Solução cardioplégica é o meio pelo qual o miocárdio isquêmico é protegido da morte celular. Isto é conseguido pela redução do metabolismo miocárdico através da redução da carga de trabalho cardíaco e pelo uso de hipotermia.
Quimicamente, a alta concentração de potássio presente na maioria das soluções cardioplégicas diminui o potencial de repouso da membrana das células cardíacas. O potencial normal de repouso dos miócitos ventriculares é de cerca de -90 mV. Quando a cardioplegia extracelular desloca o sangue que envolve os miócitos, a tensão da membrana torna-se menos negativa e a célula despolariza-se mais rapidamente. A despolarização causa contração, o cálcio intracelular é sequestrado pelo retículo sarcoplasmático através de bombas Ca2+ dependentes de ATP, e a célula relaxa (diástole). Entretanto, a alta concentração de potássio da cardioplegia extracelular impede a repolarização. O potencial de repouso no miocárdio ventricular é de cerca de -84 mV com uma concentração extracelular de K+ de 5,4 mmol/l. Aumentar a concentração de K+ para 16,2 mmol/l eleva o potencial de repouso para -60 mV, um nível em que as fibras musculares são inexcitáveis aos estímulos comuns. Quando o potencial de repouso se aproxima de -50 mV, os canais de sódio são inativados, resultando em uma parada diastólica da atividade cardíaca. As portas de inativação de membrana, ou portas de Na+ h, são dependentes da voltagem. Quanto menos negativa a voltagem da membrana, mais portas tendem a fechar. Se a despolarização parcial é produzida por um processo gradual como a elevação do nível de K+ extracelular, então as comportas têm tempo suficiente para fechar e assim inativar alguns dos canais de Na+. Quando a célula é parcialmente despolarizada, muitos dos canais de Na+ já estão inativados, e apenas uma fração desses canais está disponível para conduzir a corrente interna de Na+ durante a despolarização da fase 0.
O uso de dois outros cátions, Na+ e Ca2+, também pode ser usado para parar o coração. Ao remover o Na+ extracelular do perfusato, o coração não irá bater porque o potencial de ação depende dos íons Na+ extracelulares. Entretanto, a remoção do Na+ não altera o potencial de repouso da membrana da célula. Da mesma forma, a remoção de Ca2+ extracelular resulta em uma diminuição da força contrátil, e eventual parada em diástole. Um exemplo de uma solução baixa é o histidina-trriptofano-ketoglutarato. Por outro lado, o aumento da concentração extracelular de Ca2+ aumenta a força contrátil. A elevação da concentração de Ca2+ para um nível suficientemente alto resulta em parada cardíaca em sístole. Este infeliz evento irreversível é referido como “coração de pedra” ou rigor.
Hipotermia é o outro componente chave da maioria das estratégias cardioplégicas. É empregado como outro meio para diminuir ainda mais o metabolismo miocárdico durante os períodos de isquemia. A equação de Van ‘t Hoff permite calcular que o consumo de oxigênio irá cair em 50% a cada 10 °C de redução na temperatura. Este efeito Q10 combinado com uma parada cardíaca química pode reduzir o consumo de oxigênio do miocárdio (MVO2) em 97%.
Cardioplegia fria é administrada ao coração através da raiz da aorta. O suprimento de sangue para o coração surge da raiz da aorta através das artérias coronárias. A cardioplegia em diástole assegura que o coração não gasta as valiosas reservas de energia (trifosfato de adenosina). O sangue é normalmente adicionado a esta solução em quantidades variáveis de 0 a 100%. O sangue actua como tampão e também fornece nutrientes ao coração durante a isquemia.
Apois do procedimento nos vasos cardíacos (cirurgia de revascularização do miocárdio) ou no interior do coração, como a substituição da válvula ou a correcção de um defeito congénito do coração, etc. O coração é removido, a pinça cruzada é removida e o isolamento do coração é terminado, assim o suprimento normal de sangue para o coração é restaurado e o coração começa a bater novamente.
O fluido frio (geralmente a 4°C) assegura que o coração esfrie a uma temperatura de cerca de 15-20°C, retardando assim o metabolismo do coração e evitando assim danos ao músculo cardíaco. Isto é ainda aumentado pelo componente cardioplegia que é elevado em potássio.
Quando a solução é introduzida na raiz da aorta (com uma pinça cruzada aórtica na aorta distal para limitar a circulação sistêmica), isto é chamado de cardioplegia anterógrada. Quando introduzida no seio coronário, chama-se cardioplegia retrógrada.
Aquando existem várias soluções cardioplégicas comercialmente disponíveis, não há vantagens claras de uma solução cardioplégica sobre outra. Algumas cardioplegias, tais como del Nido ou Histidina-Triptofano – Ketoglutamato, oferecem uma vantagem sobre o sangue e outras cardioplegias cristalóides, pois requerem apenas uma administração durante cirurgias cardíacas de curta duração, em comparação com os múltiplos batimentos exigidos pelo sangue e outros cristalóides.