Kardioplegisk opløsning er det middel, hvormed det iskæmiske myokard er beskyttet mod celledød. Dette opnås ved at reducere myokardiets stofskifte gennem en reduktion af hjertets arbejdsbelastning og ved brug af hypotermi.
Kemisk set nedsætter den høje kaliumkoncentration i de fleste kardioplegiske opløsninger hjertecellernes hvilepotentiale i membranen. Det normale hvilepotentiale for ventrikulære myocytter er ca. -90 mV. Når ekstracellulær kardioplegi fortrænger det blod, der omgiver myocytterne, bliver membranens spænding mindre negativ, og cellen depolariseres lettere. Depolariseringen forårsager kontraktion, intracellulært calcium udskilles af det sarkoplasmatiske retikulum via ATP-afhængige Ca2+-pumper, og cellen slapper af (diastole). Den høje kaliumkoncentration i det ekstracellulære kardioplegium forhindrer imidlertid repolarisering. Hvilepotentialet i det ventrikulære myokardie er ca. -84 mV ved en ekstracellulær K+-koncentration på 5,4 mmol/l. Hvis K+-koncentrationen øges til 16,2 mmol/l, stiger hvilepotentialet til -60 mV, et niveau, hvor muskelfibrene er uoprettelige over for almindelige stimuli. Når hvilepotentialet nærmer sig -50 mV, inaktiveres natriumkanalerne, hvilket resulterer i et diastolisk stop af hjerteaktiviteten. Membraninaktiveringsportene, eller h Na+ -portene, er spændingsafhængige. Jo mindre negativ membranspændingen er, jo flere h-gates er der en tendens til at lukke. Hvis den delvise depolarisering frembringes ved en gradvis proces, f.eks. ved at hæve niveauet af ekstracellulær K+, har portene rigelig tid til at lukke og dermed inaktivere nogle af Na+-kanalerne. Når cellen er delvist depolariseret, er mange af Na+-kanalerne allerede inaktiveret, og kun en brøkdel af disse kanaler er til rådighed til at lede den indadgående Na+-strøm under fase 0-depolarisering.
Anvendelsen af to andre kationer, Na+ og Ca2+, kan også bruges til at standse hjertet. Ved at fjerne ekstracellulær Na+ fra perfusatet vil hjertet ikke slå, fordi aktionspotentialet er afhængigt af ekstracellulære Na+-ioner. Fjernelse af Na+ ændrer imidlertid ikke cellens hvilemembranpotentiale. På samme måde medfører fjernelse af ekstracellulær Ca2+ en nedsat kontraktil kraft og eventuelt stop i diastolen. Et eksempel på en lav lav opløsning er histidin-tryptofan-ketoglutarat. Omvendt øger en øget ekstracellulær Ca2+-koncentration den kontraktile kraft. Forhøjelse af Ca2+-koncentrationen til et tilstrækkeligt højt niveau resulterer i hjertestop i systolen. Denne uheldige irreversible hændelse kaldes “stone-heart” eller rigor.
Hypotermi er den anden nøglekomponent i de fleste kardioplegiske strategier. Den anvendes som et andet middel til yderligere at sænke myokardiets metabolisme i perioder med iskæmi. Van ‘t Hoff-ligningen gør det muligt at beregne, at iltforbruget falder med 50 % for hver 10 °C lavere temperatur. Denne Q10-effekt kombineret med et kemisk hjertestop kan reducere myokardiets iltforbrug (MVO2) med 97 %.
Kold cardioplegi gives til hjertet gennem aortakroppen. Blodforsyningen til hjertet kommer fra aortakroppen gennem koronararterierne. Kardioplegi i diastole sikrer, at hjertet ikke opbruger de værdifulde energidepoter (adenosintrifosfat). Blod tilsættes almindeligvis til denne opløsning i varierende mængder fra 0 til 100 %. Blod fungerer som en buffer og tilfører også næringsstoffer til hjertet under iskæmi.
Når indgrebet på hjertekarrene (koronar bypass-transplantation) eller inde i hjertet, f.eks. udskiftning af klapper eller korrektion af medfødt hjertefejl osv. er overstået, fjernes krydsklemmen, og isolationen af hjertet afsluttes, så den normale blodforsyning til hjertet genoprettes, og hjertet begynder at slå igen.
Den kolde væske (normalt ved 4 °C) sikrer, at hjertet afkøles til en temperatur på ca. 15-20 °C, hvilket bremser hjertets stofskifte og derved forhindrer skader på hjertemusklen. Dette forstærkes yderligere af cardioplegiakomponenten, som har et højt indhold af kalium.
Når opløsningen indføres i aortakroppen (med en aortaklemme på den distale aorta for at begrænse den systemiske cirkulation), kaldes dette antegrad cardioplegi. Når den indføres i sinus coronaris, kaldes den retrograd kardioplegi.
Der findes flere kardioplegiske opløsninger i handelen, men der er ingen klare fordele ved den ene kardioplegiske opløsning frem for den anden. Nogle kardioplegier, såsom del Nido eller Histidin-Tryptofan-Ketoglutamat-løsninger, giver en fordel i forhold til blod- og andre krystalloidkardioplegier, da de kun kræver én indgift under korte hjerteoperationer, sammenlignet med flere indgivelser, der kræves af blod og andre krystallider.