplegia with Ca2+ concentration adjusted according to the Na(+)-Ca2+ exchange mechanism. 4) During a reperfusion of Tyrode solution after cardioplegia intracellular Na+ and Ca2+ activities were increased. Intracellular Ca2+ activity was increased more rapidly than intracellular Na+ activity. 5) The rate of increase in intracellular Ca2+ activity with reperfusion of Tyrode solution was dependent upon intracellular Na+ activity during cardioplegia, in such a way that the higher the intracellular Na+ activity was, the faster the intracellular Ca2+ activity increased. These data suggest that Na(+)-Ca2+ exchange mechanism may play an important role in the regulation of intracellular Ca2+ activity during recovery after cardioplegia.

Functional and ultrastructural evaluation of myocardial protection provided by intermittent coronary sinus perfusion in the isolated dog heart

The protection offered by intermittent perfusion of cardioplegic solution through the coronary sinus was investigated in isovolumic blood-perfused dog heart preparations submitted to 60 min of ischemia and 45 min of reperfusion. The prepations were divided into three treatment groups: a) coronary sinus, consisting of preparations (N=10) perfused through the coronary sinus under 40 cm water pressure: b) aortic, consisting of preparations (N=10) perfused through the aortic stump under 100 mm Hg pressure; c) control,consisting of hearts (N=9) that were not perfused with cardioplegic solution. Properties of contractile capacity and relaxation were markedly impaired in the control group but were preserved to a comparable extent in the groups perfused with cardioplegic solution through the aorta and coronary sinus. Developed pressure decreased in the control group (before ischemia: 70 ñ 5.5 mmHg; after reperfusion: 35 ñ 12 mmHg; P,0.05) and didn't vary in the aortic group (from 69 ñ 4mmHg to 65 ñ 13 mmHg: P>0.05) and coronary sinus group (from 69 ñ 4.6 mmHg to 60 ñ 10 mmHg; P>0.05). Myocardial relaxation was evaluated by the +/-dp/dt ratio. In the control group there was impairment of myocardial relation as indicated by an increase of this index after reperfusion (from 1.05 ñ 0.05 to 1.46 ñ 0.23; P<0.05), whereas in the aortic (from 1.10 ñ 0.13 to 1.15 ñ 0.20; P>0.05) and the coronary sinus (from 1.03 ñ 0.14 to 1.08 ñ 0.16; P>0.05) groups there was no variation. Ultrastructural changes in the myocardium were negligible in all three groups at the end of reperfusion. We conclude that intermittent perfusion of a hypothermic cardioplegic solution through the coronary sinus is effective for the protection of the myocardium during total ischemia

Soluçäo cardioplégica sangüínea versus acelular: avaliaçäo hemodinâmica através de estudo experimental em cäes / Blood vs acellular cardioplegic solutions: hemodynamic evaluation through experimental study in dogs

Estudo experimental em 20 caes permitiu avaliar hemodinâmicamente o grau de proteçao miocárdica à anóxia, através do enprego de soluçao cardíoplégica sangüínea e acelular. A Isquemia miocárdica foi obtida pelo pinçamento da aorta ascendente por 60 minutos, após instalaçao de circulaçao extracorpórea, seguida de reperfusao por 120 minutos. Os anirnais foram divididos em quatro grupos, sendo os dois primeiros controles, mantidos em normotermia e hipotermia moderada (28 graus Celsius). No terceiro e quarto grupo, além de hipotermia, foram realizadas infusoes coronárias das duas soluçoes cardioplégicas. Todos os animais apresentaram queda do débito cardíaco (DC) aos 30 minutos de reperfusao miocárdica. Entretanto, decorridos 120 minutos, pode-se evidenciar, nos caes que receberam cardioplegia, a significativa recuperaçao da pressao sistólica (PS) do VE e a nao elevaçao da pressao diastólica final (PDF) do VE, além da normalizaçao do DC, o que nao ocorreu nos grupos controle, especialmente em normotermia. No período de anóxia estudado, nao foi possível demonstrar, com o método, diferenças estatisticamente significativas entre as soluçoes cardioplégicas.