Objectives: When used as a cardioplegic solution, Custodiol® HTK solution is typically administered in a single-dose, allowing the operation to be performed continuously. This is an advantage over alternative cardioplegic solutions that may have to be re-administered every 20-30 minutes. Although Custodiol is widely used as a cardioplegic solution in Europe, its use for myocardial protection remains an off-label indication in the United States. Thus, the aim of this study is to compare the efficacy of Custodiol to standard 4:1 blood cardioplegia in adult cardiac cases. METHODS: This study was a single-center retrospective review of prospectively collected data. Adult cardiac cases performed between November 2011 and August 2013 using Custodiol® were compared to cases using standard Plegisol® 4:1 blood cardioplegia. Twenty-six primary intra-operative and post-operative endpoints were compared including 30-day mortality, 30-day hospital readmission, prolonged mechanical ventilation time, and renal failure. RESULTS: Of the 229 cases identified, 63 cases used Custodiol and 166 used 4:1 blood cardioplegia. Demographics were similar in both groups with a mean patient age of 65.27±15.07 years for Custodiol and 66.72±12.85 years for 4:1 blood cardioplegia. The average cardiopulmonary bypass time for Custodiol and 4:1 blood cardioplegia was 124.76±61.45 and 137.93±54.05 minutes respectively. The Custodiol group had a greater incidence of prolonged ventilation (>24 hours), 20.6% versus 15.1% respectively, and this approached statistical significance with a p value of 0.052. Intra-operative blood usage was significantly higher in the Custodiol group compared to the blood cardioplegia group, with 44.4% of patients receiving fresh frozen plasma during the operation compared to only 25.3% in the blood cardioplegia group (p=0.005). The results revealed no statistically significant difference in 30-day mortality, 30-day hospital readmission, renal failure, and stroke. CONCLUSION: Despite the distinct advantage of long-term ischemic tolerance, Custodiol use was associated with an increased requirement for fresh frozen plasma during the perioperative period when compared to blood cardioplegia.

Dans le cadre du développement d’une stratégie clinique de diminution de l’invasivité de l’acte de Chirurgie cardiaque, axée à la fois sur la réduction du traumatisme de la paroi thoracique, de l’ischémie myocardique peropératoire, et de l’agressivité de la CEC, une étude prospective randomisée a été réalisée pour comparer l’impact sur le métabolisme myocardique en peropératoire de l’utilisation de la cardioplégie cristalloïde Custodiol® versus la solution de cardioplégie de St Thomas au cours de la chirurgie coronarienne. L’objectif de cette étude est de comparer les modifications periopératoire de la concentration dans l’espace interstitiel de lactate, pyruvate, glycérol et glucose dans les deux groupes de cardioplégie et ceci depuis le déclampage jusqu'à 24h en post-opératoire. Matériels et méthodes. Vingt-huit patients ont pu être inclus dans l’étude. Le monitorage a été pratiqué avec la technique de microdialyse (cathéter CMA 70, Analyseur CMA 600, CMA Microdialysis,Sweden), avec une mesure toutes les 10 minutes pendant le temps du clampage et la première heure post déclampage, puis toutes les heures, des concentrations interstitielles des métabolites. Les concentrations plasmatiques des troponines à la sortie du bloc opératoire et à H +12 ont été également évaluées dans les deux groupes. Résultats : Des 28 patients inclus et randomisés, 22 ont pu bénéficier d’un monitorage complet (12 pour le groupe Custodiol® et 10 pour le groupe St Thomas). Six ont été exclus pour des raisons techniques (1 arrachement, 3 plicatures, 1 chute du cathéter et 1 dysfonctionnement de l’analyseur). Une analyse comparative entre les patients inclus et exclus de l’étude ne montre pas de différences significatives pour les facteurs de risque cardiovasculaires, la FEVG, l’âge, le genre. Les valeurs moyennes des concentrations +/- écart type de lactate, pyruvate, glucose et glycérol au déclampage (T0,) sont les suivants : groupe Custodiol® : 2.77+/-1.81 mmol l-1 ; 13.74+/-20.87 μmol l-1 ; 0.46+/-0.84 mmol l-1 ; 196.99+/-122.22 mmol l-1 ; groupe St Thomas : 0.89+/-0.64 mmol l-1 ; 6.49+/-9.10 μmol l-1 ; 0.19+/-0.18 mmol l-1 ; 73.17+/-72.11 mmol l-1. Les temps de CEC et de clampage ont été respectivement dans le groupe Custodiol® de : 94.2+/-14 min et 59.8+/-15 min, et, dans le groupe St Thomas de 82.6+/-15.9 min et 55.8+/-16.29 et min (p=ns). Les concentrations post-opératoires en troponine T (sortie de bloc et H+12) ont été respectivement de 2.8+/-1.8 et 7.4+/-5.3 μmol/L pour le groupe Custodiol® et de 3.3+/-4.0 et 5.0+/-3.6 μmol/L (p=ns) pour le groupe Saint Thomas. Aucun évènement clinique ou électrocardiographique n’a eu lieu en post opératoire dans les deux groupes. Conclusion. Le monitorage de l’état redox myocardique interstitiel a été possible dans les deux groupes de façon sûre et efficace et a permis de déceler des variations des concentrations en métabolites dans les deux groupes en l’absence d’évènements cliniques. Les résultats de ces analyses retrouvent, au déclampage, des concentrations significativement plus hautes de lactate et glycérol dans le groupe Custodiol®. Ces différences s’effacent rapidement pendant la phase de reperfusion avec une tendance (non significative) à une concentration de lactates plus basse dans le groupe de patients du groupe Custodiol®. Des études multicentriques ciblées sur des clampages longs supérieurs à 90 min nous semblent nécessaires pour définir si une différence à la fois métabolique et clinique peut exister entre les différentes solutions de protection cardiaque / In our unit, the challenge is to develop a clinical strategy of reduction of the invasiveness of the “On pump procedure” of cardiac surgery: that means a reduction of the chest wall trauma, of the cross clamping perioperative myocardial ischemia, and of the invasiveness of the extra-corporeal circulation. In this background, we organized a randomized perspective study in order to assess the impact of the perioperative myocardial redox metabolism during the on pump coronary surgery protected with Custodiol® versus St Thomas crystalloid cardioplegias. Objectives: To assess the presence and the severity of the perioperative myocardial ischemia in the Custodiol® versus St Thomas group, defined as the interstitial myocardial concentrations of lactate, pyruvate, glycerol and glucose, at the time of the removal of the aortic clamp. Materials and methods : Twenty height patients could be enrolled in the study and were randomized in the Custodiol® and in the St-Thomas group. Monitoring was assessed with the technique of the cardiac microdialysis (CMA 70 probe, CMA 600 analyzer, CMA Microdialysis, Sweden), by dosing every ten minutes during the aortic cross clamping period and every hour out of the operating room, up to 24 hours, the interstitial myocardial concentrations of Lactate, pyruvate, glycerol and glucose. The Lactate/pyruvate ratio and glucose/lactate ratios and 12 hours post-operative troponin plasmatic concentrations were also assessed. Statistical analysis comparing the Custodiol® versus ST Thomas group were performed via a t-test. Results: Out of the 28 enrolled patients, twenty-two (12 of the Custodiol® group and 10 of the St Thomas group) could be successfully monitored with the microdialysis technique. Six were excluded because of technical reasons (one intempestive ablation, 3 iatrogenic plication of the tube, 1 felled out of the table, one due to a dysfunction of the analyzer). The comparative analysis between included and excluded patients did not prove any statistical result in terms of cardiovascular risk factors, EF, age and gender. At declamping time (T0), mean values of concentrations of lactate, pyruvate, glucose and glycerol were the following: Custodiol® group: 2.77+-1.81 mmol l-1;13.74+-20.87 μmol l-1;0.46+-0. mmol l-1;196.99+-122.22 mmol l-1 ; St Thomas : 0.89+-0.64 mmol l-1 ; 6.49+-9.10 μmol l-1; 0.19+-0.18 mmol l-1; 73.17+-72.11 mmol l-1. Cross clamping and CPB times were respectively 94.2+/-14 et 59.8+/-15 min (Custodiol®), and 82.6+/-15.9 et 55.8+/-16.29 et minutes (St-Thomas) (p=ns) . Post operative plasmatic levels of Troponin (arrival in the ICU and 12 H+12) were respectively de 2.8+/-1.8 and 7.4+/-5.3 (pour le groupe Custodiol®) et de 3.3+/-4.0 et 5.0+/-3.6 μmol/L (Saint Thomas) (ns). Conclusion: Monitoring of the interstitial myocardial redox state was safely possible in both groups and allowed to assess metabolic different findings in the two cardioprotective methods that were not enhanced by perioperative clinical ischemic events. Microdialysis assessed, at the time of aorta declamping, significantly higher concentrations of lactate and Glycerol in the Custodiol® group. That difference regressed during the reperfusion phase with a tendency for a lower lactate level in the Custodiol® group. Multicentric studies focused on cross clamping time longer than 90 minutes seem necessary to enhance metabolic interstitial and clinical superiority between cardioprotective solutions

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-03-30 / INTRODUÇÃO: A preservação de enxertos intestinais é fator determinante para o sucesso dos transplantes de intestino delgado. OBJETIVO: Avaliar os efeitos do precondicionamento isquêmico associado às Soluções de Belzer, Celsior, Custodiol e Ringer-Lactato na preservação intestinal e avaliar, também, qual destas soluções, isoladamente, tem melhor desempenho. MÉTODO: Foram formados, aleatoriamente, 4 grupos de 14 ratos Wistar, machos, com peso entre 250 e 300 gramas, sendo todos submetidos à laparotomia e coleta de 20 cm de íleo, para preservação, sob hipotermia, nas soluções Ringer (RL), Celsior (Cs), Custodiol (Cust) e Belzer (Belz), por um período de 24 horas. Previamente à coleta do segmento ileal, metade dos animais de cada grupo foi submetida ao precondicionamento isquêmico do intestino delgado (PCI), que consistiu de oclusão da artéria mesentérica superior, por 10 minutos, seguido de liberação do fluxo (reperfusão) pelo mesmo período. No decorrer do período de preservação, foram coletadas amostras intestinais em 4 momentos: com Zero, 12, 18 e 24 horas. Em cada um destes momentos foram realizadas: análise do grau de lesão da mucosa (escore de Park et al.); dosagem do ácido malondialdeído (MDA), em nmol/mg de tecido; quantificação da apoptose celular nas vilosidade intestinais através de estudo imunohistoquímico, com anticorpos anti-caspase 3. Os testes estatísticos usados foram: ANOVA, Tukey, Kruskal-Wallis e Mann-Whitney. Valores de p<0,05 foram considerados significantes. RESULTADOS: Nos animais sem pci os valores do MDA, grau de lesão da mucosa e apoptose foram maiores nos grupos RL, e a apoptose celular foi menor nos grupos Cs e Belz (p<0,05). Nos grupos com pci o RL apresentou maiores valores de MDA com 18 e 24h de preservação (p<0,05). Os graus de lesão da mucosa e a apoptose, com exceção de zero h, foram maiores nos grupos RL e Cust e menores no Cs e Belz. CONCLUSÃO: As Soluções Celsior e Belzer tiveram melhores efeitos na proteção do intestino delgado e estes efeitos foram incrementados pelo PCI. / BACKGROUND: The preservation of intestinal grafts is a determining factor for the success of small intestine transplantation. OBJECTIVE: To evaluate the effects of ischemic preconditioning associated with Belzer, Celsior, Custodiol and Ringer-Lactate solution in the intestinal preservation and which of these solutions, alone, has better performance. METHODS: We formed randomly, four groups of 14 male Wistar rats weighing between 250 and 300 grams, all of then underwent laparotomy and collection 20cm of ileum for preservation under hypothermia, in Ringer solution (RL), Celsior (Cs), Custodiol (Cust) and Belzer (Belz), for a period of 24 hours. Prior to collection of the ileal segment, half the animals in each group was subjected to ischemic preconditioning of the small intestine (IPC), which consisted of occlusion of superior mesenteric artery for 10 minutes followed by release of the flow (reperfusion) for the same period. During the period of preservation, intestinal samples were collected for four times: with Zero, 12, 18 and 24 hours. In each of these moments were performed: analysis of the degree of mucosal injury (score of Park et al.); dosage of tecidual acid malondialdehyde (MDA) in nmol/mg; quantification of apoptosis in intestinal villi by immunohistochemistry with anti-caspase3. The statistical tests used were ANOVA, Tukey, Kruskal-Wallis and Mann-Whitney; p-values<0.05 were considered significant. RESULTS: In animals without ipc, MDA values, degree of mucosal injury and apoptosis were higher in RL group, and apoptosis was significantly lower in Cs and Belz (p<0.05). In groups with the ipc, RL showed higher MDA values at 18 and 24 hours of preservation (p<0.05). The grades of mucosal injury and apoptosis, except for zero hour, were higher in RL and Cust and lower in the Cs and Belz group, CONCLUSIONS: Celsior and Belzer solutions had better protective effects on intestinal graft, and these effects were augmented by ischemic preconditioning. / TEDE

Die akute Nierenschädigung nach herzchirurgischen Eingriffen ist eine häufige und schwerwiegende Komplikation. Eine Verbesserung der intraoperativen Myokardprotektion und dadurch eine mögliche Reduktion der Nierenschädigung kann unter anderem durch die Wahl einer geeigneten Kardioplegielösung beeinflusst werden. Bisher gibt es jedoch keine Untersuchungen hinsichtlich des Effekts verschiedener eingesetzter Kardioplegielösungen auf die Niere. Im Rahmen dieser Studie wurden drei Kardioplegielösungen hinsichtlich des Effekts auf die akute Nierenschädigung im kardialen Ischämie-Reperfusions-Modell untersucht. Deutsche Landrassenschweine (50-60 kg) wurden nach 40-minütiger Äquilibrierung und medianer Sternotomie für 90 min einem elektiven Herzstillstand bei Hypothermie (34°C) ausgesetzt. Es erfolgte eine Randomisierung in drei Gruppen zu je 10 Tieren. Zur Initiierung der Kardioplegiephase erhielten die Tiere entweder Custodiol®, die neuere Custodiol® N-Lösung oder Custodiol® supplementiert mit 1,2 mg/L Ciclosporin A. Nach 120 min Reperfusion wurden Serum und Nierenbiopsien entnommen. Über den gesamten Versuchsablauf wurden die Versuchstiere mittels hämodynamischen Monitorings und Blutgasanalysen engmaschig überwacht. Das Nierengewebe wurde histologisch, immunhisto- und proteinbiochemisch hinsichtlich morphologischer Veränderungen, hypoxischem und nitrosativem Stress und Apoptose analysiert. In Serum- und Nierenzelllysaten wurden Biomarker der akuten Nierenschädigung mittels ELISA quantifiziert. Weiterhin wurde die Aktivität verschiedener Enzyme bestimmt, die an der Bildung reaktiver Sauerstoffspezies beteiligt sind. Die hämodynamischen Parameter wie Blutdruck und Herzfrequenz waren in allen drei Versuchsgruppen vergleichbar. Die Hämoglobinkonzentration war in allen drei Gruppen nach Beginn der Kardioplegie niedriger als zu Versuchsbeginn, kehrte in der Custodiol® N- und Custodiol®/Ciclosporin-A-Gruppe jedoch nach der Reperfusion wieder auf das jeweilige Ausgangsniveau zurück, während die Konzentration in der Custodiol®-Gruppe bis zum Versuchsende niedriger war. In der Custodiol® N-Gruppe kam es später als in den beiden anderen Gruppen zu einem Anstieg der Laktatkonzentration. In allen Gruppen war ab der Gabe der Kardioplegielösung eine Hyponatriämie und eine Hyperkaliämie zu verzeichnen. Die Chloridkonzentration sank in der Custodiol®- und der Custodiol®/Ciclosporin-A-Gruppe ab Kardioplegiebeginn, in der Custodiol® N-Gruppe erst nach der Kardioplegiephase. Die Calciumkonzentration war in der Custodiol® N-Gruppe den gesamten Versuch über konstant, während sie in der Custodiol®- und der Custodiol®/Ciclosporin-A-Gruppe sank. Die histologische Untersuchung des Nierengewebes ergab keine Unterschiede zwischen den Gruppen hinsichtlich der glomerulären Morphologie, während die Zellgröße der proximalen Tubuli in der Custodiol®/Ciclosporin-A-Gruppe kleiner war als in der Custodiol®-Gruppe. Es zeigte sich außerdem ein statistischer Trend für kleinere Durchmesser der proximalen Tubuli in der Custodiol® N- und Custodiol®/Ciclosporin-A-Gruppe im Vergleich zur Custodiol®-Gruppe. Hinsichtlich hypoxischer und nitrosativer Effekte gab es keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Es war jedoch ein statistischer Trend für eine niedrigere Nitrotyrosinkonzentration in den Glomeruli bzw. eine höhere Konzentration in den Intermediärtubuli der Custodiol® N-Gruppe im Vergleich zur Custodiol®-Gruppe erkennbar. Die Enzymaktivitäten der NADPH-Oxidase, der Superoxiddismutase und der Katalase zeigten keine signifikanten Unterschiede im Vergleich der Gruppen. Auch die Konzentration der Biomarker der akuten Nierenschädigung Neutrophilengelatinase-assoziiertes Lipocalin, Fettsäurebindungsprotein-1 und Cystatin C waren zwischen den Gruppen vergleichbar. Der bezüglich der Caspase-unabhängigen Apoptose quantifizierte Apoptose-induzierende Faktor zeigte keine Unterschiede zwischen den Gruppen auf, während die Konzentration des an der Caspase-abhängigen Apoptose beteiligten Cytochrom C in der Custodiol® N-Gruppe signifikant niedriger war als in der Custodiol®-Gruppe. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen vergleichbare Effekte der drei untersuchten Kardioplegielösungen. Es ist möglich, dass im Rahmen einer akuten Nierenschädigung bei herzchirurgischen Eingriffen die Herzfunktion und die daraus resultierende Endorganperfusion die entscheidenden Faktoren darstellen. Es gibt jedoch Hinweise dafür, dass im Vergleich zu Custodiol® die neue Custodiol® N-Lösung bzw. die Supplementierung von Custodiol® mit Ciclosporin A bessere Auswirkungen auf die Myokardprotektion und dadurch indirekt auch auf die Niere hat.:I Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1 1.1 Entwicklung und Bedeutung der extrakorporalen Zirkulation in der Herzchirurgie 1 1.2 Kardioplegie und kardioplegische Lösungen 1 1.3 Eigenschaften der verwendeten Kardioplegielösungen 3 1.3.1 Custodiol® 3 1.3.2 Custodiol® N 4 1.3.3 Custodiol® plus Ciclosporin A 6 1.4 Pathophysiologie der Schädigung durch extrakorporale Zirkulation 6 1.5 Akute Nierenschädigung bei herzchirurgischen Operationen 7 1.5.1 Definition und Inzidenz der akuten Nierenschädigung 7 1.5.2 Assoziation der intraoperativen Nierenschädigung mit Mortalität 8 1.5.3 Pathophysiologie der akuten Nierenschädigung 8 1.5.4 Biomarker einer akuten Nierenschädigung 10 1.5.5 Ansätze zur Prävention einer akuten Nierenschädigung 11 2 Fragestellung und Zielsetzung 12 3 Materialien und Methoden 13 3.1 Materialien und Geräte 13 3.2 Versuchstiere 16 3.3 Studiendesign 16 3.4 Versuchsablauf 17 3.4.1 Anästhesie, Beatmung und Medikation 17 3.4.2 Operative Vorbereitung und Äquilibrierungsphase 20 3.4.3 Einleitung der Kardioplegie 20 3.4.4 Extrakorporale Zirkulation mit Herz-Lungen-Maschine – Ischämiephase 20 3.4.5 Reperfusionsphase 21 3.4.6 Intraoperatives Monitoring 21 3.4.7 Probenentnahme und Konservierung 22 3.5 Probenaufbereitung 23 3.5.1 Histologie 23 3.5.2 Proteinextraktion von Nierengewebe in RIPA-Puffer 24 3.5.3 Proteinextraktion von Nierengewebe in Proteasepuffer 24 3.5.4 Proteinkonzentrationsbestimmung von Nierengewebelysaten 25 3.6 Hämatoxylin-Eosin-Färbung 26 3.7 Immunhistochemie 26 3.8 Analyse der histologischen Präparate 28 3.9 Enzymgekoppelter Immunadsorptionstest (ELISA) 28 3.10 Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese (SDS-PAGE) 30 3.11 Western Blot 32 3.11.1 Blotting 32 3.11.2 Applikation der Antikörper 33 3.11.3 Chemilumineszenzdetektion 34 3.11.4 Stripping und Blocken einer Membran 34 3.11.5 Referenzprotein und densitometrische Auswertung 35 3.12 Enzymaktivitätsbestimmungen 35 3.12.1 NADPH-Oxidase 36 3.12.2 Superoxiddismutase (SOD) 36 3.12.3 Katalase 37 3.13 Statistische Analysen 38 4 Ergebnisse 39 4.1 Gruppencharakteristika und Hämodynamik 39 4.2 Hämoglobinkonzentration 41 4.3 Laktatkonzentration 42 4.4 Elektrolyte 43 4.4.1 Natrium 43 4.4.2 Kalium 43 4.4.3 Calcium 44 4.4.4 Chlorid 45 4.5 Histologische Veränderungen 46 4.5.1 Histologie der Glomeruli 46 4.5.2 Histologie der proximalen Tubuli 48 4.6 Translokation des Hypoxie-induzierten Faktors 1 (HIF-1) 49 4.7 Expression von Nitrotyrosin 50 4.8 Quantifizierung von Enzymaktivitäten 51 4.8.1 Aktivität der NADPH-Oxidase 51 4.8.2 Aktivität der Superoxiddismutase 52 4.8.3 Aktivität der Katalase 53 4.9 Quantifizierung von Biomarkern einer Nierenschädigung im Serum 53 4.9.1 Neutrophilengelatinase-assoziiertes Lipocalin (NGAL) 53 4.9.2 Fettsäurebindungsprotein 1 (FABP-1) 54 4.9.3 Cystatin C 55 4.10 Induktion der Caspase-abhängigen Apoptose 55 4.10.1 Expression von Cytochrom C in Nierengewebe 55 4.10.2 Konzentration von Cytochrom C im Nierengewebe 56 4.11 Induktion der Caspase-unabhängigen Apoptose 57 4.11.1 Translokation des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF) 57 4.11.2 Expression des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF) im Nierengewebe 58 5 Diskussion 60 5.1 Pathophysiologie der akuten Nierenschädigung im Rahmen von herzchirurgischen Eingriffen 60 5.2 Evaluation der akuten Nierenschädigung im Rahmen von herzchirurgischen Eingriffen durch Transfer in ein Großtiermodell 61 5.3 Elektrolyt- und Hämoglobinkonzentrationen im zeitlichen Verlauf 62 5.4 Hypoxie und Zellschädigung 63 5.5 Oxidativer und nitrosativer Stress 65 5.6 Apoptose 66 5.7 Limitationen 66 5.8 Fazit und Ausblick 67 6 Zusammenfassung 69 7 Literaturverzeichnis 71 8 Anlagen 80 9 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 84 10 Lebenslauf 85 11 Publikation 87 12 Vorträge 87 13 Danksagung 88