Uzun iskemi sürelerinde farklı kardiyopleji solüsyonlarının miyokardiyal ve endotelyal koruma üzerine olan etkileri

Abstract

Açık kalp cerrahisinde en önemli sorunlardan biri iskemi sırasında, miyositlerin ve vasküler endotel hücrelerinin hasara uğraması sonucunda gelişen fonksiyon kaybıdır. Bu istenmeyen etki, iskemik sürenin arttığı durumlarda daha belirgin hale gelmektedir. Günümüzde, iskemik hasarın en aza indirilmesi amaçlanarak geliştirilen kardiyopleji solüsyonlar ve diğer teknikler ile bu sorun kısmen giderilmiş olsa da, kalp cerrahları için özellikle aort klemp zamanının ve dolayısı ile de iskemik sürenin uzadığı durumlarda, kötü myokardial tolerans hala endişe vericidir. Bu çalışmanın amacı farklı kardiyoplejik solüsyonların Potasyumlu soğuk kristalloid kardiyopleji, HTK solüsyonu (Histidine-Tryptophan-Ketoglutarate solüsyonu = Brethschneider solüsyonu = Custodiol® solüsyonu) uzun süreli iskemik dönemde kalbin korunmasına olan katkıları ve kardiyak fonksiyonlara etkisini karşılaştırmalı olarak incelemektedir.Bu amaçla grup H1 HTK solüsyonu kullanılarak 1 saatlik iskemik sürenin oluşturulduğu ratlar (n=8), grup H8 HTK solüsyonu kullanılarak 8 saatlik iskeminin oluşturulduğu ratlar (n=8), grup P1 potasyumlu soğuk kristalloid kardiyoplejisi kullanılarak 1 saatlik iskeminin oluşturulduğu ratlar (n=8), grup P8 potasyumlu soğuk kristalloid kardiyoplejisi kullanılarak 8 saatlik iskeminin oluşturulduğu ratlar (n=8) ve kontrol grubu (n=8) olmak üzere 5 grup oluşturuldu. Her grupta 12 hafta üzerinde ve erkek cinsiyette olan Sprague Dawley türündeki toplam 40 adet rat randomize düzende planlanan çalışmada kullanıldı. Çalışmada uygulanan farklı iki kardiyoplejik solüsyondan miyositlerin ne derece etkilendiğini göstermek amacı ile papiller adele, endotel hücrelerinin ne derece etkilendiğini göstermek için ise asendan aorta kulanıldı.H1 ve H8 grupları, +4°C HTK solüsyonunda 1 ve 8 saat, C1 ve C8 grupları ise +4°C kristalloid solüsyonunda 1 ve 8 saat saklandılar. Kontrol grubundaki ratlarda saklama olmaksızın, izole edilen papiller adele ve aorta hemen çalışmaya alındı. Bekleme süreleri tamamlanan papiller adele ve aorta izole organ banyosunda asıldılar. İstirahat tonusuna ulaşan aortik halkaların fenilefrin ile doz bağımlı olarak kasılmaları sağandı. Daha sonra ortama asetilkolin eklenerek gevşeme oluşturuldu. Gevşeme cevabı olan damarlarda endotel intakt olarak kabul edildi. Bu gevşeme cevapları L-NAME (N-nitro-L- arginin methyl ester, nitrik oksit sentaz inhibitörü) ve indometazin varlığında tekrarlandı. Değişiklikler, sodyum nitroprussid eklendiğinde oluşan gevşeme ile karşılaştırıldı. Papiller adelelerde ise İzoproterenol'ün artan dozları ile oluşturulan kontraksiyonlar kaydedildi. Farklı kardiyoplejik solüsyonun uygulandığı dokulardan alınan cevaplar kendi aralarında ve kontrol grubu ile karşılaştırıldı. Gruplar arası farkın önem kontrolü tek yönlü varyans analizi(ANOVA), doz bağımlı cevapların karşılaştırılması ise tekrarlayan veriler için varyans analizi ve her iki varyans analizi sonrasında post hoc Bonferroni testi kullanılarak hesaplandı. P < 0,05 istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi. Çalışmamızda 1 saatlik iskemi sonrasında HTK solüsyonu kullanılan grupla konvansiyonel kristalloid kardiyopleji verilen grup arasında miyokardiyal kontraktilite ve endotelyal hücre fonksiyonları açısından anlamlı fark saptanmadı (p>0,05). Sekiz saatlik iskemi sonrasında gruplar arasında HTK solüsyonunun kullanımının reseptör duyarlılığı ve yoğunluğunun korunması üzerine olumlu etkileri gösterildi (p<0,05). HTK solüsyonu 8 saatlik iskemi sonrasında da 1 saat sonunda olduğu kadar etkin koruma sağladı. Daha uzun süreli iskemi durumunda bu solüsyonların sağlayacağı korumanın etkinliği ve güvenilirliği bilinmemektedir. İçeriğindeki maddelerin sağladığı avantajlar nedeniyle HTK solüsyonunun 8 saatlik iskemi periyodunda sağladığı korumaya benzer şekilde daha uzun süreli iskemi periyodlarında da konvansiyonel kristalloid kardiyoplejiye göre miyokardiyal ve endotelyal korumada daha etkin olacağı düşünülmektedir. Temel papiller adele maksimum kasılma ve aortik maksimum gevşeme cevaplarında ise iki grupta da etkin koruma sağlanmış, gruplar arasında 1. ve 8. saat sonunda belirgin fark gösterilmemiştir (p>0,05). HTK solüsyonunun kristalloid kardiyopleji solüsyonu ile aynı miktarda kullanılması ve aynı sürede verilmesi bunda etkin olmuş olabilir. Sonuç olarak, kısa süren iskemi durumlarında miyokardı ve endoteli korumak amacıyla kullanılan HTK ve potasyumlu kristalloid kardiyopleji solüsyonları arasında fark görülmemekle beraber uzun süren iskemi durumunda HTK solüsyonunun avantajları mevcuttur. Bu nedenle uzun süreli iskemi gerekliliğinde HTK solüsyonu tercih edilmelidir.

One of the main issues in open heart surgery is the myocardial and endothelial dysfunction due to ischemic injury. This adverse effect becomes more evident under longer ischemic periods. Although, today, this problem is partially solved by cardioplegic solutions developed to overcome this ischemic injury and techniques like cold preservation, cardiac surgeons are still concerned about myocardial tolerance especially under longer aortic cross clamping and ischemia times.The aim of this study is to investigate the effects of different cardiplegic solutions (conventional cold high potassium crystalloid cardioplegia vs HTK (Histidine-Tryptophane-Ketogluterate) solution (Custodiol®) on cardiac functions and cardiac protection under longer ischemic conditions. For, this purpose, five groups had been created; control group (n=8), group H1 (n=8) 1 hour ischemia with HTK solution protection, group H8 (n=8) 8 hours ischemia with HTK solution protection, group P1 (n=8) 1 hour ischemia with cold high potassium crystalloid cardioplegia solution protection, and group P8 (n=8) 8 hours ischemia with cold high potassium crystalloid cardioplegia solution protection. Forty male over 12 weeks old Sprague-Dawley rats were randomized into five groups.In this study, papillary muscles were used to investigate myocardial function and aortic rings were used to investigate endothelial function. Specimens were perfused with and stored in either +4C°HTK solution (H1 and H8 groups) for 1 hour (H1) or 8 hours (H8) or +4C° cold high potassium crystalloid cardioplegia solution (P1 and P8) for 1 hour (P1) or 8 hours (P8). Control group specimens were immediately studied without any storage period. After storage in solutions, aortic rings and papillary muscles were mounted onto isolated organ baths. After aortic rings reached resting tonus, dose dependant contractions were achieved with phenylephrine followed by acetylcholine induced relaxation. The endothelium of the aortic rings with relaxation response was accepted intact. The relaxation responses were reevaluated with L-NAME (L-N-Nitroarginine Methyl Ester, nitric oxide synthase inhibitor) and indomethacin, and then compared with nitroprusside induced relaxation. Contractions of papillary muscles with increasing doses of isoprotorenol were recorded. All these relaxation and contraction responses were compared between groups. The one-way analysis of variance (ANOVA) is used to determine whether there are any significant differences between groups. Comparison of dose related response for repeated measures were calculated with variance analysis and post hoc Bonferroni test was used to specify which group differed from the others. P< 0.05 considered statistically significant. There was no difference between H1 and P1 groups considering myocardial or endothelial function (p>0.05). However, after 8 hours of ischemia, advantages of HTK solution on sensitivity and density of β1 receptors and muscarinic acethylcholine receptors were revealed (p<0.05). Better cellular buffering, antioxidant, membrane stabilizer, antioedema, providing substrate for anaerobic metabolism properties of HTK solution might ensure these before mentioned advantages. HTK solution provided protection after 8 hours almost as effective as it offered after 1 hour. Solution infusion time and infused volume were same for both of the solutions. This might be the reason why, the maximal papillary muscle contraction and endothelial relaxation responses did not differ between the groups (p>0.05).In conclusion, although HTK and high potassium crystalloid solutions that were used for myocardial and endothelial protection did not differ in case of shorter ischemia time, HTK solution was proved to be more favorable in case of longer ischemia time. Therefore, HTK should be preferred in cases which require long ischemia time.