Effect of penehyclidine hydrochloride on inflammatory response and oxidative stress in rats with cardiopulmonary bypass related-lung injury

Purpose: To investigate the protective effect of penehyclidine hydrochloride (PHC) on cardiopulmonary bypass (CPB)-related lung injury in rats. Methods: Thirty-six rats were divided into control, CPB and PHC groups. The CPB model was established in CPB and PHC groups. In PHC group, 2-mg/kg PHC was added to the pre-filling solution for CPB modeling. At 30 min before CPB (T1), immediately after left hilar opening (T2) and end of experiment (T3), the hemodynamic indexes, blood gas indexes, serum inflammatory factors, lung wet-day ratio and water content and lung tissue oxidative stress indexes were determined. Results: At T2 and T3, compared with CPB group, in PHC group the heart rate and mean arterial pressure increased significantly, the oxygenation index increased significantly, the respiratory index decreased significantly, and the lung wet-day ratio and water content decreased significantly. At T3, compared with CPB group, in PHC groups the serum tumor necrosis factor α, interleukin 6 and interleukin 1ß levels decreased significantly, the lung tissue superoxide dismutase level increased significantly, and the myeloperoxidase and malondialdehyde levels decreased significantly. Conclusions: PHC treatment can alleviate the CPB-related lung injury in rats. The mechanisms may be related to its reducing inflammatory response and resisting oxidative stress.

The cardiopulmonary bypass and cancer dissemination puzzle

Early cancer diagnosis, new therapies that increased survival of patients, besides the increasingly elderly population are some factors would be associated with possible cancer dissemination in patients under cardiopulmonary bypass (CPB) cardiac surgery. Also, the benefits, and risks, regarding long-term survival, have not yet been established. Therefore, cardiac surgery morbimortality may be superior in patients with cancer disease. Also, immunologic and inflammatory changes secondary to CPB can also increase tumor recurrence. After a brief introduction and CPB immunologic the two main topic subjects included: 1) Combined heart surgery and lung resection and; 2) Possible influence of neoplasia type. After observing the relative literature scarcity, we keep the opinion that “CPB has a modest association with cancer progression” and that “CPB and cancer dissemination should be a logical but unlikely association.”(AU)

Key Points for Curbing Cardiopulmonary Bypass Inflammation

PURPOSE: Cardiopulmonary bypass (CPB) procedures are thought to activate systemic inflammatory reaction syndrome (SIRS). Strategies to curb systemic inflammation have been previously described. However, none of them is adequate, since "curbing" the extent of the inflammatory response requires a multimodal approach. The aim of the present mini-review is to discuss the main key points about the main principles in cardiopulmonary bypass curbing inflammation. METHODS: No systematic literature search (MEDLINE) and extracted data from the accumulated experience of the authors. The preconceived idea of an association between severe inflammation and coagulation disorders is reviewed. Also, some fundamental concepts, CPB inflammatory biomarkers, the vasoplegic syndrome and the need forindividual CPB protocols for children, diabetes and old patients, are discussed. CONCLUSION: The ways in which surgical technique (atraumatic vein harvest, biocompatibility and shear resistance of the circuit, monitoring, minimizing organ ischemia, minimal cross-clamping trauma, and blood management) are thought to curb SIRS induced by CPB and affect positively the patient outcome.Improved patient outcomes are strongly associated with these modalities of care, more than single or combinatorial drug strategies (aprotinin, tranexamic acid, pentoxifylline) or CPB modalities (minicircuits, heparin-coated circuits, retrograde autologous prime).(AU)

Aspectos hemodinâmicos da circulação extracorpórea em cães

The cardiopulmonary bypass (CPB) promotes major changes to the body of the patient that needs to be subjected to this procedure, but it can be circumvented or minimized with specific maneuvers for each situation. Despite being an established technique in human medicine, there are still improvements to be achieved. The purposes of this work were to clarify the cardiopulmonary bypass and inform its hemodynamic effects when applied to dogs. Four mongrel healthy dogs were used. The animals were anesthetized and monitored and samples were collected (T0). After that, the animals underwent median sternotomy and cannulation of the aorta and cranial and caudal vena cava and they were kept in CPB for a period of 30 minutes (T1), then disconnected from the CPB machine during 30 minutes in reperfusion process (T2), followed by one hour of reperfusion (T3), and then they were euthanized. The following parameters were evaluated: mean arterial pressure (MAP), central venous pressure (CVP), oxygenation (SaO2) and capnography (ETCO2). MAP, CVP and SaO2 remained within normal limits during the times evaluated. Although the observed average of ETCO2 was low in one of the experimental animals, it maintained the values within the normal range in most experimental animals. We concluded that CPB can be performed in dogs without severe hemodynamic compromise, considering the parameters evaluated in this experiment.

A circulação extracorpórea (CEC) promove alterações graves no organismo do paciente que necessita ser submetido a esse procedimento, que pode, no entanto, ser contornadas ou minimizadas com manobras específicas para cada situação. Apesar de ser uma técnica já estabelecida na medicina humana, ainda existem avanços a serem alcançados. Objetivou-se com este trabalho descrever a técnica de circulação extracorpórea e informar seus efeitos hemodinâmicos quando aplicada em cães. Utilizaram-se quatro cães hígidos, sem raça definida. Os animais foram submetidos à anestesia e monitoramentos e coletas sanguíneas foram realizadas (T0). Em seguida, os animais foram submetidos à esternotomia mediana, canulação da artéria aorta e veias cava cranial e caudal e mantidos por um período de 30 minutos em CEC (T1), foram, depois, desconectados da máquina de CEC, permanecendo por 30 minutos em processo de reperfusão (T2), seguidos de uma hora de reperfusão (T3), sendo, então, eutanasiados. Avaliaram-se os seguintes parâmetros: pressão arterial média, pressão venosa central, oxigenação (SaO2) e capnografia (ETCO2). PAM, PVC e SaO2 permaneceram dentro da normalidade durante os tempos avaliados, já a média observada do ETCO2 estava abaixo apenas em um dos animais experimentais, porém os valores mantiveram-se dentro da normalidade na maioria dos animais experimentais. Concluiu-se que a CEC é possível de ser realizada em cães, sem prejuízos hemodinâmicos graves, considerando-se os parâmetros avaliados neste experimento.

Efeito da circulação extracorpórea na expressão da conexina 43 no miocárdio

As conexinas são proteínas essenciais e estão diretamente relacionadas à propagação do impulso elétrico no coração, à velocidade de condução bem como à gênese de muitas afecções cardíacas. Em face da circulação extracorpórea (CEC) ainda ser utilizada de forma inconsistente na medicina veterinária e devido aos poucos estudos observados na literatura sobre os efeitos provocados pelo emprego da CEC na expressão da conexina 43 (Cx43) no miocárdio, objetivou-se avaliá-la em 15 animais da espécie canina, distribuidos em três grupos (C, CEC-1 e CEC -2) sendo, respectivamente, antes de realizada a CEC, com 60 minutos após esta e 60 minutos de CEC seguida de 30 minutos de restauração da perfusão espontânea. Avaliou-se a Cx43 pelas técnicas de imunofluorescência, western blot e RT-PCR em tempo real no tecido muscular cardíaco de regiões correspondentes aos átrios direito (AD) e esquerdo (AE), ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE) e septo transverso. Os resultados indicaram a presença da Cx43 em todas as regiões do miocárdio nos grupos C, CEC-1 e CEC-2. A expressão da Cx43 variou significativamente em CEC-2 no AE e VD em relação ao grupo C (p<0,05). A expressão gênica de Gja1 (gene da Cx43) não apresentou diferença significativa entre os grupos estudados. Em CEC-2 identificou-se a presença de vacuolização na túnica média de artérias de pequeno calibre do miocárdio. Concluiu-se também que a canulação da aorta bem como a instalação do circuito de CEC no modo aorto-bicaval constitui técnica exequível.

Connexins are essential proteins that are directly associated with electrical impulse propagation and speed of propagation in the heart. They also play a major role in numerous heart conditions. The use of cardiopulmonary bypass (CPB) in veterinary medicine is inconsistent and few studies describe the effect of cardiopulmonary bypass on the expression of connexin 43 (Cx43) in the myocardium. The objective of this study was to evaluate myocardial expression of Cx43. Connexin 43 of 15 dogs was assessed at 3 moments: prior to CPB (Group C); 60 minutes after CPB (Group CPB1); and 60 minutes after CPB followed by 30 minutes of spontaneous perfusion (Group CPB2). Assessment of Cx43 included immunofluorescence, western blot and RT-PCR real time of heart tissue samples from the right atrium (RA), left atrium (LA), right ventricle (LV), right ventricle (RV) and transverse septum. Our results showed the presence of Cx43 in all 5 areas of the myocardium in groups C, CPB1 and CPB2. A significant variation on the expression of Cx43 was observed when CPB2 LA and CPB2 RV were compared to group C (p<0,05). Expression of Gja1 (gene for Cx43) did not vary significantly among the study groups. Group CBP2 presented vacuolation of the tunica media of small myocardial arteries. We conclude that cannulation of the aorta and aorto-bicaval setup of the CPB circuit is feasible technique.

Avaliação comportamental da glicose sérica em cães (Canis familiaris)submetidos à oxigenação extracorpórea por membrana (ECMO) artério-venosa com e sem o auxílio da terapia Intensiva / Behavioral assessment of serum glucose in dogs (Canis familiaris) submitted to pumpless extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) arteriovenous with and without the aid do intensive care

A oxigenação extracorpórea por membrana (ECMO) é uma técnica avançada de suporte cardiopulmonarprolongado, que tem a finalidade de auxiliar o pulmão e/ou o coração, quando os mesmos entram emfalência não responsiva as terapias convencionais não invasivas. A ECMO pode ser realizada por meiodos desvios Veno-Venoso, Veno-Arterial e Artério-Venoso. No presente trabalho, objetivou-se avaliar osefeitos da ECMO, sobre os níveis séricos da glicose em cães. Empregaram-se dez cães sem raça definida, dediferentes idades, peso e sexo, divididos em dois grupos: G1 com auxílio da terapia intensiva (TI) e G2 semqualquer auxílio adicional. Estabelecido o circuito, a variável glicose foi mensurada a cada trinta minutos,durante um período de três horas. Os dados foram analisados estatisticamente com os testes de ANOVA,Tukey e teste t para dados não pareados com correção de Mann-Whitney, todos com P ≤ 0,05. Os valoresmédios encontrados para glicose sérica nos dois grupos não revelaram diferença estatística significativa duranteas três horas de experimento (ANOVA), assim como os resultados obtidos para os grupos com e sema utilização de TI pelo teste de Mann-Whitney. Conclui-se que a ECMO é uma técnica de suporte viável, eque não induz alterações glicêmicas significativas em cães durante um período de três horas.(AU)

The extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) is an advanced technique of prolonged cardiopulmonarysupport, which aims to help the lungs and heart, when they start to fail and not responsive toconventional non-invasive therapies. ECMO can be performed by means of Veno-Venous bypasses,Veno-Arterial and Arterio-Venous. The present study aimed to evaluate the effects of ECMO on serumglucose in dogs. Ten dogs of different ages, weight and gender were divided into two groups: one withhelp of intensive therapy (IT) and another without any additional aid. Set up the circuit, the variableglucose was measured every thirty minutes during a period of three hours. The data were statisticallyanalyzed with ANOVA, Tukey and t test for unpaired data corrected Mann-Whitney, all (P ≤ 0.05). Theaverage values for serum glucose in both groups revealed no statistically significant differences duringthe three-hour experiment (ANOVA).The results obtained for the groups were subjected or no at ITby the Mann-Whitney test. We concluded that ECMO is a viable technical support and not induces tosignificant differences in glucose levels in dogs over a period of three hours.

Avaliação comportamental da glicose sérica em cães (Canis familiaris)submetidos à oxigenação extracorpórea por membrana (ECMO) artério-venosa com e sem o auxílio da terapia Intensiva / Behavioral assessment of serum glucose in dogs (Canis familiaris) submitted to pumpless extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) arteriovenous with and without the aid do intensive care

A oxigenação extracorpórea por membrana (ECMO) é uma técnica avançada de suporte cardiopulmonarprolongado, que tem a finalidade de auxiliar o pulmão e/ou o coração, quando os mesmos entram emfalência não responsiva as terapias convencionais não invasivas. A ECMO pode ser realizada por meiodos desvios Veno-Venoso, Veno-Arterial e Artério-Venoso. No presente trabalho, objetivou-se avaliar osefeitos da ECMO, sobre os níveis séricos da glicose em cães. Empregaram-se dez cães sem raça definida, dediferentes idades, peso e sexo, divididos em dois grupos: G1 com auxílio da terapia intensiva (TI) e G2 semqualquer auxílio adicional. Estabelecido o circuito, a variável glicose foi mensurada a cada trinta minutos,durante um período de três horas. Os dados foram analisados estatisticamente com os testes de ANOVA,Tukey e teste t para dados não pareados com correção de Mann-Whitney, todos com P ≤ 0,05. Os valoresmédios encontrados para glicose sérica nos dois grupos não revelaram diferença estatística significativa duranteas três horas de experimento (ANOVA), assim como os resultados obtidos para os grupos com e sema utilização de TI pelo teste de Mann-Whitney. Conclui-se que a ECMO é uma técnica de suporte viável, eque não induz alterações glicêmicas significativas em cães durante um período de três horas.

The extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) is an advanced technique of prolonged cardiopulmonarysupport, which aims to help the lungs and heart, when they start to fail and not responsive toconventional non-invasive therapies. ECMO can be performed by means of Veno-Venous bypasses,Veno-Arterial and Arterio-Venous. The present study aimed to evaluate the effects of ECMO on serumglucose in dogs. Ten dogs of different ages, weight and gender were divided into two groups: one withhelp of intensive therapy (IT) and another without any additional aid. Set up the circuit, the variableglucose was measured every thirty minutes during a period of three hours. The data were statisticallyanalyzed with ANOVA, Tukey and t test for unpaired data corrected Mann-Whitney, all (P ≤ 0.05). Theaverage values for serum glucose in both groups revealed no statistically significant differences duringthe three-hour experiment (ANOVA).The results obtained for the groups were subjected or no at ITby the Mann-Whitney test. We concluded that ECMO is a viable technical support and not induces tosignificant differences in glucose levels in dogs over a period of three hours.

Circulação extracorpórea em cão: avaliação dos efeitos e efetivação da técnica em Medicina Veterinária / Cardiopulmonary bypass in dog: the evaluation effects and technique effective in veterinary medicine

A realização de cirurgias intracardíacas que exijam maior tempo transoperatório, como a correção da comunicação interventricular, estenose pulmonar, ou estenose subaórtica e algumas valvuloplastias, além do transplante cardíaco, somente são possíveis mantendo-se o paciente em circulação extracorpórea (CEC). Apesar de ser uma técnica já estabelecida e amplamente aplicada na medicina humana, ainda existem avanços a serem alcançados em ambas as áreas, sendo que na medicina veterinária ainda precisa ser aperfeiçoada ou adaptada, devido a isto, o presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a técnica de circulação extracorpórea em cães. O presente experimento utilizou quatro cães, sem raça definida, e em condições satisfatórias para a realização da pesquisa. Os animais foram submetidos à anestesia e realizados monitoramentos e coletas sanguíneas padrões do experimento (T0). Após este período, os animais foram submetidos a esternotomia mediana, canulação da artéria aorta e veias cava cranial e caudal e conexão à máquina de CEC, mantidos por um período de 30 minutos (T1), sendo então desconectados da mesma, permanecendo por 30 minutos em processo de reperfusão pós-CEC (T2), seguidos de uma hora de reperfusão (T3), sendo então eutanasiados. [...] Devido a estes fatores, conclui-se que a CEC é uma técnica possível de ser aplicada a cães, porém ainda existem algumas adaptações que devem ser realizadas a fim de evitar que as alterações decorrentes da CEC não ocasionem danos graves ao organismo animal.

The intracardiac surgeries that require more time, as the correction of ventricular septaldefect, pulmonary stenosis, or subaortic stenosis and some valvuloplasties, and hearttransplantation, are only possible by keeping the patient on cardiopulmonary bypass(CPB). Although it is a technique already established and widely applied in humanmedicine, there are still improvements to be achieved in both areas. The present studywas conducted with the objective of evaluating the technique of cardiopulmonary bypassin dogs. This technique was used in four mongrel dogs in good health conditions forexperimental purposes. The animals were anesthetized and monitored for diverseparameters and blood samples were collected for analyses (T0). After this, the animalsunderwent median sternotomy, cannulation of the aorta and vena cava cranial andcaudal and connection to the CPB machine, kept for a period of 30 minutes (T1) andthen disconnected, staying for 30 minutes reperfusion process in post-CPB (T2),followed by one hour of reperfusion (T3), and then euthanized. We evaluated thefollowing parameters: mean arterial pressure, central venous pressure, oxygenation(SAO2), capnography (ETCO2), acid-base balance (pH and HCO3), heart rate,respiratory rate, serum lactate, PvO2 (oxygenation), PvCO2 (ventilation), hematocrit,MCHC, white blood cell count, platelet count, anatomical and histopathologicalevaluation of the brain, heart, lungs and kidneys. There were significant changes inoxygenation(SAO2 / PvO2) and ventilation (PvCO2), in lactate levels, hematocrit and totalplatelets, as well as significant changes in lung tissue, heart and kidney. Due to thesefactors, we conclude that CPB is a possible technique to be applied to dogs, but thereare still some adjustments that must be done to prevent serious harm to the animalorganism due to CPB.

Circulação extracorpórea - revisão / Cardiopulmonary bypass –- review

A cirurgia cardiotorácica teve amplo período de estagnação em relação às demais cirurgias devido a alta complexidade envolvida nos procedimentos e à mistificação do coração como sede da alma. Com o desenvolver das técnicas cirúrgicas, equipamentos mais precisos e métodos anestésicos que forneciam maior segurança, a cirurgia cardiotorácica teve grandes avanços, chegando ao desenvolvimento de uma máquina que substituía as funções do coração e pulmão e até mesmo na efetivação do transplante cardíaco e desenvolvimento de coração artificial.AU

The cardiothoracic surgery had long period of stagnation in relation to other surgeries due to the high complexity involved in the procedures and the mystification of the heart as seat of the soul. With the development of surgical techniques, equipment and more accurate methods that provided safer anesthetics, cardiothoracic surgery has made great advances, achieving the development of a machine that replaced the functions of the heart and lungs and even heart transplantation and the realization of an artificial heart implant.AU

Circulação extracorpórea - revisão / Cardiopulmonary bypass –- review

A cirurgia cardiotorácica teve amplo período de estagnação em relação às demais cirurgias devido a alta complexidade envolvida nos procedimentos e à mistificação do coração como sede da alma. Com o desenvolver das técnicas cirúrgicas, equipamentos mais precisos e métodos anestésicos que forneciam maior segurança, a cirurgia cardiotorácica teve grandes avanços, chegando ao desenvolvimento de uma máquina que substituía as funções do coração e pulmão e até mesmo na efetivação do transplante cardíaco e desenvolvimento de coração artificial.

The cardiothoracic surgery had long period of stagnation in relation to other surgeries due to the high complexity involved in the procedures and the mystification of the heart as seat of the soul. With the development of surgical techniques, equipment and more accurate methods that provided safer anesthetics, cardiothoracic surgery has made great advances, achieving the development of a machine that replaced the functions of the heart and lungs and even heart transplantation and the realization of an artificial heart implant.

Effect of myocardial protection and perfusion temperature on production of cytokines and nitric oxide during cardiopulmonary bypass / Efeito da proteção miocárdica e temperatura de perfusão sobre a produção de citocinas e óxido nítrico durante bypass cardiopulmonar

PURPOSE: To investigate the effects of different conditions used during cardiopulmonary bypass (CPB) surgery on accompanying production of cytokine and nitric oxide (NO). METHODS: Patients undergoing CPB for the first time were prospectively enrolled and divided into two groups according to CPB parameters performed: i) normothermia (36.5-37ºC) with blood cardioplegia (NB group, n=10) and ii) hypothermia (29-31ºC) with crystalloid cardioplegia (HC group, n=10). Plasma samples obtained following intubation (baseline), during (5 and 30 min) and after (4 and 24 h) CPB were assayed for cytokines (ELISA) and NO metabolites (Griess reaction). RESULTS: Peak concentrations of interleukin (IL)-6 and IL-8 were reached at 4 h post CPB in both groups, but in the HC group those levels increased earlier and persisted for longer (24 h) compared to baseline (P < 0.05). IL-10 levels also increased at 4 h compared to baseline, but only significantly so in the HC group. NO metabolites were reduced in HC group at all time points compared to baseline (P < 0.05), while no significant differences were detected in the NB group. CONCLUSION: The association between increased systemic levels of cytokines and reduced NO production in the HC group suggests that different myocardial protection and/or perfusion temperature used during CPB may contribute to the extent of inflammatory response.(AU)

OBJETIVO: Investigar a hipótese de que diferentes procedimentos durante o bypass cardiopulmonary (BCP) causa diferentes níveis de citocinas (IL) e óxido nítrico (NO). MÉTODOS: Pacientes submetidas a BCP foram prospectivamente estudadas de acordo com bypass realizado sobre normotermia (36.5-37ºC) com cardioplegia sanguínea (NB group, n=10) or hipotermia (29-31ºC) com cardioplegia cristalóide (HC group, n=10). Amostras de Plasma foram obtidas após a intubação (linha de base), durante (5, 30 min) e após (4, 24 h) o BCP. Os ensaios foram realizados através de ELISA (IL) e metabólitos do NO (reação de Griess). RESULTADOS: Os picos de concentrações de IL-6 and IL-8 estavam aumentados em 4 h pós BCP em ambos os grupos, mas no grupo HC estes níveis aumentaram precocemente e persistiram aumentadas por 24 h, comparado a linha de base (P<0.05). O nível de IL-10 também teve o pico em 4 h, mas estatisticamente significante somente no grupo HC, comparado a linha de base. Os metabólitos do NO estavam reduzidos no grupo HC, em todo o tempo, comparado a linha de base (P<0.05), enquanto nenhuma diferença estatisticamente significante foi detectada no grupo NB. CONCLUSÃO: A associação entre o aumento sistêmico dos níveis de citocina e a redução da produção de NO no grupo HC sugere que o tipo de proteção miocárdica e/ou temperatura de perfusão no BCP pode ser um fator determinante na extensão da resposta inflamatória.(AU)