A avaliação da proteção miocárdica utilizando solução cardioplégica sanguínea versus solução cardioplégica cristalóide: estudo em modelo experimental de coração isolado / The evaluation of myocardial protection using blood cardioplegic solution versus crystalloid cardioplegic solution: study in an isolated heart model

Resumo: INTRODUÇÃO: O efeito deletério provocado pela isquemia e reperfusão do miocárdio durante a parada cardíaca apresenta-se como uma das principais causas da síndrome de baixo débito cardíaco no período pós-operatório. Neste sentido, a utilização de solução cardioplégica na indução da parada cardíaca eletiva tem sido o método mais utilizado e difundido de proteção do miocárdio. No entanto, a padronização do método ou tipo ideal de solução cardioplégica ainda é controverso devido à escassez de estudos com o delineamento claro das vantagens e desvantagens na comparação entre as soluções utilizadas nos serviços de cirurgia. OBJETIVOS: A avaliação da recuperação contrátil dos corações com a administração em dose única das soluções cardioplégicas del Nido (sanguínea) versus Custodiol (cristalóide), após serem mantidos por longo período em isquemia global. E a avaliação de proteínas relacionadas com a dinâmica do cálcio intracelular, a atividade de proteases envolvidas com a morte celular programada assim como a preservação energética miocárdica. MÉTODOS: Corações de ratos Wistar macho foram perfundidos de forma isolada de acordo com a técnica de Langendorff clássico. A administração das soluções cardioplégicas em dose única (30 ml/Kg) induziram os corações ao período 3 horas de isquemia fria, seguido pelo período de 90 minutos de reperfusão. Os corações foram divididos em dois grupos; (I) del Nido (n = 6) versus (II) Custodiol (n = 6). A avaliação da recuperação contrátil do ventrículo esquerdo foi realizada durante a reperfusão pelas variáveis hemodinâmicas: PSVE, PDVE, dP/dt máxima, dP/dt mínima, PPDFC e RC. Ao fim da reperfusão as amostras de tecido do ventrículo esquerdo foram coletadas para as análises de proteínas envolvidas com a dinâmica do cálcio intracelular (fosfolambam e SERCA2a) de acordo com a técnica de immunoblot, atividade das caspases 3/7 e a concentração de ATP miocárdico de acordo com a técnica de bioluminescência. RESULTADOS: A solução cardioplégica sanguínea del Nido atribuiu aos corações a recuperação da função contráctil superior em comparação com a solução cristalóide Custodiol. As análises das variáveis hemodinâmicas mostraram resultados superiores com a solução sanguínea, conforme apresentam-se respectivamente: PSVE (90 minutos), 28 ± 7% vs. 50 ± 2%; PDVE (90 minutos), 32 ± 6 vs. del 56 ± 2%; dP/dt máxima (30 minutos), 28 ± 12% vs. 66 ± 10%; dP/dt mínima (30 minutos), 24 ± 10% vs. 53 ± 9%; PPDFC (30 minutos), 18 ± 9% vs. 53 ± 11%. A concentração de ATP miocárdico (P <0,05) e a ativação da fosfolambam (P <0,05) também apresentaram resultados superiores nos corações que receberam a solução cardioplégica del Nido. CONCLUSÕES: A solução cardioplégica sanguínea del Nido demonstrou maior capacidade de proteção do miocárdio em comparação com solução cardioplégica Custodiol de acordo com a maior preservação da recuperação contrátil do ventrículo esquerdo. A elevada concentração de ATP no miocárdio e a maior ativação da fosfolambam são dados que atestam o desempenho ventricular superior com a solução cardioplégica del Nido, demonstrando a maior capacidade de proteção do miocárdio por esta solução(AU)

Abstract: INTRODUCTION: The deleterious effect caused by myocardial ischemia and reperfusion during cardiac arrest is one of the main causes of low cardiac output syndrome in the postoperative period. In this sense, the use of cardioplegic solution on induction of elective cardiac arrest has been the most widely used and widespread method of myocardial protection. However, the standardization of the ideal method or type of cardioplegic solution is still controversial due to the scarcity of studies with a clear delineation about the advantages and disadvantages comparing solutions used in the surgery services. OBJECTIVES: The contractile recovery evaluation from hearts induced to long-term of global ischemia with the single dose of cardioplegic solutions administration by del Nido (blood-based) versus Custodiol (crystalloid). In addition, the evaluation of intracellular calcium dynamics proteins, the activity of proteases involved with programmed cell death as well as myocardial energy preservation. METHODS: Male Wistar hearts rats were submitted to isolated perfusion according to the classic Langendorff technique. The single dose of cardioplegic solutions (30 ml/kg), induced the hearts to the period 3-hours of cold ischemia, followed by the 90-minute of reperfusion. The hearts were divided into two groups; (I) del Nido (n = 6) versus (II) Custodiol (n = 6). The evaluation of left ventricular contractile recovery was performed throughout the reperfusion according to hemodynamic variables: LVSP, LVDP, maximum dP/dt, minimum dP/dt, RPP and CR. Subsequently, at the end of reperfusion the left ventricular tissue samples were collected for analysis of proteins involved with intracellular calcium dynamics (phospholamban and SERCA2a) according to the immunoblot technique and the activity of the caspases 3/7 and myocardial ATP concentration according to the bioluminescence technique. RESULTS: Del Nido blood-based cardioplegic solution provided to the hearts higher contractile recovery comparing to the Custodiol crystalloid cardioplegic solution. The hemodynamic variables analysis showed superior results with the blood-based solution as presented respectively: LVSP (90 minutes), 28 ± 7% vs. 50 ± 2%; LVDP (90 minutes), 32 ± 6 vs. 56 ± 2%; dP/dt maximum (30 minutes), 28 ± 12% vs. 66 ± 10%; dP/dt minimum (30 minutes), 24 ± 10% vs. 53 ± 9%; RPP (30 minutes), 18 ± 9% vs. 53 ± 11%. Ultimately, both analysis with myocardial ATP concentration (P <0.05) and the activation of phospholamban (P <0.05) presented higher levels in the hearts which received the del Nido cardioplegic solution(AU)

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.