Kardiopleginen liuos on keino, jolla iskeeminen sydänlihas suojataan solukuolemalta. Tämä saavutetaan vähentämällä sydänlihaksen aineenvaihduntaa vähentämällä sydämen työkuormaa ja käyttämällä hypotermiaa.
Kemiallisesti useimmissa kardioplegialiuoksissa esiintyvä korkea kaliumkonsentraatio alentaa sydänsolujen kalvojen lepopotentiaalia. Kammiomyosyyttien normaali lepopotentiaali on noin -90 mV. Kun solunulkoinen kardioplegia syrjäyttää myosyyttejä ympäröivää verta, kalvojännite muuttuu vähemmän negatiiviseksi ja solu depolarisoituu helpommin. Depolarisaatio aiheuttaa supistumisen, solunsisäinen kalsium sekventoituu sarkoplasmiseen retikulumiin ATP-riippuvaisten Ca2+-pumppujen avulla ja solu relaksoituu (diastole). Kardioplegian solunulkoisen kaliumin korkea pitoisuus estää kuitenkin repolarisaation. Kammiolisäkkeen sydänlihaksen lepopotentiaali on noin -84 mV solunulkoisen K+ -pitoisuuden ollessa 5,4 mmol/l. K+ -pitoisuuden nostaminen 16,2 mmol/l:iin nostaa lepopotentiaalin -60 mV:iin, tasolle, jolla lihassäikeet eivät reagoi tavanomaisiin ärsykkeisiin. Kun lepopotentiaali lähestyy -50 mV, natriumkanavat inaktivoituvat, mikä johtaa sydämen toiminnan diastoliseen pysähtymiseen. Kalvojen inaktivointiportit eli h Na+ -portit ovat jännitteestä riippuvaisia. Mitä vähemmän negatiivinen kalvojännite on, sitä enemmän h-portteja pyrkii sulkeutumaan. Jos osittainen depolarisaatio saadaan aikaan asteittaisella prosessilla, kuten solunulkoisen K+ -pitoisuuden kohoamisella, porteilla on runsaasti aikaa sulkeutua ja siten inaktivoida osa Na+ -kanavista. Kun solu on osittain depolarisoitunut, monet Na+ -kanavista ovat jo inaktivoituneet, ja vain murto-osa näistä kanavista on käytettävissä sisäänpäin suuntautuvan Na+ -virran johtamiseen vaiheen 0 depolarisaation aikana.
Kahdella muulla kationilla, Na+:lla ja Ca2+:lla, voidaan myös pysäyttää sydän. Poistamalla solunulkoinen Na+ perfuusista sydän ei lyö, koska toimintapotentiaali on riippuvainen solunulkoisista Na+ -ioneista. Na+ -ionien poistaminen ei kuitenkaan muuta solun lepokalvopotentiaalia. Vastaavasti solunulkoisen Ca2+:n poistaminen johtaa supistumisvoiman vähenemiseen ja lopulta pysähtymiseen diastoleen. Esimerkki matalasta matalasta liuoksesta on histidiini-tryptofaani-ketoglutaraatti. Sitä vastoin solunulkoisen Ca2+ -pitoisuuden lisääminen lisää supistusvoimaa. Ca2+ -pitoisuuden nostaminen riittävän korkeaksi johtaa sydämen pysähtymiseen systolissa. Tätä valitettavaa peruuttamatonta tapahtumaa kutsutaan ”kivisydämeksi” tai rigoriksi.
Hypotermia on useimpien kardioplegisten strategioiden toinen keskeinen osa. Sitä käytetään toisena keinona vähentää sydänlihaksen aineenvaihduntaa edelleen iskemian aikana. Van ’t Hoffin yhtälön avulla voidaan laskea, että hapenkulutus vähenee 50 % jokaista 10 °C:n lämpötilan laskua kohden. Tämä Q10-vaikutus yhdistettynä kemialliseen sydänpysähdykseen voi vähentää sydänlihaksen hapenkulutusta (MVO2) 97 %.
Kylmää kardioplegiaa annetaan sydämeen aortan juuren kautta. Sydämen verenkierto lähtee aortan juuresta sepelvaltimoiden kautta. Kardioplegia diastolessa varmistaa, että sydän ei käytä arvokkaita energiavarastojaan (adenosiinitrifosfaattia). Tähän liuokseen lisätään yleisesti verta vaihtelevia määriä 0-100 %. Veri toimii puskurina ja toimittaa myös ravintoaineita sydämeen iskemian aikana.
Kun on tehty sydämen verisuoniin (sepelvaltimoiden ohitusleikkaus) tai sydämen sisälle kohdistuva toimenpide, kuten läpän vaihto tai synnynnäisen sydänvian korjaus jne. on ohi, ristipuristin poistetaan ja sydämen eristäminen lopetetaan, jolloin sydämen normaali verenkierto palautuu ja sydän alkaa jälleen lyödä.
Kylmä neste (yleensä 4 °C:n lämpötilassa) varmistaa, että sydän jäähtyy noin 15-20 °C:n lämpötilaan, jolloin sydämen aineenvaihdunta hidastuu ja näin estetään sydänlihaksen vaurioituminen. Tätä lisää vielä runsaasti kaliumia sisältävä kardioplegian komponentti.
Kun liuos johdetaan aortan juureen (kun distaaliseen aorttaan on asennettu aortan ristipuristin systeemisen verenkierron rajoittamiseksi), tätä kutsutaan antegradiseksi kardioplegiaksi. Kun liuos johdetaan sepelvaltimon sivuonteloon, sitä kutsutaan retrogradiseksi kardioplegiaksi.
Kaupallisesti on saatavilla useita kardioplegisia liuoksia, mutta yhden kardioplegisen liuoksen edut eivät ole selvästi paremmat kuin toisen. Jotkin kardioplegialiuokset, kuten del Nido tai histidiini-tryptofaani-ketoglutamaattiliuokset, tarjoavat etulyöntiaseman veri- ja muihin kristalloidikardioplegialiuoksiin nähden, sillä ne vaativat vain yhden annostelun lyhyiden sydänleikkausten aikana, kun veri- ja muut kristalloidiliuokset vaativat useita annosteluja.