A kardioplegikus oldat az az eszköz, amellyel az iszkémiás szívizomzatot megvédik a sejthaláltól. Ezt a szívizom anyagcseréjének csökkentésével, a szív munkaterhelésének mérséklésével és hipotermia alkalmazásával érik el.
Kémiailag a legtöbb kardioplegikus oldatban jelen lévő magas káliumkoncentráció csökkenti a szívsejtek membrán nyugalmi potenciálját. A kamrai szívizomsejtek normál nyugalmi potenciálja körülbelül -90 mV. Amikor az extracelluláris kardioplegia kiszorítja a myocitákat körülvevő vért, a membránfeszültség kevésbé negatívvá válik, és a sejt könnyebben depolarizálódik. A depolarizáció összehúzódást okoz, az intracelluláris kalciumot a szarkoplazmatikus retikulum ATP-függő Ca2+-pumpákon keresztül szekvenálja, és a sejt ellazul (diasztolé). A cardioplegia extracelluláris magas káliumkoncentrációja azonban megakadályozza a repolarizációt. A kamrai szívizom nyugalmi potenciálja 5,4 mmol/l extracelluláris K+-koncentráció mellett körülbelül -84 mV. A K+-koncentráció 16,2 mmol/l-re emelése a nyugalmi potenciált -60 mV-ra emeli, egy olyan szintre, amelyen az izomrostok a szokásos ingerekre ingerelhetetlenek. Amikor a nyugalmi potenciál megközelíti a -50 mV-ot, a nátriumcsatornák inaktiválódnak, ami a szívműködés diasztolés leállásához vezet. A membrán inaktivációs kapuk, vagy h Na+ kapuk feszültségfüggőek. Minél kevésbé negatív a membránfeszültség, annál több h kapu hajlamos a záródásra. Ha a részleges depolarizációt egy fokozatos folyamat, például az extracelluláris K+ szintjének emelése hozza létre, akkor a kapuknak bőven van idejük bezáródni, és ezáltal inaktiválni a Na+ csatornák egy részét. Amikor a sejt részlegesen depolarizálódik, a Na+ csatornák közül sok már inaktiválva van, és ezeknek a csatornáknak csak egy töredéke áll rendelkezésre a befelé irányuló Na+ áram vezetésére a 0. fázisú depolarizáció során.
A szív leállítására két másik kation, a Na+ és a Ca2+ használata is használható. Az extracelluláris Na+ eltávolításával a perfuzátból a szív nem fog verni, mivel az akciós potenciál az extracelluláris Na+ ionoktól függ. A Na+ eltávolítása azonban nem változtatja meg a sejt nyugalmi membránpotenciálját. Hasonlóképpen, az extracelluláris Ca2+ eltávolítása csökkent összehúzódási erőt és végül diasztolés leállást eredményez. Az alacsony alacsony oldatra példa a hisztidin-triptofán-ketoglutarát. Ezzel szemben az extracelluláris Ca2+ koncentráció növelése fokozza a kontraktilis erőt. A Ca2+-koncentráció elég magas szintre emelése szívmegállást eredményez a szisztoléban. Ezt a sajnálatos, visszafordíthatatlan eseményt “kőszív”-nek vagy rigornak nevezik.
A legtöbb kardioplegikus stratégia másik kulcsfontosságú összetevője a hipotermia. Ezt egy másik eszközként alkalmazzák, hogy tovább csökkentsék a szívizom anyagcseréjét az iszkémiás időszakokban. A Van ‘t Hoff-egyenlet alapján kiszámítható, hogy a hőmérséklet minden 10 °C-os csökkenésével az oxigénfogyasztás 50%-kal csökken. Ez a Q10 hatás kémiai szívmegállással kombinálva 97%-kal csökkentheti a szívizom oxigénfogyasztását (MVO2).
A hideg kardioplegiát az aorta gyökéren keresztül juttatják a szívbe. A szív vérellátása az aorta gyökérből a koszorúereken keresztül történik. A diasztolés kardioplegia biztosítja, hogy a szív ne használja fel az értékes energiaraktárakat (adenozin-trifoszfát). Ehhez az oldathoz általában 0 és 100% között változó mennyiségben adnak vért. A vér pufferként működik, és az iszkémia alatt is tápanyagokkal látja el a szívet.
Amint a szívereken végzett beavatkozás (koszorúér-bypass-grafting) vagy a szíven belüli beavatkozás, mint például billentyűcsere vagy veleszületett szívhiba korrekciója stb. befejeződik, a keresztbilincset eltávolítják és a szív izolálását megszüntetik, így a szív normális vérellátása helyreáll, és a szív újra elkezd verni.
A hideg folyadék (általában 4 °C-on) biztosítja, hogy a szív lehűljön 15-20 °C körüli hőmérsékletre, így lelassul a szív anyagcseréje, és ezáltal megakadályozza a szívizom károsodását. Ezt tovább fokozza a magas káliumtartalmú kardioplegiai komponens.
Amikor az oldatot az aorta gyökerébe vezetik (a distalis aortán a szisztémás keringés korlátozása érdekében aorta-keresztbilincset alkalmazva), ezt antegrád kardioplegiának nevezik. Ha a koszorúér-szinuszba vezetik be, azt retrográd kardioplegiának nevezik.
Míg a kereskedelemben többféle kardioplegikus oldat is kapható; nincsenek egyértelmű előnyei egyik kardioplegikus oldatnak a másikkal szemben. Egyes kardioplegiák, mint például a del Nido vagy a hisztidin-triptofán-ketoglutamát oldatok előnyben vannak a vérrel és más kristalloid kardioplegiákkal szemben, mivel rövid szívműtétek során csak egyszer kell beadni őket, szemben a vér és más kristalloidok által igényelt többszöri beadással.