Kardioplegický roztok je prostředek, kterým je ischemický myokard chráněn před smrtí buněk. Toho je dosaženo snížením metabolismu myokardu prostřednictvím snížení srdeční pracovní zátěže a použitím hypotermie.
Z chemického hlediska vysoká koncentrace draslíku přítomná ve většině kardioplegických roztoků snižuje membránový klidový potenciál srdečních buněk. Normální klidový potenciál komorových myocytů je přibližně -90 mV. Když extracelulární kardioplegie vytěsní krev obklopující myocyty, membránové napětí se stane méně negativním a buňka se snáze depolarizuje. Depolarizace způsobí kontrakci, intracelulární vápník je sekvestrován sarkoplazmatickým retikulem prostřednictvím ATP-dependentních Ca2+ pump a buňka relaxuje (diastola). Vysoká koncentrace draslíku v extracelulární kardioplegii však brání repolarizaci. Klidový potenciál na komorovém myokardu je přibližně -84 mV při extracelulární koncentraci K+ 5,4 mmol/l. Zvýšení koncentrace K+ na 16,2 mmol/l zvýší klidový potenciál na -60 mV, což je úroveň, při které jsou svalová vlákna nevybavitelná běžnými podněty. Když se klidový potenciál přiblíží k -50 mV, dojde k inaktivaci sodíkových kanálů, což má za následek diastolickou zástavu srdeční činnosti. Membránové inaktivační brány neboli h Na+ brány jsou závislé na napětí. Čím méně negativní je membránové napětí, tím více h bran má tendenci se uzavírat. Pokud je částečná depolarizace vyvolána postupným procesem, například zvýšením hladiny extracelulárního K+, pak mají brány dostatek času se zavřít, a tím inaktivovat některé Na+ kanály. Při částečné depolarizaci buňky je již mnoho Na+ kanálů inaktivováno a pouze část těchto kanálů je k dispozici pro vedení vnitřního Na+ proudu během depolarizace ve fázi 0.
K zástavě srdce lze použít i další dva kationty, Na+ a Ca2+. Odstraněním extracelulárního Na+ z perfuzátu se srdce nerozbuší, protože akční potenciál je závislý na extracelulárních iontech Na+. Odstranění Na+ však nezmění klidový membránový potenciál buňky. Stejně tak odstranění extracelulárního Ca2+ vede ke snížení kontrakční síly a případné zástavě v diastole. Příkladem roztoku s nízkým obsahem je histidin-tryptofan-ketoglutarát. Naopak zvýšení extracelulární koncentrace Ca2+ zvyšuje kontraktilní sílu. Zvýšení koncentrace Ca2+ na dostatečně vysokou úroveň vede k zástavě srdce v systole. Tato nešťastná nevratná událost se označuje jako „kamenné srdce“ nebo ztuhnutí.
Druhou klíčovou složkou většiny kardioplegických strategií je hypotermie. Používá se jako další prostředek k dalšímu snížení metabolismu myokardu v období ischemie. Van ‚t Hoffova rovnice umožňuje vypočítat, že spotřeba kyslíku klesne o 50 % na každých 10 °C snížení teploty. Tento účinek Q10 v kombinaci s chemickou srdeční zástavou může snížit spotřebu kyslíku v myokardu (MVO2) o 97 %.
Studená kardioplegie se podává do srdce přes kořen aorty. Krevní zásobení srdce vzniká z aortálního kořene prostřednictvím koronárních tepen. Kardioplegie v diastole zajišťuje, že srdce nespotřebuje cenné energetické zásoby (adenosintrifosfát). Do tohoto roztoku se běžně přidává krev v různém množství od 0 do 100 %. Krev působí jako pufr a také dodává srdci živiny během ischemie.
Po zákroku na srdečních cévách (koronární bypass) nebo uvnitř srdce, jako je náhrada chlopně nebo korekce vrozené srdeční vady apod. je ukončen, zkřížená svorka se odstraní a izolace srdce se ukončí, takže se obnoví normální přívod krve do srdce a srdce začne opět bít.
Chladná tekutina (obvykle o teplotě 4 °C) zajistí, že se srdce ochladí na teplotu přibližně 15-20 °C, čímž se zpomalí metabolismus srdce a zabrání se tak poškození srdečního svalu. To je dále umocněno složkou kardioplegie, která má vysoký obsah draslíku.
Pokud je roztok zaveden do kořene aorty (s aortální křížovou svorkou na distální aortě, aby se omezil systémový oběh), nazývá se to antegrádní kardioplegie. Při zavedení do koronárního sinu se nazývá retrográdní kardioplegie.
Když je komerčně k dispozici několik kardioplegických roztoků, neexistují žádné jasné výhody jednoho kardioplegického roztoku oproti druhému. Některé kardioplegie, například roztoky del Nido nebo histidin-tryptofan-ketoglutamát, mají oproti krevní a jiné krystaloidní kardioplegii výhodu, protože vyžadují pouze jedno podání během krátkých kardiochirurgických operací ve srovnání s několikanásobnými zásahy, které vyžadují krev a jiné krystaloidy.