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

ABSTRACT

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.

RESUMO

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.