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.

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.

The behavior of Troponin I and CKMB mass in children who underwent surgical correction of congenital heart malformations

OBJETIVO: Analisar o comportamento da troponina I (TROP I) e CKMB massa (CKMBm) conforme a adiçäo ou näo de magnésio (Mg) na cardioplegia e a influência dos fatores operatórios. MÉTODO: Foram estudadas 28 crianças com a idade de 3 a 108 meses, peso médio de 11,8 kg, sendo 18 do sexo masculino, divididas em dois grupos, 16 no grupo I (GI) e 12 no grupo II (GII). O GI recebeu soluçäo cardioplégica sangüínea fria com Mg 12 mEq/L e cloreto de potássio 20 mEq/L na dose de 20 mL/kg. O GII recebeu a mesma soluçäo sem o (Mg). Foram coletadas seis amostras de sangue para a dosagem sérica de TROP I e CKMBm: pré-pinçamento da aorta e com 1, 6, 24, 48 e 72 horas após o término do pinçamento da aorta. RESULTADOS: Os resultados demonstraram que näo houve diferença estatisticamente significante nos níveis TROP I e CKMBm, entre GI e GII. Dentre os fatores operatórios, a cianose influenciou nos níveis de TROP I e CKMBm, enquanto que o tempo de pinçamento da aorta (TPA) influenciou nos níveis de TROP I. CONCLUSÕES: A adiçäo de Mg na soluçäo cardioplégica näo esteve associada com níveis diferentes de TROP I e CKMBm. A cianose e o TPA interferiram no pico de TROP I.

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.

Cardioplegia sanguínea contínua normotérmica / Normothermic continuous blood cardioplegia

Os autores discutem o emprego da cardioplegia, bem como sua composiçao. A parada imediata dos batimentos pode ser conseguida com soluçoes cardioplégicas cristalóides ou sangüíneas, oxigenadas ou nao. O agente que leva o coraçao à parada pode ser potássio, magnésio, procaína ou, mesmo, quelantes e bloqueadores de cálcio associados entre si ou nao, contando com a ediçao da hipotermia ou nao. Deve-se ficar atento para a falsa sensaçao de proteçao a que a baixa temperatura possa nos induzir, uma vez que o frio, por si só, nao é suficiente para manter o miocárdio viável por longos períodos. Substratos, como glicose e oxigênio, devem ser fornecidos durante o período de clampeamento aórtico, para garantir algum metabolismo aeróbio, nesse período. A adiçao de outros substratos, como glutamato, aspartato e lactato, assim como ATP ou creatina fosfato, precursores de intermediários do ciclo de Krebs, podem melhorar muito a proteçao miocárdica. A infusao de cardioplegia sangüínea normotérmica de forma contínua mantém as necessidades metabólicas básicas para a sobrevivência das células. A membrana celular, com todas as suas funçoes estruturais e secretoras, é o ponto mais sensível à injúria isquêmica. Os removedores de radicais livres (scavengers) sao protetores indiretos da membrana celular. A cardioplegia retrógrada permite melhorar a distribuiçao das soluçoes na árvore coronariana, sendo muito útil nas reoperaçoes. Ela deve fazer parte da tática cirúrgica, sem esquecermos suas limitaçoes. O momento da reperfusao é o mais importante da proteçao miocárdica; é nesse período que ocorre a liberaçao de radicais livres. O uso de removedores (scavengers) pode melhorar as condiçoes e o resultado da reperfusao. A cardioplegia sangüínea oxigenada e normotérmica enriquecida com substratos, antes usada em casos extremamente graves, por disfunçao muscular em isquemia miocárdica severa, ou por ausência de proteçao adequada, durante a fase de isquemia e/ou reperfusao, foi expandida para todos os casos. É recomendado que o coraçao tenha, sempre, suas câmaras drenadas, evitando-se qualquer aumento na tensao da parede, o que levaria a maior consumo de oxigênio. Os autores descrevem a técnica e as soluçoes cardioplégicas aplicadas no Serviço de Cirurgia Cardíaca do IMC e os resultados obtidos com o uso das mesmas. Concluem ser satisfatório o uso de cardioplegia normotérmica modificada e reperfusao assistólica, enriquecidas por aminoácidos, na preservaçao da funçao miocárdica e na reversao dos danos isquêmicos.