RU2226093C1

RU2226093C1 - "infusol" cardioplegic solution

Info

Publication number: RU2226093C1
Application number: RU2002129343/15A
Authority: RU
Inventors: О.И. Писаренко; И.М. Студнева; В.С. Шульженко
Original assignee: Российский кардиологический научно-производственный комплекс Министерства здравоохранения РФ
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-03-27

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: the present innovation deals with elaborating the formulas of solutions applied in conducting the so-called "open heart" operations. Polyionic buffer cardioplegic solution has got osmolarity of 350±5 mOsm, contains sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, potassium asparaginate, magnesium asparaginate, mannitol, trisamine and water for injections at the following ratio of components, weight%: sodium chloride 0.63-0.77, potassium chloride 0.027-0.033, magnesium hexachloride 0.18-0.22, calcium hexachloride 0.009-0.011, potassium semi-water asparaginate 0.20-0.24, magnesium tetraasparaginate 0.17-0.19, mannitol 0.32-0.38, trisamine 0.05-0.07, water for injections the rest, moreover, pH of solution corresponds to 7,6±0,1 at 22 C. Composition of "Infusol" provides sufficient improvement in restoring the function and metabolism of heart at reperfusion after stoppage of artificial circulation. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg, 7 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины и предназначено для использования при операциях на “открытом” сердце в условиях искусственного кровообращения.The invention relates to medicine and is intended for use in operations on the “open” heart in cardiopulmonary bypass.

Традиционно применяемые в кардиохирургии кардиоплегические растворы не полностью предотвращают метаболические и структурные изменения, развивающиеся в миокарде при ишемии и последующей реперфузии. Следствием этого является сниженное восстановление насосной функции сердца при возобновлении кровообращения, которое осложняется возникновением реперфузионных аритмий и развитием сердечной недостаточности. Поэтому разработка препаратов, способных уменьшить риск кардиохирургических вмешательств, является актуальной задачей современной молекулярной кардиологии.Cardioplegic solutions traditionally used in cardiac surgery do not completely prevent the metabolic and structural changes that develop in the myocardium during ischemia and subsequent reperfusion. The consequence of this is a reduced recovery of the pumping function of the heart during the resumption of blood circulation, which is complicated by the occurrence of reperfusion arrhythmias and the development of heart failure. Therefore, the development of drugs that can reduce the risk of cardiac surgery is an urgent task of modern molecular cardiology.

В настоящее время эта задача решается введением в состав кардиоплегических растворов природных антиоксидантов, естественных метаболитов, улучшающих энергетический обмен и стабилизирующих сарколемму кардиомиоцитов, а также оптимизацией ионного состава и рН растворов [1-3]. В последние годы в различных лабораториях было обнаружено, что добавление к стандартным кардиоплегическим растворам аспарагиновой кислоты или ее солей снижает развитие ишемической и реперфузионной контрактуры и улучшает восстановление работы сердца после нормотермической или гипотермической ишемии [4]. Эти полезные эффекты связаны со способностью аспарагиновой кислоты включаться в реакции образования энергии в анаэробных и аэробных условиях и таким образом улучшать энергетическое состояние ишемизированного сердца. Результатом этого является снижение потерь АТФ и накопления АМФ в ишемическом сердце и увеличение ресинтеза адениннуклеотидов и фосфокреатина при реперфузии [5, 6]. К числу наиболее изученных антиоксидантов, используемых в магний-калиевой кристаллоидной кардиоплегии, относится маннит. Его применяют как скавенджер для снижения повреждения миокарда, вызванного образованием свободных радикалов кислорода, и для обеспечения необходимой осмолярности растворов [7, 8]. Принципиально важным показателем при разработке кардиоплегических растворов является сохранение их рН и буферной емкости. Экспериментальные работы, выполненные в ряде ведущих лабораторий, продемонстрировали перспективность использования трисамина по сравнению с применением бикарбоната натрия, гистидина или имидазола для создания буферных систем в диапазоне рН 7,1-8,0 при 10-14°С [9]. Кардиоплегические растворы с трисамином предупреждают развитие внутриклеточного ацидоза и снижают нарушения ион-транспортной функции мембран ишемизированных кардиомиоцитов [10]. К числу недостатков вышеперечисленных растворов, которые отмечены в литературе, следует отнести 1) трудности, связанные с их приготовлением; 2) нестабильность химического состава и рН при длительном хранении; 3) недостаточно эффективное восстановление сократительной и насосной функции сердца после кардиоплегии; 4) ненадежную защиту ультраструктуры кардиомиоцитов.Currently, this problem is being solved by introducing natural antioxidants and natural metabolites into cardioplegic solutions that improve energy metabolism and stabilize sarcolemma of cardiomyocytes, as well as optimization of ionic composition and pH of solutions [1-3]. In recent years, various laboratories have found that the addition of aspartic acid or its salts to standard cardioplegic solutions reduces the development of ischemic and reperfusion contractures and improves cardiac recovery after normothermic or hypothermic ischemia [4]. These beneficial effects are associated with the ability of aspartic acid to be involved in energy production reactions under anaerobic and aerobic conditions and thus improve the energy state of the ischemic heart. The result is a decrease in ATP loss and AMP accumulation in the ischemic heart and an increase in the resynthesis of adenine nucleotides and phosphocreatine during reperfusion [5, 6]. Among the most studied antioxidants used in magnesium-potassium crystalloid cardioplegia is mannitol. It is used as a scavenger to reduce myocardial damage caused by the formation of oxygen free radicals and to provide the necessary osmolarity of solutions [7, 8]. A fundamentally important indicator in the development of cardioplegic solutions is the preservation of their pH and buffer capacity. Experimental work performed in a number of leading laboratories demonstrated the promise of using trisamine compared with the use of sodium bicarbonate, histidine, or imidazole to create buffer systems in the pH range 7.1–8.0 at 10–14 ° C [9]. Cardioplegic solutions with trisamine prevent the development of intracellular acidosis and reduce violations of the ion transport function of the membranes of ischemic cardiomyocytes [10]. Among the disadvantages of the above solutions, which are noted in the literature, include 1) the difficulties associated with their preparation; 2) instability of the chemical composition and pH during prolonged storage; 3) insufficiently effective restoration of contractile and pumping function of the heart after cardioplegia; 4) unreliable protection of the ultrastructure of cardiomyocytes.

Наиболее близким по составу, осмолярности и рН к кардиоплегическому раствору “Инфузол” является модифицированный раствор госпиталя Св. Томаса, содержащий трисамин [11]. Он содержит эквимолярные концентрации ионов К⁺ и Mg²⁺ (16 мМ), низкую концентрацию ионов Са²⁺ (1,2 мМ), близкие к физиологическим концентрации ионов Na⁺ и Сl^- (120 мМ и 153 мМ соответственно) и трисамин (15 мМ) для обеспечения оптимальной буферной емкости. В опытах на изолированном сердце крысы, перфузируемом по методу Лангендорфа, оценивали эффективность кардиоплегической защиты сердца с помощью этого кардиоплегического раствора, используя в качестве критериев следующие показатели: 1 - показатель изоволюмической работы сердца, выраженный произведением максимального систолического давления на частоту сердечных сокращений; 2 - выведение МВ-фракции креатинкиназы в миокардиальный отток при реперфузии; 3 - содержание высокоэнергетических фосфатов и лактата в миокарде в конце реперфузии. Использование этого раствора для остановки сердца приводило к незначительному, хотя и достоверному, улучшению показателя работы сердца (на (23±4)% по сравнению с контрольным гиперкалиевым кардиоплегическим раствором, содержащим 25 мМ хлорида калия) и не снижало выведение МВ-креатинкиназы в перфузат при реперфузии. В конце реперфузии содержание АТФ, общего фонда адениннуклеотидов, фосфокреатина и лактата в сердцах, защищенных модифицированным раствором госпиталя Св. Томаса, не отличалось от контрольных значений. Эти данные показывают, что применение модифицированного раствора госпиталя Св. Томаса в качестве кардиоплегического средства недостаточно эффективно защищает функцию и метаболизм миокарда от ишемических и реперфузионных повреждений.The closest in composition, osmolarity and pH to the cardioplegic solution “Infusol” is a modified solution of St. Thomas Hospital containing trisamine [11]. It contains equimolar concentrations of K ⁺ and Mg ^{2+ ions} (16 mM), a low concentration of Ca ^{2+ ions} (1.2 mM), close to the physiological concentrations of Na ⁺ and Cl ^- ions (120 mM and 153 mM, respectively) and trisamine ( 15 mM) for optimal buffer capacity. In experiments on an isolated rat heart perfused according to the Langendorff method, the effectiveness of cardioplegic protection of the heart using this cardioplegic solution was evaluated using the following indicators as criteria: 1 - isovolumic index of the heart, expressed as the product of maximum systolic pressure and heart rate; 2 - excretion of the MV fraction of creatine kinase into the myocardial outflow during reperfusion; 3 - the content of high-energy phosphates and lactate in the myocardium at the end of reperfusion. The use of this solution for cardiac arrest led to a slight, although significant, improvement in heart rate (by (23 ± 4)% compared to the control hyperkali cardioplegic solution containing 25 mM potassium chloride) and did not reduce the excretion of MV creatine kinase into perfusate when reperfusion. At the end of the reperfusion, the content of ATP, the total stock of adenine nucleotides, phosphocreatine and lactate in the hearts protected by a modified St. Thomas Hospital solution did not differ from the control values. These data show that the use of a modified St. Thomas Hospital solution as a cardioplegic agent does not protect the function and metabolism of the myocardium from ischemic and reperfusion injuries.

Несмотря на обилие экспериментальных данных, указывающих на целесообразность включения перечисленных соединений в солевые кардиоплегические растворы, оптимальное соотношение этих добавок и необходимость их одновременного использования остаются невыясненными.Despite the abundance of experimental data indicating the advisability of including these compounds in saline cardioplegic solutions, the optimal ratio of these additives and the need for their simultaneous use remain unclear.

Задачей настоящего изобретения является решение проблемы адекватной защиты сердца во время кардиоплегической остановки при проведении операций. Для этого нами разработан солевой кардиоплегический раствор оригинального состава “Инфузол” (Табл.1), способный существенно улучшить восстановление функции и метаболизм сердца при реперфузии после окончания искусственного кровообращения. В его состав входят компоненты, разрешенные к медицинскому применению Фармакологическим комитетом РФ.The objective of the present invention is to solve the problem of adequate protection of the heart during cardioplegic arrest during operations. For this, we developed a saline cardioplegic solution of the original composition “Infusol” (Table 1), which can significantly improve the restoration of function and heart metabolism during reperfusion after the end of cardiopulmonary bypass. It includes components approved for medical use by the Pharmacological Committee of the Russian Federation.

Кардиоплегический раствор “Инфузол” представляет собой бесцветную, прозрачную стерильную жидкость, предназначенную для использования при операциях на “открытом” сердце для его остановки и локальной перфузии при пережатии проксимального отдела аорты в условиях искусственного кровообращения.The cardioplegic solution “Infusol” is a colorless, transparent sterile fluid intended for use in open heart surgery to stop it and local perfusion when compressing the proximal aorta under extracorporeal circulation.

Исследования кардиопротекторных свойств раствора “Инфузол” проводили на изолированных сердцах крыс самцов линии Вистар массой 250-300 г по стандартной методике [5]. У наркотизированных уретаном животных (1,0-1,5 мг/г веса тела, в/б) извлекали сердца и помещали в охлажденный раствор Кребса на 30-40 с до полной остановки сокращений. Затем их ретроградно перфузировали через аорту в течение 10-15 мин раствором Кребса, насыщенным карбогеном (95% О₂ и 5% СО₂) рН 7,4±0,1 при 37°С при постоянном перфузионном давлении 60 мм рт.ст. После этого в левое предсердие вводили канюлю и переходили к перфузии в работающем режиме по Neely в течение 20 мин при постоянном давлении наполнения левого предсердия 15 мм рт.ст. и сопротивлении оттоку перфузата из левого желудочка 60 мм рт.ст. (исходное состояние). Далее проводили кардиоплегическую остановку при температуре 22°С в течение 5 мин одним из двух кардиоплегических растворов, контрольным или “Инфузолом” с постоянной объемной скоростью (15,0±1,0) мл/мин на 1 г влажной ткани сердца. В качестве контрольного кардиоплегического раствора использовали модифицированный раствор госпиталя Св. Томаса [11], состав которого приведен в Табл.2. После 5-минутной кардиоплегической перфузии сердца подвергали 40-минутной нормотермической тотальной ишемии. По окончании ишемии сердца реперфузировали в работающем режиме буфером Кребса 30 мин при 37°С с одновременным мониторированием физиологических показателей.The cardioprotective properties of the Infuzol solution were studied on isolated hearts of rats of Wistar males weighing 250-300 g according to the standard method [5]. In animals anesthetized with urethane (1.0-1.5 mg / g body weight, ip), hearts were removed and placed in a chilled Krebs solution for 30-40 s until the contractions were completely stopped. Then they were retrograde perfused through the aorta for 10-15 minutes with a Krebs solution saturated with carbogen (95% O ₂ and 5% CO ₂ ) pH 7.4 ± 0.1 at 37 ° C at a constant perfusion pressure of 60 mm Hg. After that, a cannula was inserted into the left atrium and transferred to perfusion in the working mode according to Neely for 20 min at a constant filling pressure of the left atrium of 15 mm Hg. and resistance to outflow of perfusate from the left ventricle 60 mm RT.article (the initial state). Then, a cardioplegic stop was performed at a temperature of 22 ° C for 5 min using one of two cardioplegic solutions, control or “Infusol” with a constant volumetric rate (15.0 ± 1.0) ml / min per 1 g of moist heart tissue. As a control cardioplegic solution used a modified solution of St. Thomas Hospital [11], the composition of which is given in Table 2. After 5 minutes of cardioplegic perfusion, the hearts were subjected to 40 minutes of normothermic total ischemia. At the end of ischemia, the hearts were reperfused in an operating mode with Krebs buffer for 30 min at 37 ° С with simultaneous monitoring of physiological parameters.

Среднее перфузионное давление в аорте, давление в полости левого желудочка регистрировали при помощи тензометрических датчиков Р50, монитора SP 1405 и регистратора SP2010 Gould Statham. Аортальный объем и коронарный поток измеряли мерным цилиндром. На основании этих показателей рассчитывали минутный и ударный объемы сердца, его работу - произведение минутного объема на среднее перфузионное давление. Интенсивность сократительной функции сердца характеризовали произведением развиваемого левым желудочком давления на частоту сердечных сокращений. Сопротивление коронарных сосудов оценивали как отношение среднего перфузионного давления к коронарному потоку.Average perfusion pressure in the aorta, pressure in the cavity of the left ventricle was recorded using strain gauges P50, monitor SP 1405 and recorder SP2010 Gould Statham. Aortic volume and coronary flow were measured with a graduated cylinder. Based on these indicators, the cardiac and cardiac output volumes were calculated; its work is the product of the cardiac output by the average perfusion pressure. The intensity of the contractile function of the heart was characterized by the product of the pressure developed by the left ventricle on the heart rate. Coronary vascular resistance was evaluated as the ratio of mean perfusion pressure to coronary flow.

В конце реперфузии сердца замораживали щипцами Волленбергера, охлажденными в жидком азоте. Замороженную ткань гомогенизировали в холодной 6%-ной HClO₄, белки осаждали центрифугированием, супернатанты нейтрализовали до рН 7,4 [5, 6]. Энергетическое состояние реперфузированного сердца характеризовали содержанием в безбелковых тканевых экстрактах АТФ, фосфокреатина (ФКр), креатина (Кр) и лактата, которые определяли стандартными энзиматическими и колориметрическими методами [6, 12]. Сухой вес ткани определяли взвешиванием части осадка после экстракции HClO₄ и высушивания при 110°С в течение ночи. Содержание метаболитов выражали в микромолях на 1 г сухого веса. Статистическую обработку результатов проводили с помощью двустороннего t-критерия Стъюдента.At the end of the reperfusion, the hearts were frozen with Wallenberger forceps cooled in liquid nitrogen. Frozen tissue was homogenized in cold 6% HClO ₄ , proteins were precipitated by centrifugation, and supernatants were neutralized to pH 7.4 [5, 6]. The energy state of the reperfused heart was characterized by the content of ATP, phosphocreatine (FCR), creatine (Cr) and lactate in protein-free tissue extracts, which were determined by standard enzymatic and colorimetric methods [6, 12]. The dry weight of the tissue was determined by weighing part of the precipitate after extraction with HClO ₄ and drying at 110 ° C. overnight. The metabolite content was expressed in micromoles per 1 g of dry weight. Statistical processing of the results was carried out using the bilateral Student t-test.

Способ приготовления кардиоплегического раствора “Инфузол” для экспериментов на животных.A method of preparing a cardioplegic solution "Infusol" for animal experiments.

В 900 мл воды для инъекций при перемешивании при комнатной температуре растворяют в граммах: натрий хлорид - 7,08; калий хлорид - 0,30;In 900 ml of water for injection with stirring at room temperature is dissolved in grams: sodium chloride - 7.08; potassium chloride - 0.30;

магний хлорид шестиводный - 2,24; кальций хлорид шестиводный - 0,26; аспарагинат калия полуводный - 2,16; аспарагинат магния четырехводный - 1,80; маннит - 3,64; трисамин - 0,61. После полного растворения веществ доводят рН раствора до 7,6 при 22°С 2 н. HCl. Общий объем раствора доводят водой для инъекций до 1000 мл. Раствор фильтруют через фильтр 0,45 мкм фирмы “Миллипор”, используя водоструйный насос. Далее его стерилизуют в автоклаве при 110°С в течение 20 мин. Приготовленный таким образом раствор сохраняет заданный рН, постоянство состава и прозрачность в течение одного года при хранении в защищенном от света месте при температуре до 10°С.magnesium chloride hexahydrate - 2.24; calcium chloride hexahydrate - 0.26; potassium asparaginate semi-aquatic - 2.16; four-water magnesium asparaginate - 1.80; mannitol - 3.64; Trisamine - 0.61. After complete dissolution of the substances, the pH of the solution was adjusted to 7.6 at 22 ° C 2 N. HCl. The total volume of the solution was adjusted with water for injection to 1000 ml. The solution is filtered through a 0.45 μm Millipor filter using a water-jet pump. Then it is sterilized in an autoclave at 110 ° C for 20 minutes. The solution prepared in this way retains the specified pH, compositional consistency and transparency for one year when stored in a dark place at temperatures up to 10 ° C.

Кардиопротекторные свойства раствора “Инфузол” были изучены также на модели работающего сердца крысы по Neely в сравнении с прототипом - модифицированным кардиоплегическим раствором госпиталя Св. Томаса. Влияние кардиоплегических растворов на показатели сократительной и насосной функций сердца суммировано в Таблице 3. В исходном состоянии показатели сократительной и насосной функций сердца достоверно не отличались между исследуемыми растворами. В течение первых минут ретроградной перфузии кардиоплегическим раствором “Инфузол” наблюдалось прекращение насосной и сократительной функции сердца. Таким образом, по эффективности остановки сердца “Инфузол” не отличался от прототипа. Однако его применение значительно улучшало восстановление большинства показателей функции сердца при реперфузии. Защищенные “Инфузолом” сердца к окончанию реперфузии практически полностью восстанавливали коронарный поток до (98+3)% от исходных значений по сравнению с (77+3)% при использовании кардиоплегического раствора госпиталя Св. Томаса. Этот эффект сочетался с 2,6 раза более высоким восстановлением ударного объема, чем в случае прототипа. В группе сердец, остановленных кардиоплегическим раствором “Инфузол”, на протяжении всего периода реперфузии наблюдалось более эффективное восстановление минутного объема (см. чертеж). Это обеспечивало лучшее восстановление показателя внешней работы сердца к концу реперфузии по сравнению с этим показателем при использовании раствора сравнения. Полученные результаты указывают на более полное восстановление сократительной и насосной функций сердца после периода ишемии при его остановке кардиоплегическим раствором “Инфузол”.The cardioprotective properties of the Infuzol solution were also studied on a Neely model of the working rat heart in comparison with the prototype, a modified cardioplegic solution of St. Thomas Hospital. The effect of cardioplegic solutions on the indices of the contractile and pumping functions of the heart is summarized in Table 3. In the initial state, the indices of the contractile and pumping functions of the heart did not significantly differ between the studied solutions. During the first minutes of retrograde perfusion with the Infusol cardioplegic solution, a cessation of pumping and contractile function of the heart was observed. Thus, the effectiveness of cardiac arrest “Infusol” did not differ from the prototype. However, its use significantly improved the recovery of most indicators of cardiac function during reperfusion. By the end of the reperfusion, the hearts protected by Infusol almost completely restored the coronary flow to (98 + 3)% of the initial values compared to (77 + 3)% when using the cardioplegic solution of St. Thomas Hospital. This effect was combined with a 2.6 times higher recovery of stroke volume than in the case of the prototype. In the group of hearts stopped by the Infusol cardioplegic solution, a more effective recovery of the minute volume was observed throughout the reperfusion period (see drawing). This provided a better recovery of the external cardiac performance by the end of reperfusion compared to this indicator when using a comparison solution. The obtained results indicate a more complete restoration of the contractile and pumping functions of the heart after a period of ischemia when it is stopped by the cardioplegic solution “Infusol”.

Влияние кардиоплегического раствора “Инфузол” на содержание метаболитов энергетического обмена, уровень лактата в ткани сердца и целостность мембран кардиомиоцитов оценивали в конце периода тотальной нормотермической ишемии и в конце реперфузии. Эти данные приведены в Таблице 4 и сопоставлены с содержанием метаболитов в ткани сердца в исходном состоянии. По окончании периода ишемии в сердцах, остановленных кардиоплегическим раствором “Инфузол”, содержание АТФ и ФКр было достоверно выше, чем в сердцах, перфузированных кардиоплегическим раствором сравнения. Так, при использовании “Инфузола” содержание АТФ было снижено до (57,9±1,9)%, а в случае прототипа до (12,7±6,3)% от исходного. Уровень ФКр был вдвое выше в сердцах, защищенных раствором “Инфузол”, и составлял (14,9±1,5)% против (7,5+2,5)% от исходного в контроле. Под влиянием “Инфузола” накопление лактата в ткани сердца в конце ишемии было снижено в 1,5 по сравнению с прототипом. В конце реперфузии в сердцах, защищенных кардиоплегическим раствором “Инфузол”, содержание макроэргических фосфатов (АТФ и ФКр) было достоверно выше, чем при использовании контрольного кардиоплегического раствора. Так, содержание АТФ составляло (70,4±4,8)% от исходного по сравнению с (41,8±4,1)% в случае прототипа. Содержание ФКр в сердцах, получавших “Инфузол”, к концу реперфузии восстанавливалось до исходных значений и составляло (96,4±7,3)% от исходного против (76,8±5,2)% в контроле. Содержание общего креатина (ΣKp) в сердцах, защищенных кардиоплегическим раствором “Инфузол”, также было выше, чем в контрольных сердцах к окончанию реперфузии: оно составляло (85,9±5,3)% от исходного значения против (71,7±3,5)% в контроле. Уровень лактата в реперфузированном миокарде в контрольной серии к концу реперфузии был в 8 раз выше исходного. В тоже время в сердцах, остановленных кардиоплегическим раствором “Инфузол”, содержание лактата в конце реперфузии не отличалось от исходного. Таким образом, анализ метаболических показателей свидетельствует о том, что применение кардиоплегического раствора “Инфузол” обеспечивает лучшее восстановление аэробного обмена в реперфузированном миокарде после периода ишемии и способствует лучшему сохранению мембран кардиомиоцитов.The influence of the cardioplegic solution “Infusol” on the content of metabolites of energy metabolism, the level of lactate in the heart tissue and the integrity of the membranes of cardiomyocytes was evaluated at the end of the period of total normothermic ischemia and at the end of reperfusion. These data are shown in Table 4 and are compared with the content of metabolites in the heart tissue in the initial state. At the end of the period of ischemia in the hearts stopped by the Infusol cardioplegic solution, the content of ATP and FCR was significantly higher than in the hearts perfused with the cardioplegic comparison solution. So, when using “Infusol”, the ATP content was reduced to (57.9 ± 1.9)%, and in the case of the prototype to (12.7 ± 6.3)% of the original. The level of PCR was twice as high in the hearts protected by the Infuzol solution and amounted to (14.9 ± 1.5)% versus (7.5 + 2.5)% of the initial value in the control. Under the influence of “Infusol”, the accumulation of lactate in the heart tissue at the end of ischemia was reduced by 1.5 compared to the prototype. At the end of reperfusion, the content of macroergic phosphates (ATP and FCR) in the hearts protected by the Infuzol cardioplegic solution was significantly higher than when using the control cardioplegic solution. So, the content of ATP was (70.4 ± 4.8)% of the original compared with (41.8 ± 4.1)% in the case of the prototype. The FCR content in the hearts treated with “Infusol” was restored to the initial values by the end of reperfusion and amounted to (96.4 ± 7.3)% of the initial versus (76.8 ± 5.2)% in the control. The content of total creatine (ΣKp) in the hearts protected by the Infuzol cardioplegic solution was also higher than in the control hearts at the end of the reperfusion: it was (85.9 ± 5.3)% of the initial value versus (71.7 ± 3 , 5)% in control. The lactate level in the reperfused myocardium in the control series by the end of the reperfusion was 8 times higher than the initial one. At the same time, in the hearts stopped by the Infusol cardioplegic solution, the lactate content at the end of the reperfusion did not differ from the initial one. Thus, an analysis of metabolic parameters indicates that the use of the cardioplegic solution “Infusol” provides the best restoration of aerobic metabolism in a reperfused myocardium after a period of ischemia and contributes to a better preservation of the membranes of cardiomyocytes.

Эффективность варьирования концентраций компонентов кардиоплегического раствора “Инфузол” оценивали в отдельных сериях экспериментов. Были исследованы кардиоплегические растворы, содержащие более низкие и более высокие концентрации основных действующих веществ препарата - калий хлорида, магния хлорида шестиводного, кальций хлорида шестиводного, калия аспарагината полуводного, магния аспарагината четырехводного, маннита и трисамина. Осмолярность этих растворов поддерживали такой же, как и раствора “Инфузол”, изменением концентрации хлорида натрия. рН растворов был незменным и составлял 7,6±0,1 при 22°С. В качестве примера в Табл.5 приведены составы растворов “Инфузол-1” и “Инфузол-2”. Критериями эффективности защиты миокарда при использовании этих модифицированных растворов служили а) время прекращения электромеханической активности сердца при кардиоплегической перфузии и б) восстановление показателей функции сердца после ишемиии при последующей реперфузии.The effectiveness of varying the concentrations of the components of the cardioplegic solution “Infusol” was evaluated in separate series of experiments. Cardioplegic solutions containing lower and higher concentrations of the main active ingredients of the drug were studied - potassium chloride, magnesium hexahydrate, calcium chloride hexahydrate, potassium asparaginate semi-aquatic, magnesium asparaginate four-hydrous, mannitol and trisamine. The osmolarity of these solutions was maintained the same as the Infuzol solution by changing the concentration of sodium chloride. The pH of the solutions was unchanged and amounted to 7.6 ± 0.1 at 22 ° C. As an example, Table 5 shows the compositions of the solutions “Infusol-1” and “Infusol-2”. The criteria for the effectiveness of myocardial protection when using these modified solutions were a) the termination of the electromechanical activity of the heart during cardioplegic perfusion, and b) the restoration of indicators of cardiac function after ischemia with subsequent reperfusion.

Данные Табл.6 показывают, что снижение концентраций основных компонентов кардиоплегического раствора “Инфузол” ниже минимальных значений, указанных в Табл.1, в среднем в 3 раза увеличивает время, необходимое для полной остановки сердца, таким образом снижая эффективность кардиоплегии (“Инфузол-1”). Увеличение концентрации компонентов кардиоплегического раствора, как в случае раствора “Инфузол-2”, не влияет на время, необходимое для остановки сердца. Влияние варьирования основных действующих компонентов кардиоплегического препарата “Инфузол” на степень постишемического восстановления функции сердца крысы приведены в Табл.7.The data in Table 6 show that a decrease in the concentrations of the main components of the cardioplegic solution “Infusol” below the minimum values specified in Table 1, on average, 3 times increases the time required for complete cardiac arrest, thereby reducing the effectiveness of cardioplegia (“Infusol-1 ”). An increase in the concentration of the components of the cardioplegic solution, as in the case of the Infuzol-2 solution, does not affect the time required for cardiac arrest. The effect of varying the main active components of the cardioplegic preparation “Infusol” on the degree of postischemic restoration of the function of the rat heart is shown in Table 7.

Снижение концентраций основных действующих компонентов кардиоплегического раствора (“Инфузол-1”) приводило не только к более медленной остановке сердца, но и значительно снижало восстановление показателей сократительной и насосной функций сердца, увеличивало коронарное сопротивление и показатель диастолической упругости при реперфузии. Кардиоплегический раствор с увеличенной концентрацией компонентов (“Инфузол-2”) в еще большей степени увеличивал сопротивление коронарных сосудов и жесткость миокарда при реперфузии. Следствием этого было низкое восстановление коронарного потока (до (54±7)% от исходного уровня), минутного и ударного объемов (до (13±3)% и (15±3)% от исходных значений соответственно). Сократительная функция, оцененная произведением развиваемого левым желудочком давления на частоту сердечных сокращений, и показатель внешней работы сердца при использовании кардиоплегического раствора “Инфузол-2” восстанавливались значительно хуже, чем после кардиоплегии с прототипом или раствором “Инфузол” (Табл.3, 7). Эти результаты свидетельствуют о том, что оптимальным для функциональной защиты миокарда от ишемического и реперфузионного стресса является состав кардиоплегического раствора “Инфузол”.A decrease in the concentrations of the main active components of the cardioplegic solution (Infusol-1) led not only to a slower cardiac arrest, but also significantly reduced the recovery of the contractile and pumping functions of the heart, increased coronary resistance and diastolic elasticity during reperfusion. A cardioplegic solution with an increased concentration of components (“Infusol-2”) further increased the resistance of the coronary vessels and the stiffness of the myocardium during reperfusion. The consequence of this was a low recovery of the coronary flow (up to (54 ± 7)% of the initial level), minute and stroke volumes (up to (13 ± 3)% and (15 ± 3)% of the initial values, respectively). The contractile function, estimated by the product of the pressure developed by the left ventricle on the heart rate, and the rate of external work of the heart when using the cardioplegic solution “Infusol-2” were restored much worse than after cardioplegia with the prototype or the solution “Infusol” (Table 3, 7). These results indicate that the composition of the cardioplegic solution “Infusol” is optimal for the functional protection of the myocardium from ischemic and reperfusion stress.

Таким образом, новое кардиоплегическое средство способно улучшать функциональное и метаболическое восстановление сердца после тотальной ишемии и реперфузии по сравнению с использующимися в настоящее время препаратами.Thus, the new cardioplegic agent is able to improve the functional and metabolic recovery of the heart after total ischemia and reperfusion compared with the currently used drugs.

Claims

A cardioplegic solution having an osmolarity (350 ± 5) mOsm and containing sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, trisamine and water for injection, characterized in that it additionally contains potassium asparaginate, magnesium asparaginate and mannitol in the following ratio of ingredients, wt.%:

Sodium chloride 0.63-0.77

Potassium chloride 0.027-0.033

Magnesium chloride hexahydrate 0.18-0.22

Calcium chloride hexahydrate 0.009-0.011

Potassium asparaginate semi-aquatic 0.20-0.24

Four-water magnesium asparaginate 0.17-0.19

Mannitol 0.32-0.38

Trisamine 0.05-0.07

Water for injections

while at 22 ° C the pH of the solution is 7.6 ± 0.1