Effect of Ischemic Preconditioning on Myocardial Protection - A Comparative Study between Normothermic and Moderate Hypothermic Ischemic Hearts Induced by Cardioplegia in Rats -

Background: Most of the studies conducted have investigated the beneficial effects of ischemic preconditioning on normothermic myocardial ischemia. However, the effect of preconditioning could be attenuated through the use of multidose cold cardioplegia as practiced in contemporary clinical heart surgical procedures. The purpose of this study was to investigate whether preconditioning improves postischemic cardiac function in a model of $25^{\circ}C$ moderate hypothermic ischemic heart induced by cold cardioplegia in isolated rat hearts. Material and Method: The isolated Sprague-Dawley rat hearts were randomly assigned to four groups All hearts were perfused at 37$^{\circ}C$ for 20 minutes with Krebs-Henseleit solution before the baseline hemodynamic data were obtained, Group 1 consisted of preconditioned hearts that received 3 minutes of global ischemic preconditioning at 37$^{\circ}C$, followed by 5 minutes of reperfusion before 120 minutes of cardioplegic arrest (n=6). Cold (4$^{\circ}C$) St. Thomas Hospital cardioplegia solution was infused to induce cardioplegic arrest. Maintaining the heart at $25^{\circ}C$, infusion of the cardioplegia solution was repeated every 20 minutes throughout the 120 minutes of ischemic period. Group 2 consisted of control hearts that underwent no manipulations between the periods of equilibrium and 120 minutes of cardioplegic arrest (n=6). After 2 hours of cardioplegic arrest, Krebs solution was infused and hemodynamic data were obtained for 30 minuts (group 1, 2: cold cardioplegia group). Group 3 received two episodes of ischemic preconditioning before 30 min of 37$^{\circ}C$ normothermic ischemia and 30 minutes of reperfusion (n=6) Group 4 soloed as ischemic controls for group 3 (group 3, 4: warm ischemia group). Result: Preconditioning did not influence parameters such as left ventricular systolic pressure (LVSP), left ventricular end-diastolic pressure (LVEDP), rate-pressure product (RPP) and left ventricular dp/dt (LV dp/dt) in the cold cardioplegia group. (p=NS) However, preconditioning before warm ischemia attenuated the ischemia induced cardiac dysfunction, Improving the LVSP, LVEDP, RPP, and LV dp/dt. Less leakage of CPK and LDH were observed in the ischemic preconditioning group compared to the control group (p<0.05). Conclusion: Ischemic preconditioning improved postischemic cardiac function after warm ischemia, but did not protect cold cardioplegic hearts.

허혈 전처치가 심근보호에 미치는 영향 - 적출 쥐 심장에서 상온에서의 심근허혈과 중등도 저체온하에서 심근정지액 사용 시의 비교 연구 -

배경: 상온에서 단기간의 심근 허혈이 가해질 때 허혈 전처치가 심근기능의 보호에 효과가 있다는 사실은 어느 정도 증명되었지만 저온의 심근 보호액을 이용하여 심장을 정지시킨 후 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태에서 간헐적으로 심근 보호액을 주인하며 장시간 허혈 상태에 노출시키는 일반적인 심장수술을 시행하는 경우에 허혈 전처치가 효과가 있는지에 대해서는 연구가 부족한 상태이며 또한 연구결과에 따라 많은 이견이 있다. 본 실험에서는 상온에서의 허혈과 중등도 저체온법을 사용하며 심근보호액의 간헐적 주입을 병행하는 일반 심장 수술에서 허혈 전처치가 심근 보호에 미치는 효과를 비교하기 위해 실험을 진행하였다. 대상 및 방법: $25^{\circ}C$에서 St. Thomas hospital 심근 보호액을 사용한 경우와 상온에서 심근 보호액 없이 허혈을 받은 경우 각각에서 허혈 전처치의 효과를 비교하였다. 모든 군의 심장을 20분간 37$^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 관류시키고, 제1군은(n=6)은 허혈 전처치로 37$^{\circ}C$에서 3분간의 허혈 및 5분간 재관류를 두 차례 받은 후, 4$^{\circ}C$의 심근 보호액을 20분마다 반복해 주입하며 120분간 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태를 유지하였다. 제2군(n=6)은 제1군에 대한 대조군으로 허혈 전처치를 하지 않은 상태에서 역시 120분간 $25^{\circ}C$상태를 유지하며 20분마다 심근 보호액을 반복해 주었다. 제1, 2군 모두 허혈기가 끝난 후 37$^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제1, 2군:저온 심근 보호액군).상온에서의 허혈군으로 37$^{\circ}C$를 유지하며 전반적 허혈을 받은 두 군을 설정하였다. 제3군(n=6)은 3분 허혈, 5분 재관류로 허혈 전처치 후 37$^{\circ}C$에서 30분간 허혈 상태를 유지 후 30분간 재관류하였고, 제4군(n=6)은 제3군에 대한 대조군으로 허혈 전처치 엄이 30분간 허혈 후 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제3, 4군: 상온 심정지군). 걸과: 저온 심근 보호액 군에서는 허혈전처치를 시행 후 심근 보호액을 주입한 군(제1군)과 허혈 전처치 없이 심근 보호액을 주입한 대조군(제2군)의 비교에서 관상동맥 관류량, 심박동수, 좌심실내압, 좌심실압과 맥박수를 곱한 값, 좌심실압순간 변화율 및 CPK, LDH의 비교 모두에서 총계적으로 유의한 차이를 볼 수 없었다(p=NS). 상온 심정지 군에서는 허혈 전처치 후 37$^{\circ}C$에서 허혈을 유지한 군(제3군)과 허혈 전처치 없이 허혈을 유지한 대조군(제4군)의 비교에서 허혈 전처치를 시행한 군이 좌심실 수축기압, 좌심실압과 맥박수를 곱한 값, 좌심실 이완기압, 좌심실압 순간 변화율 등이 허혈 전처치를 시행치 않은 군보다 유의하게 호전되었고 CPK, LDH의 변화에서도 유의한 차이를 보여 허혈 전처치가 심근의 기능적 회복 및 심근 보호에 효과가 있음을 보았다(p<0.05). 결론: 이상의 결과에서 쥐의 심장을 이용한 실험 시 허혈 전처치가 상온에서의 심근 허혈과 재관류 시에는 심근기능 회복에 효과가 있으나 중등도 저체온법과 간헐적 심근 보호액의 주입 하에서 시행한 심장의 재관류에는 심근보호 효과가 없음을 보았다.