FUNDAMENTO: O pré-condicionamento isquêmico é um método que prepara e protege a célula para suportar um período de isquemia prolongada com menor dano celular possível. OBJETIVO: Avaliar a influência do pré-condicionamento isquêmico na contratilidade ventricular esquerda durante a cirurgia de revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea. MÉTODO: Quarenta pacientes com indicação para revascularização do miocárdio foram randomizados em dois grupos, com e sem pré-condicionamento isquêmico. O pré-condicionamento isquêmico foi obtido realizando a oclusão coronária por dois minutos e liberação do fluxo sanguíneo por um minuto, sendo realizados dois ciclos. A contratilidade ventricular esquerda foi avaliada por meio de Doppler pulsado da aorta torácica descendente (Hemosonic 100). As medidas da aceleração do fluxo sanguíneo na aorta foram obtidas antes do início do procedimento, após o posicionamento do coração e com cinco e dez minutos de oclusão coronária. RESULTADOS: No início do procedimento, a aceleração do fluxo foi de 9,37 ± 2,9m/s² no grupo com pré-condicionamento, e de 12,5 ± 3,1 m/s² no grupo sem pré-condicionamento (p = 0,23). Após o posicionamento do coração foi de 8,47 ± 3,3 e 8,31 ± 3,6 m/s² (p=0,96); com cinco minutos foi de 8,7 ± 4,1 e 7,94 ± 2,9 m/s² (p = 0,80); e com dez minutos foi de 9,2 ± 4,5 e 7,98 ± 3,4 m/s² (p=0,71), respectivamente. No entanto, o comportamento da contratilidade ventricular foi diferente ao longo do tempo. No grupo pré-condicionado houve manutenção da contratilidade ventricular em relação ao início do procedimento (p = 0,52), enquanto que no grupo sem pré-condicionamento houve redução da contratilidade ventricular (p = 0,0034). CONCLUSÕES: O Pré-condicionamento isquêmico evitou a redução da contratilidade ventricular esquerda durante a realização da revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea.
ARTIGO ORIGINAL
CIRURGIA CARDÍACA - ADULTOS
Hospital Bandeirantes em São Paulo, São Paulo, SP, Brasil
RESULTADOS: No início do procedimento, a aceleração do fluxo foi de 9,37 ± 2,9m/s2 no grupo com pré-condicionamento, e de 12,5 ± 3,1 m/s2 no grupo sem pré-condicionamento (p = 0,23). Após o posicionamento do coração foi de 8,47 ± 3,3 e 8,31 ± 3,6 m/s2 (p=0,96); com cinco minutos foi de 8,7 ± 4,1 e 7,94 ± 2,9 m/s2 (p = 0,80); e com dez minutos foi de 9,2 ± 4,5 e 7,98 ± 3,4 m/s2 (p=0,71), respectivamente. No entanto, o comportamento da contratilidade ventricular foi diferente ao longo do tempo. No grupo pré-condicionado houve manutenção da contratilidade ventricular em relação ao início do procedimento (p = 0,52), enquanto que no grupo sem pré-condicionamento houve redução da contratilidade ventricular (p = 0,0034).
O pré-condicionamento isquêmico (PCI) é definido como breves períodos de isquemia, intercalados com reperfusão, que antecedem um período de isquemia sustentada. Esse procedimento é realizado com o objetivo de preparar e proteger a célula para eventuais danos causados por um período de isquemia prolongada1.
Vários autores vêm demonstrando esse efeito protetor do pré-condicionamento isquêmico nos diversos tecidos do organismo2-5.
No miocárdio, esse efeito vem sendo estudado clinicamente e constatado que pacientes com sintomas de angina apresentam melhor evolução e menor mortalidade durante um episódio de infarto do miocárdio, quando comparados com aqueles que eram assintomáticos antes do mesmo evento6.
A cirurgia de revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea representa, desde a década de 19807, uma alternativa terapêutica efetiva no tratamento da insuficiência coronária, e vem sendo utilizada rotineiramente por vários serviços, com vantagens em relação à cirurgia convencional nos pacientes com graves morbidades clínicas no pré-operatório8,9.
Além disso, apresenta como característica da técnica operatória a necessidade de breves períodos de oclusão coronária para a realização da anastomose vascular10.
Aproveitando essa característica técnica, realizamos um estudo clínico randomizado com o objetivo de avaliar a influência do pré-condicionamento isquêmico na contratilidade ventricular esquerda durante a revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea.
Este estudo foi analisado e aprovado pelo comitê de ética médica do Hospital Bandeirantes em São Paulo.
Quarenta pacientes com indicação para tratamento cirúrgico da insuficiência coronária foram submetidos à revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea. Esses pacientes foram randomizados em dois grupos, com e sem pré-condicionamento isquêmico.
Vinte e sete pacientes eram do sexo masculino e 13 do sexo feminino, a idade variou de 40 a 88 anos, com média de 66,7 anos.
Todos os pacientes apresentavam angina estável, fazendo uso de beta-bloqueador, nitrato e ácido acetilsalisílico (AAS), sendo que o AAS foi suspenso cinco dias antes da operação. As características clínicas pré-operatórios estão apresentadas na
Em todos os pacientes a artéria torácica interna esquerda foi utilizada para revascularizar a artéria interventricular anterior (descendente anterior). A coronária direita e os ramos marginais da artéria circunflexa foram revascularizados com enxertos de veia safena magna.
Somente o território da artéria interventricular anterior foi submetido ao pré-condicionamento isquêmico.
Após a monitorização do paciente e a pré-oxigenação, a indução anestésica foi realizada com sufentanil até a dose de 0,5μg/kg e propofol até a perda dos reflexos. O relaxamento muscular foi obtido com brometo de pancurônio (0,1 a 0,2mg/kg ou atracúrio 0,5mg/kg).
Após a esternotomia e dissecação da artéria torácica interna esquerda, estávamos prontos para iniciar a revascularização do miocárdio.
Os dois grupos foram estabilizados hemodinamicamente através do uso de volume e/ou drogas vasoativas antes do início do procedimento. Dessa forma, os dois grupos apresentavam as mesmas condições hemodinâmicas quanto à pressão arterial, volemia e frequência cardíaca.
Em todos os pacientes, o coração foi posicionado através de pontos aplicados no pericárdio e tracionados para exposição da artéria interventricular anterior. O estabilizador a vácuo octopus foi sempre utilizado, além do garroteamento proximal da artéria interventricular anterior para interrupção do fluxo sanguíneo e, com isso, realizar a anastomose da artéria torácica interna esquerda com a artéria coronária.
Padronizamos como método de pré-condicionamento isquêmico a oclusão da artéria interventricular anterior proximalmente por um período de dois minutos, seguido da abertura dessa artéria por um minuto. Realizamos dois ciclos com essa sistemática e após isso iniciávamos a anastomose.
A avaliação da contratilidade ventricular esquerda foi realizada através da mensuração da aceleração do fluxo sanguíneo na aorta torácica descendente. Para isso, utilizamos um método não invasivo; Doppler pulsátil da aorta torácica descendente obtido pelo aparelho transesofágico Hemosonic 100.
Após a indução anestésica, foram introduzidos por via oral transdutores de Ecografia e Doppler, posicionados para obter o fluxo da aceleração do sangue na aorta torácica descendente (
Por meio dessa aceleração (Acc) do sangue na aorta descendente, tínhamos a análise da função do ventrículo esquerdo durante o procedimento.
Essas medidas foram realizadas em quatro momentos: no início do procedimento, após o posicionamento do coração, com cinco minutos e com dez minutos de garroteamento da artéria coronária nos dois grupos.
A análise das variáveis qualitativas nos dois grupos foi realizada através do teste Qui quadrado ou teste exato de Fisher. A comparação das variáveis quantitativas entre os dois grupos, nos momentos estudados, foi realizada com o teste não paramétrico de Mann-Whitney. Para se avaliar o comportamento dos grupos ao longo do tempo, foi utilizado o teste não paramétrico de Friedman (análise de variância). Em todos os testes considerou-se p < 0,05 como valor de significância.
Não houve mortalidade nesta série, assim como não tivemos complicações no pós-operatório hospitalar. O número de enxertos realizados foi semelhante nos dois grupos: 2,2 enxertos/paciente no grupo PCI e 2,1 no grupo sem PCI (ns).
Na análise do fluxo sanguíneo aórtico, observamos que a aceleração (Acc), no início do procedimento e antes do posicionamento do coração, no grupo com pré-condicionamento isquêmico (PCI) foi de 9,37 ± 2,9 m/s2, e no grupo sem pré-condicionamento (s/PCI) foi de 12,5 ± 3,1 m/s2 (ns) (
Quando realizamos o posicionamento ("tombo") do coração para o início das anastomoses, a Acc foi de 8,47 ± 3,3 m/s2 no grupo PCI, e de 8,31 ± 3,3 m/s2 no grupo s/ PCI (ns) (
Durante a realização das anastomoses, a aceleração (Acc) com cinco e dez minutos de garroteamento coronário não apresentou diferenças de comportamento nos grupos com e sem pré-condicionamento, conforme observamos nos
Embora não tenha ocorrido diferença entre os grupos nos quatro momentos quanto à aceleração do fluxo sanguíneo, constatamos que o comportamento foi diferente, entre os grupos, ao longo do tempo.
No grupo em foi realizado o pré-condicionamento isquêmico, houve manutenção da aceleração do fluxo sanguíneo na aorta descendente, enquanto que no grupo em que não foi realizado o pré-condicionamento isquêmico, houve redução significante desse fluxo sanguíneo ao longo do tempo (
Na
Com PCI: Com precondicionamento isquêmico; Sem PCI: Sem precondicionamento isquêmico; I: início; T: posicionamento do coração (Tombo), 5': cinco minutos de oclusão coronária, 10': dez minutos de oclusão coronária. Com PCI X sem PCI: comparação entre os dois grupos em cada momento.
No presente estudo, observamos que no grupo em que foi realizado o pré-condicionamento isquêmico houve manutenção da aceleração do fluxo sanguíneo na aorta durante o procedimento cirúrgico, denotando sustentação da contratilidade miocárdica, enquanto que nos pacientes em que não foi realizado o pré-condicionamento, houve redução significativa da aceleração do fluxo sanguíneo.
Os primeiros estudos sobre o pré-condicionamento foram realizados com análises do músculo cardíaco1. Neely e Grotyohann1 mostraram experimentalmente que períodos curtos de isquemia, antes de uma isquemia miocárdica sustentada, produzem um efeito protetor contra a lesão de isquemia e reperfusão.
No entanto, foi Murry e cols.11 que documentaram o efeito protetor do pré-condicionamento isquêmico no miocárdio de cães e difundiram o termo pré-condicionamento.
Posteriormente, vários órgãos e tecidos em que o pré-condicionamento pode ser aplicado foram estudados, assim como seus benefícios protetores na preservação da integridade celular2-5,12-17.
São vários os mecanismos envolvidos no fenômeno do pré-condicionamento isquêmico.
A isquemia induz a liberação de mediadores químicos que estimulam receptores de canais de potássio ATP-sensíveis na membrana mitocondrial, levando à redução local de Ca++ e ao aumento na produção de ATP. Alguns desses mediadores são: adenosina, opióides, bradicinina, fatores endoteliais e radicais livres18. A manutenção dos níveis de ATP e fosfato de creatina associado à redução do consumo energético pela célula parece ser um dos efeitos do pré-condicionamento na respiração celular14,19-21.
Além disso, parece haver, durante os períodos de isquemia do pré-condicionamento, uma diminuição dos depósitos de glicogênio e uma diminuição da glicólise no período de isquemia sustentada22. Essa característica, associada à lavagem dos catabólitos nos períodos de reperfusão do PCI, conduz a um menor acúmulo de lactato e íons hidrogênio (H+), diminuindo a velocidade da progressão da acidose isquêmica14.
Na cardiologia clínica, cada vez mais se difunde o conceito protetor da angina pré-infarto, esse aparente paradoxo é uma das observações clínicas que mais reflete o efeito protetor do pré-condicionamento isquêmico.
Metade dos pacientes vítimas de infarto do miocárdio tem sintomas de angina precedendo o infarto. Vários autores chamam à atenção para a melhor evolução hospitalar com menor mortalidade e melhor preservação da função ventricular nos pacientes com infarto do miocárdio que tinham angina prévia6,23,24.
O tratamento cirúrgico da insuficiência coronária, especificamente na revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea, que necessita obrigatoriamente da oclusão coronária para realização das anastomoses vasculares, tem no conceito do pré-condicionamento isquêmico um vasto campo de pesquisa e condição de aplicabilidade imediata dos possíveis benefícios.
Laurikka e cols.25 aplicaram o conceito de pré-condicionamento isquêmico em 32 pacientes que foram submetidos à revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea. Esses pacientes foram randomizados em dois grupos, com e sem pré-condicionamento. No grupo pré-condicionado houve menor liberação enzimática no pós-operatório e melhor recuperação do trabalho do ventrículo esquerdo avaliado com cateter de Swang-Ganz.
Wu e cols.26 randomizaram 40 pacientes submetidos à revascularização do miocárdio com e sem pré-condicionamento isquêmico, sendo dois ciclos de dois minutos de isquemia e três de reperfusão. Houve redução do índice cardíaco e dos trabalhos dos ventrículos direito e esquerdo nas primeiras seis horas de pós-operatório no grupo sem pré-condicionamento. Os autores não observaram diferenças nos níveis de CKMB, troponina I, lactato e mioglobina nos dois grupos.
Em nosso meio, estudos realizados aplicando o pré-condicionamento isquêmico, através do pinçamento intermitente da aorta em cirurgias com circulação extracorpórea, demonstraram menor liberação de CKMB e roponina I27,28.
Além dos aspectos hemodinâmicos e enzimáticos, observou-se a redução de arritmias supraventriculares e ventriculares no pós-operatório com o uso do pré-condicionamento isquêmico29.
A avaliação do débito cardíaco e da contratilidade ventricular esquerda habitualmente é realizada através do cateter de Swang-Ganz, que é utilizado na maioria das vezes no pós-operatório para adequada avaliação das condições hemodinâmicas do paciente. Contudo, no intraoperatório, esse método da avaliação do débito cardíaco pode ser influenciado, e até dificultado, pelo posicionamento e manipulação do coração, que poderia causar o deslocamento desse cateter e dificultar as análises do débito cardíaco, além de ser um método invasivo.
Por essas razões, para avaliar a influência do pré-condicionamento isquêmico na contratilidade ventricular, utilizamos um método não invasivo para identificar as possíveis alterações hemodinâmicas durante a cirurgia sem circulação extracorpórea.
O Hemosonic 100, através da Doppler ecografia, mede a aceleração máxima do fluxo sanguíneo na aorta, que é um parâmetro da contratilidade miocárdica que se correlaciona com o índice de dp/dt do ventrículo esquerdo obtido no estudo hemodinâmico30.
Sabbah e cols.31 avaliaram pela ecografia a aceleração do fluxo sanguíneo na aorta em três grupos de pacientes, e compararam com a fração de ejeção obtida durante estudo hemodinâmico através da ventriculografia esquerda. No primeiro grupo, com fração de ejeção maior que 60%, o pico de aceleração foi de 19 ± 5 m/s2; no segundo, com fração de ejeção entre 41% e 60%, foi de 12 ± 2 m/s2; e no terceiro grupo, com fração de ejeção menor que 40%, o pico de aceleração foi de 8 ± 2 m/s2. Isso demonstra a correlação linear entre a aceleração do fluxo sanguíneo na aorta e a fração de ejeção, que os autores concluem ser um método eficaz para avaliação não invasiva da contratilidade ventricular esquerda.
Quando analisamos os dois grupos (com e sem PCI), momento a momento, não encontramos diferenças na função ventricular, no entanto, os grupos apresentam comportamentos diferentes ao longo do tempo.
Observamos que no grupo pré-condicionado houve manutenção dos valores de aceleração do sangue na aorta, entre o início e o final do procedimento, enquanto que no grupo controle, ocorreu uma redução significativa.
Provavelmente, como os dois grupos são constituídos de pacientes com função ventricular esquerda preservada não foi possível identificar diferenças nos grupos em momentos específicos. Contudo, essa diferença poderia ser maior nos pacientes com disfunção ventricular, e ainda que isso não ocorra, a manutenção das condições iniciais e a não redução da função ventricular já justificariam a aplicação do método.
Além do mais, quando fazemos o pré-condicionamento, estamos também avaliando a tolerância à oclusão coronária. Embora não tenha ocorrido nesta série, alguns pacientes podem apresentar supradesnivelamento de ST, ou mesmo bloqueio atrioventricular, e necessitar conversão para circulação extracorpórea de emergência.
Outro aspecto que pode influenciar os resultados é a variação anatômica das artérias coronárias. Algumas vezes a artéria descendente anterior é praticamente única na parede anterior ou emite ramos diagonais mais distais, que ficam envolvidos na região que foi garroteada; outras vezes existem ramos diagonais proximais não envolvidos na oclusão coronária, e esses ramos diagonais permanecem perfundindo parte da parede anterior. Essa variação anatômica poderia determinar uma heterogeneidade na área de pré-condicionamento, e eventualmente influenciar na contratilidade ventricular esquerda.
O pré-condionamento isquêmico evitou a redução da contratilidade ventricular esquerda durante a realização da revascularização do miocárdio sem circulação extracorpórea.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Luís Roberto Gerola Rua dos Otonis, 880/81 - Vila Clementino 04025-002 - São Paulo, SP, Brasil E-mail:
Artigo recebido em 24/08/08; revisado recebido em 08/10/08; aceito em 12/11/08.
BACKGROUND: Ischemic preconditioning is a method that prepares and protects cells to tolerate a long period of ischemia with the least possible injury. OBJECTIVES: Evaluate the influence of ischemic preconditioning over left ventricular function during off-pump myocardial revascularization. METHOD: Forty patients with clinical indication for off-pump myocardial revascularization were randomized in two groups, with or without ischemic preconditioning. Ischemic preconditioning was carried out by performing coronary occlusion for two minutes and releasing blood flow for one minute; two cycles were performed. Left ventricular contractility was evaluated through transesophageal Doppler by measuring blood flow acceleration in the descending aorta - Hemosonic 100. The acceleration measurements were performed at the start of the surgery, after heart positioning and five and ten minutes after coronary occlusion. RESULTS: There was no significant difference in left ventricular contractility between the two groups. At the beginning of the procedure flow acceleration was 9.37 ± 2.9m/s² in the preconditioning group and 12.5 ± 3.1 m/s² in no-preconditioning group (p = 0.23); after positioning of heart, it was 8.47 ± 3.3 and 8.31 ± 3.6 m/s² (p = 0.96); after five minutes - 8.7 ± 4.1 and 7.94 ± 2.9 m/s² (p = 0.80); and after ten minutes - 9.2 ± 4.5 and 7.98 ± 3.4 m/s² (p = 0.71). However, contractility evolution was different throughout time in each group. The preconditioning group maintained left ventricular contractility during the entire procedure, since the beginning (0.52), while the group without ischemic preconditioning presented reduction in left ventricular contractility (p = 0.0034). CONCLUSION: Ischemic preconditioning prevented the decrease in left ventricular contractility during off-pump myocardial revascularization surgery.
Hospital Bandeirantes em São Paulo, São Paulo, SP - Brazil
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The ischemic pre-conditioning (IPC) is defined as brief periods of ischemia, intercalated with reperfusion, that precede a period of sustained ischemia. This procedure is carried out with the objective of preparing and protecting the cell for eventual damage caused by a prolonged period of ischemia1.
Several authors have demonstrated this protective effect of ischemic pre-conditioning in several body tissues2-5.
In the myocardium, this effect has been clinically studied and it has been verified that patients with angina symptoms presented a better evolution and lower mortality during a myocardial infarction episode, when compared to those that were asymptomatic before the same event6.
The off-pump myocardial revascularization surgery represents, since the 1980s7, an effective therapeutic alternative in the treatment of coronary failure and it has been regularly used by several Services, presenting advantages in comparison to the conventional surgery in patients with severe clinical morbidities in the preoperative period8,9.
Additionally, it presents as characteristic of the operative technique, the need for brief periods of coronary occlusion to perform the vascular anastomosis10.
Taking advantage of this technical characteristic, we carried out a randomized clinical study with the objective of evaluating the influence of ischemic pre-conditioning on left ventricular contractility during off-pump myocardial revascularization surgery.
This study was assessed and approved by the Medical Ethics Committee of Hospital Bandeirantes in Sao Paulo.
Forty patients who had received an indication for the surgical treatment of coronary failure were submitted to off-pump myocardial revascularization surgery. These patients were randomized in two groups, with and without ischemic pre-conditioning. Twenty-seven patients were males and 13 were females; aged ranged from 40 to 88 years, with a mean age of 66.7 years. All patients presented stable angina and used beta-blockers, nitrates and acetylsalicylic acid (ASA); the latter was withdrawn five days before the surgery. The preoperative clinical characteristics are shown in
The left internal thoracic artery was used in all patients to revascularize the anterior interventricular artery (anterior descending artery). The right coronary artery and the marginal branches of the circumflex artery were revascularized with grafts from the magna saphena vein.
Only the territory of the anterior interventricular artery was submitted to ischemic pre-conditioning.
After patient monitoring and pre-oxygenation, the anesthetic induction was performed with sufentanil up to a dose of 0.5μg/kg and propofol until loss of reflexes was achieved. Muscular relaxation was obtained with pancuronium bromide (0.1 to 0.2mg/kg or atracurium, 0.5mg/kg).
After sternotomy and dissection of the left internal thoracic artery, the surgical team was ready to perform the myocardial revascularization. The two groups were stabilized hemodynamically through the use of volume and/or vasoactive drugs before the start of the procedure. Therefore, the two groups presented the same hemodynamic conditions regarding blood pressure, volemia and heart rate. The heart was positioned in all patients through stitches applied to the pericardium and submitted to traction to expose the anterior interventricular artery. The Octopus vacuum stabilizer was always used, in addition to proximal snaring of the anterior interventricular artery to interrupt blood flow and, therefore, perform the anastomosis of the left internal thoracic artery with the coronary artery.
The proximal snaring of the anterior interventricular artery for a period of two minutes, followed by the opening of this artery for one minute, was standardized as the ischemic pre-conditioning method. Two cycles were performed using this system and then the anastomosis was initiated.
The evaluation of the left ventricular function was carried out through the measurement of the blood flow acceleration in the descending thoracic aorta. That was accomplished using a non-invasive method: a pulsed Doppler of the descending thoracic aorta obtained through a transesophageal equipment (Hemosonic 100).
After the anesthetic induction, the echography and Doppler transducers were introduced by oral route and positioned to obtain the blood flow acceleration in the descending thoracic aorta (
The analysis of the qualitative variables in the two groups was carried out through the Chi-square test or Fisher's exact test. The comparison of the quantitative variables between the two groups at the studied moments was carried out with the non-parametric Mann-Whitney test. To evaluate the behavior of the groups throughout time, the non-parametric Friedman's test (analysis of variance) was used. A p value < 0.05 was considered significant for all tests.
There was no mortality in this series, as well as no complications in the postoperative hospital period. The number of performed grafts was similar in the two groups: 2.2 grafts/patient in the group with IPC and 2.1 grafts/patient in the group without IPC (ns).
The analysis of the aortic blood flow showed that the acceleration (Acc) at the start of the procedure and before the positioning of the heart in the group with IPC was 9.37 ± 2.9 m/s2, and 12.5 ± 3.1 m/s2 (ns) in the group without IPC (
During the anastomoses, the Acc with 5 and 10 minutes of coronary snaring did not show any difference in the groups with and without IPC, as shown in
The group that received IPC presented maintenance of the blood flow Acc in the descending aorta, whereas the group without IPC presented a significant decrease in the blood flow throughout time (
The present study shows that the group that underwent ischemic pre-conditioning maintained the blood flow Acc in the aorta during the surgical procedure, demonstrating sustained myocardial contractility, whereas the patients that did not undergo IPC presented a significant decrease in the blood flow acceleration.
The first studies on pre-conditioning were carried out with analyses of the cardiac muscle1. Neely & Grotyohann1 showed experimentally that short periods of sustained myocardial ischemia produced a protective effect against ischemia and reperfusion lesions. However, it was Murry t al11 that documented the protective effect of IPC in the myocardium of dogs and disseminated the term "pre-conditioning".
Subsequently, several organs and tissues to which the pre-conditioning could be applied were studied, as well as its protective benefits in the preservation of cellular integrity2-5,12-17. Several mechanisms are involved in the phenomenon of ischemic pre-conditioning.
The ischemia induces the release of chemical mediators that stimulate ATP-sensitive potassium channel receptors on the mitochondrial membrane, leading to the local decrease of Ca++ and the increase in the production of ATP. Some of these mediators are: adenosine, opioids, bradykinin, endothelial factors and free radicals18. The maintenance of ATP and creatine-phosphate levels, associated to a decrease in the energy consumption by the cell seems to be one of the pre-conditioning effects in cell respiration14,19-21. Additionally, there seems to be a decrease in the glycogen deposits during the ischemia periods of pre-conditioning, as well as a decrease in glycolysis during the sustained ischemia period22. This characteristic, associated with the catabolite washout during the reperfusion periods of the IPC, lead to a lower accumulation of lactate and hydrogen ions (H+), decreasing the velocity of ischemic acidosis progression14.
In clinical cardiology, the protective concept of pre-infarction angina is increasingly disseminated; this apparent paradox is one of the clinical observations that best reflects the protective effect of ischemic pre-conditioning.
Half of the patients that are victims of myocardial infarction have angina symptoms preceding the infarction. Several authors have pointed out a better hospital evolution with lower mortality and better preservation of ventricular function in patients with myocardial infarction that presented previous angina symptoms6,23,24.
The surgical treatment of coronary failure, specifically in off-pump myocardial revascularizations, which obligatorily needs coronary occlusion for the performance of the vascular anastomoses, has in the concept of ischemic pre-conditioning a large field of research and a condition of immediate applicability of the possible benefits.
Laurikka et al25 applied the concept of IPC to 32 patients that were submitted to off-pump myocardial revascularization. These patients were randomized in two groups, with and without IPC. The group with IPC presented lower enzymatic release in the postoperative period and better recovery of ventricular work assessed by the Swan-Ganz catheter.
Wu et al26 randomized 40 patients submitted to myocardial revascularization with and without IPC, with two 2-minute cycles of ischemia and three of reperfusion. There was a decrease in the cardiac index and the right and left ventricular work within the first six postoperative hours in the group without pre-conditioning. The authors did not observe any differences in the levels of CKMB, troponin I, lactate and myoglobin in the two groups.
In our country, studies carried out using the ischemic pre-conditioning through the intermittent clamping of the aorta in surgeries with extracorporeal circulation demonstrated a lower release of CKMB and troponin I27,28.
In addition to the hemodynamic and enzymatic aspects, a decrease in supraventricular and ventricular arrhythmias was observed in the postoperative period with the use of IPC29.
The assessment of the cardiac output and left ventricular contractility is usually carried out through the Swan-Ganz catheter, which is used most of the times in the postoperative period to adequately assess the patient's hemodynamic conditions. However, during the intraoperative period, this method of assessment of cardiac output can be influenced and even impaired by the positioning and manipulation of the heart, which can cause the dislocation of this catheter and hinder the analyses of cardiac output, in addition to being an invasive method. Therefore, to evaluate the influence of ischemic pre-conditioning on ventricular contractility, we used a non-invasive method to identify the possible hemodynamic alterations during the off-pump surgery.
The Hemosonic 100, through Doppler echography, measures the maximum acceleration of the aortic blood flow, which is a parameter of myocardial contractility that correlates with the dp/dt index of the left ventricle obtained at the hemodynamic study30.
Sabbah et al31 evaluated the acceleration of the aortic blood flow using echography in three groups of patients and compared it with the ejection fraction (EF) obtained during the hemodynamic study through left ventriculography. In the first group, with an EF > 60%, the peak acceleration was 19 ± 5 m/s2; in the second, with an EF between 41% and 60%, it was 12 ± 2 m/s2; and in the third group, with an EF < 40%, the peak acceleration was 8 ± 2 m/s2. That demonstrates a linear correlation between the blood flow acceleration in the aorta and the EF, which the authors concluded to be an effective, non-invasive method to evaluate left ventricular contractility.
When we analyze the two groups (with and without IPC) moment by moment, we observe no differences in ventricular function; however, the groups present different behaviors throughout time.
We observe that the group with IPC maintained the aorta blood flow acceleration values between the start and the end of the procedure, whereas the group without IPC presented a significant decrease in the acceleration.
It is likely that, as the two groups consist of patients with preserved ventricular function, it was not possible to observe differences between the groups at specific moments. However, this difference could be higher in patients with ventricular dysfunction, and even if that does not occur, the maintenance of the initial conditions and the lack of decrease in ventricular function would already justify the use of the method.
Moreover, when the pre-conditioning is applied, we are also assessing the tolerance to coronary occlusion. Although it did not occur in this series, some patients can present ST-segment elevation or even atrioventricular block and need conversion to emergency extracorporeal circulation.
Another aspect that can influence the results is the anatomical variation of the coronary arteries. Sometimes the anterior descending artery is practically the only one on the anterior wall or gives out more distal diagonal branches, which are involved in the snared region; other times, there are proximal diagonal branches that are not involved in the coronary occlusion and these diagonal branches maintain the perfusion of part of the anterior wall. These anatomical variations can determine heterogeneity in the pre-conditioning area and eventually, influence the left ventricular contractility.
The ischemic pre-conditioning prevented the decrease in the left ventricular contractility during the off-pump myocardial revascularization surgery.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any post-graduation program.