Assessment of inotropic and vasodilating effects of milrinone lactate in patients with dilated cardiomyopathy and severe heart failure

OBJECTIVE: To assess the hemodynamic and vasodilating effects of milrinone lactate (ML) in patients with dilated cardiomyopathy (DCM) and New York Heart Association (NYHA) class III and IV heart failure. METHODS: Twenty patients with DCM and NYHA class III and IV heart failure were studied. The hemodynamic and vasodilating effects of ML, administered intravenously, were evaluated. The following variables were compared before and during drug infusion: cardiac output (CO) and cardiac index (CI); pulmonary capillary wedge pressure (PCWP); mean aortic pressure (MAP); mean pulmonary artery pressure (MPAP); mean right atrial pressure (MRAP); left ventricular systolic and end-diastolic pressures (LVSP and LVEDP, respectively); peak rate of left ventricular pressure rise (dP/dt); systemic vascular resistance (SVR); pulmonary vascular resistance (PVR); and heart rate (HR). RESULTS: All patients showed a significant improvement of the analysed parameters of cardiac performance with an increase of CO and CI; a significant improvement in myocardial contractility (dP/dt) and reduction of the LVEDP; PCWP; PAP; MAP; MRAP; SVR; PVR. Were observed no significant increase in HR occurred. CONCLUSION: Milrinone lactate is an inotropic dilating drug that, when administered intravenously, has beneficial effects on cardiac performance and myocardial contractility. It also promotes reduction of SVR and PVR in patients with DCM and NYHA class III and IV of heart failure.

Assessment of inotropic and vasodilating effects of milrinone lactate in patients with dilated cardiomyopathy and severe heart failure

OBJECTIVE: To assess the hemodynamic and vasodilating effects of milrinone lactate (ML) in patients with dilated cardiomyopathy (DCM) and New York Heart Association (NYHA) class III and IV heart failure. METHODS: Twenty patients with DCM and NYHA class III and IV heart failure were studied. The hemodynamic and vasodilating effects of ML, administered intravenously, were evaluated. The following variables were compared before and during drug infusion: cardiac output (CO) and cardiac index (CI); pulmonary capillary wedge pressure (PCWP); mean aortic pressure (MAP); mean pulmonary artery pressure (MPAP); mean right atrial pressure (MRAP); left ventricular systolic and end-diastolic pressures (LVSP and LVEDP, respectively); peak rate of left ventricular pressure rise (dP/dt); systemic vascular resistance (SVR); pulmonary vascular resistance (PVR); and heart rate (HR). RESULTS: All patients showed a significant improvement of the analysed parameters of cardiac performance with an increase of CO and CI; a significant improvement in myocardial contractility (dP/dt) and reduction of the LVEDP; PCWP; PAP; MAP; MRAP; SVR; PVR. Were observed no significant increase in HR occurred. CONCLUSION: Milrinone lactate is an inotropic dilating drug that, when administered intravenously, has beneficial effects on cardiac performance and myocardial contractility. It also promotes reduction of SVR and PVR in patients with DCM and NYHA class III and IV of heart failure.

Effet préventif de la milrinone inhalée chez les patients avec hypertension pulmonaire subissant une chirurgie cardiaque sous circulation extracorporelle : une approche pharmacométrique

La circulation extracorporelle (CEC) est une technique utilisée en chirurgie cardiaque effectuée des milliers de fois chaque jour à travers le monde. L’instabilité hémodynamique associée au sevrage de la CEC difficile constitue la principale cause de mortalité en chirurgie cardiaque et l’hypertension pulmonaire (HP) a été identifiée comme un des facteurs de risque les plus importants. Récemment, une hypothèse a été émise suggérant que l'administration prophylactique (avant la CEC) de la milrinone par inhalation puisse avoir un effet préventif et faciliter le sevrage de la CEC chez les patients atteints d’HP. Toutefois, cette indication et voie d'administration pour la milrinone n'ont pas encore été approuvées par les organismes réglementaires. Jusqu'à présent, la recherche clinique sur la milrinone inhalée s’est principalement concentrée sur l’efficacité hémodynamique et l'innocuité chez les patients cardiaques, bien qu’aucun biomarqueur n’ait encore été établi. La dose la plus appropriée pour l’administration par nébulisation n'a pas été déterminée, de même que la caractérisation des profils pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PD) suite à l'inhalation. L'objectif de notre recherche consistait à caractériser la relation exposition-réponse de la milrinone inhalée administrée chez les patients subissant une chirurgie cardiaque sous CEC. Une méthode analytique par chromatographie liquide à haute performance couplée à un détecteur ultraviolet (HPLC-UV) a été optimisée et validée pour le dosage de la milrinone plasmatique suite à l’inhalation et s’est avérée sensible et précise. La limite de quantification (LLOQ) était de 1.25 ng/ml avec des valeurs de précision intra- et inter-dosage moyennes (CV%) <8%. Des patients souffrant d’HP pour lesquels une chirurgie cardiaque sous CEC était prévue ont d’abord été recrutés pour une étude pilote (n=12) et, par la suite, pour une étude à plus grande échelle (n=28) où la milrinone (5 mg) était administrée par inhalation pré-CEC. Dans l'étude pilote, nous avons comparé l'exposition systémique de la milrinone peu après son administration avec un nébuliseur pneumatique ou un nébuliseur à tamis vibrant. L’efficacité des nébuliseurs en termes de dose émise et dose inhalée a également été déterminée in vitro. Dans l'étude à plus grande échelle conduite en utilisant exclusivement le nébuliseur à tamis vibrant, la dose inhalée in vivo a été estimée et le profil pharmacocinétique de la milrinone inhalée a été pleinement caractérisé aux niveaux plasmatique et urinaire. Le ratio de la pression artérielle moyenne sur la pression artérielle pulmonaire moyenne (PAm/PAPm) a été choisi comme biomarqueur PD. La relation exposition-réponse de la milrinone a été caractérisée pendant la période d'inhalation en étudiant la relation entre l'aire sous la courbe de l’effet (ASCE) et l’aire sous la courbe des concentrations plasmatiques (ASC) de chacun des patients. Enfin, le ratio PAm/PAPm a été exploré comme un prédicteur potentiel de sortie de CEC difficile dans un modèle de régression logistique. Les expériences in vitro ont démontré que les doses émises étaient similaires pour les nébuliseurs pneumatique (64%) et à tamis vibrant (68%). Cependant, la dose inhalée était 2-3 fois supérieure (46% vs 17%) avec le nébuliseur à tamis vibrant, et ce, en accord avec les concentrations plasmatiques. Chez les patients, en raison des variations au niveau des facteurs liés au circuit et au ventilateur causant une plus grande dose expirée, la dose inhalée a été estimée inférieure (30%) et cela a été confirmé après récupération de la dose de milrinone dans l'urine 24 h (26%). Les concentrations plasmatiques maximales (Cmax: 41-189 ng/ml) et l'ampleur de la réponse maximale ΔRmax-R0 (0-65%) ont été observées à la fin de l'inhalation (10-30 min). Les données obtenues suite aux analyses PK sont en accord avec les données publiées pour la milrinone intraveineuse. Après la période d'inhalation, les ASCE individuelles étaient directement reliées aux ASC (P=0.045). Enfin, notre biomarqueur PD ainsi que la durée de CEC ont été identifiés comme des prédicteurs significatifs de la sortie de CEC difficile. La comparaison des ASC et ASCE correspondantes a fourni des données préliminaires supportant une preuve de concept pour l'utilisation du ratio PAm/PAPm comme biomarqueur PD prometteur et justifie de futures études PK/PD. Nous avons pu démontrer que la variation du ratio PAm/PAPm en réponse à la milrinone inhalée contribue à la prévention de la sortie de CEC difficile.

Effet préventif de la milrinone inhalée chez les patients avec hypertension pulmonaire subissant une chirurgie cardiaque sous circulation extracorporelle : une approche pharmacométrique

La circulation extracorporelle (CEC) est une technique utilisée en chirurgie cardiaque effectuée des milliers de fois chaque jour à travers le monde. L’instabilité hémodynamique associée au sevrage de la CEC difficile constitue la principale cause de mortalité en chirurgie cardiaque et l’hypertension pulmonaire (HP) a été identifiée comme un des facteurs de risque les plus importants. Récemment, une hypothèse a été émise suggérant que l'administration prophylactique (avant la CEC) de la milrinone par inhalation puisse avoir un effet préventif et faciliter le sevrage de la CEC chez les patients atteints d’HP. Toutefois, cette indication et voie d'administration pour la milrinone n'ont pas encore été approuvées par les organismes réglementaires. Jusqu'à présent, la recherche clinique sur la milrinone inhalée s’est principalement concentrée sur l’efficacité hémodynamique et l'innocuité chez les patients cardiaques, bien qu’aucun biomarqueur n’ait encore été établi. La dose la plus appropriée pour l’administration par nébulisation n'a pas été déterminée, de même que la caractérisation des profils pharmacocinétiques (PK) et pharmacodynamiques (PD) suite à l'inhalation. L'objectif de notre recherche consistait à caractériser la relation exposition-réponse de la milrinone inhalée administrée chez les patients subissant une chirurgie cardiaque sous CEC. Une méthode analytique par chromatographie liquide à haute performance couplée à un détecteur ultraviolet (HPLC-UV) a été optimisée et validée pour le dosage de la milrinone plasmatique suite à l’inhalation et s’est avérée sensible et précise. La limite de quantification (LLOQ) était de 1.25 ng/ml avec des valeurs de précision intra- et inter-dosage moyennes (CV%) <8%. Des patients souffrant d’HP pour lesquels une chirurgie cardiaque sous CEC était prévue ont d’abord été recrutés pour une étude pilote (n=12) et, par la suite, pour une étude à plus grande échelle (n=28) où la milrinone (5 mg) était administrée par inhalation pré-CEC. Dans l'étude pilote, nous avons comparé l'exposition systémique de la milrinone peu après son administration avec un nébuliseur pneumatique ou un nébuliseur à tamis vibrant. L’efficacité des nébuliseurs en termes de dose émise et dose inhalée a également été déterminée in vitro. Dans l'étude à plus grande échelle conduite en utilisant exclusivement le nébuliseur à tamis vibrant, la dose inhalée in vivo a été estimée et le profil pharmacocinétique de la milrinone inhalée a été pleinement caractérisé aux niveaux plasmatique et urinaire. Le ratio de la pression artérielle moyenne sur la pression artérielle pulmonaire moyenne (PAm/PAPm) a été choisi comme biomarqueur PD. La relation exposition-réponse de la milrinone a été caractérisée pendant la période d'inhalation en étudiant la relation entre l'aire sous la courbe de l’effet (ASCE) et l’aire sous la courbe des concentrations plasmatiques (ASC) de chacun des patients. Enfin, le ratio PAm/PAPm a été exploré comme un prédicteur potentiel de sortie de CEC difficile dans un modèle de régression logistique. Les expériences in vitro ont démontré que les doses émises étaient similaires pour les nébuliseurs pneumatique (64%) et à tamis vibrant (68%). Cependant, la dose inhalée était 2-3 fois supérieure (46% vs 17%) avec le nébuliseur à tamis vibrant, et ce, en accord avec les concentrations plasmatiques. Chez les patients, en raison des variations au niveau des facteurs liés au circuit et au ventilateur causant une plus grande dose expirée, la dose inhalée a été estimée inférieure (30%) et cela a été confirmé après récupération de la dose de milrinone dans l'urine 24 h (26%). Les concentrations plasmatiques maximales (Cmax: 41-189 ng/ml) et l'ampleur de la réponse maximale ΔRmax-R0 (0-65%) ont été observées à la fin de l'inhalation (10-30 min). Les données obtenues suite aux analyses PK sont en accord avec les données publiées pour la milrinone intraveineuse. Après la période d'inhalation, les ASCE individuelles étaient directement reliées aux ASC (P=0.045). Enfin, notre biomarqueur PD ainsi que la durée de CEC ont été identifiés comme des prédicteurs significatifs de la sortie de CEC difficile. La comparaison des ASC et ASCE correspondantes a fourni des données préliminaires supportant une preuve de concept pour l'utilisation du ratio PAm/PAPm comme biomarqueur PD prometteur et justifie de futures études PK/PD. Nous avons pu démontrer que la variation du ratio PAm/PAPm en réponse à la milrinone inhalée contribue à la prévention de la sortie de CEC difficile.

O2/CO2-sensitive cyclic AMP-signalling pathway in peripheral chemoreceptors

RESUMO: O corpo carotídeo (CB) é um pequeno órgão sensível a variações na PaO2, PaCO2 e pH. As células tipo I (células glómicas) do corpo carotídeo, as unidades sensoriais deste órgão, libertam neurotransmissores em resposta às variações dos gases arteriais. Estes neurotransmissores atuam quer em recetores pré-sinápticos, localizados nas células tipo I, quer em recetores póssinápticos, localizados nas terminações do nervo do seio carotídeo, ou em ambos. A activação dos recetores pré-sinápticos modula a atividade do corpo carotídeo, enquanto que, a activação dos recetores pós-sinápticos, de carater excitatório, desencadeia um aumento da frequência de descarga das fibras do CSN, com subsequente despolarização dos neurónios do gânglio petroso, e posterior despolarização de um grupo específico de neurónios do centro respiratório central, desencadeando, como resposta final, hiperventilação. Estes recetores pré- e pós-sinápticos podem ser classificados em ionotrópicos ou metabotrópicos, estando os últimos acoplados a adenilatos ciclases transmembranares (tmAC). O mecanismo exato pelo qual as variações dos gases arteriais são detetadas pelo CB não se encontra ainda completamente elucidado, mas tem sido sugerido que alterações nos níveis de cAMP estejam associadas ao mecanismo de deteção de variações de O2 e CO2. Os níveis de cAMP podem ser regulados através da sua via de síntese, mediada por dois tipos de adenilatos ciclases: tmAC sensível aos eurotransmissores e adenilato ciclase solúvel (sAC)sensível a variações de HCO3/CO2, e pela sua via de degradação mediada por fosfodiesterases. A via de degradação do cAMP pode ser manipulada farmacologicamente, funcionando enquanto alvo terapêutico para o tratamento de patologias do foro respiratório (e.g. asma, hipertensão pulmonar, doença pulmonar obstructiva crónica e apneia do sono), que induzem um aumento da actividade do CB.O trabalho descrito nesta dissertação partiu da hipótese de que a actividade do CB é manipulada por fármacos, que interferem com a via de sinalização do cAMP, tendo sido nosso objectivo geral, investigar o papel do cAMP na quimiotransdução do CB de rato, e determinar se a actividade dos enzimas responsáveis pela via de sinalização do cAMP é ou não regulada por variações de O2/CO2. Assim, a relevância deste trabalho é a de estudar e identificar possíveis alvos moleculares (sAC, isoformas de tmAC e PDE) com potencial para serem usados no tratamento de patologias relacionadas com o controlo respiratório. A primeira parte do presente trabalho, centrou-se na caracterização farmacológica da PDE4 no CB e em tecidos não quimiorecetores (e.g. gânglio cervical superior e artérias carótidas), e na observação do efeito de hipóxia aguda na acumulação dos níveis de cAMP, induzidos pelos inibidores de PDE, nestes tecidos. A quantificação de cAMP foi efectuada por técnica imunoenzimática (EIA), tendo sido elaboradas curvas de dose-resposta para os efeitos de inibidores, não específicos (IBMX) e específicos para a PDE2 e PDE4 (EHNA, Rolipram e Ro 20-1724), nos níveis de cAMP acumulados, em situações de normóxia (20%O2/5%CO2) e hipóxia (5%O2/5%CO2). A caracterização das PDE no gânglio cervical superior foi aprofundada, utilizando-se a técnica de transferência de energia de ressonância por fluorescência (FRET) em culturas primárias de neurónios, na presença de inibidores não específicos (IBMX) e específicos para a PDE3 e PDE4 (milrinone e rolipram, respetivamente). Foram igualmente estudadas, através de RT-qPCR, as alterações na expressão de PDE3A-B e PDE4A-D, no gânglio cervical superior, em resposta a diferentes percentagens de oxigénio. Na segunda parte do trabalho investigou-se a via de síntese do cAMP no CB em resposta a variações na concentração de HCO3/CO2. Em concreto, o protocolo experimental centrou-se na caracterização da sAC, dado que a sua actividade é regulada por variações de HCO3/CO2. A caracterização da expressão e regulação da sAC, em resposta a variações de HCO3/CO2 ,foi efectuada no CB e em tecidos não quimioreceptores periféricos (e.g. gânglio cervical superior, petroso e nodoso) por qRT-PCR. A actividade deste enzima foi caracterizada indirectamente através da quantificação dos níveis de cAMP (quantificação por EIA), induzidos por diferentes concentrações de HCO3/CO2, na presença de MDL-12,33-A, um inibidore da tmAC. A expressão das isoformas da tmAC no CB e gânglio petroso foi determinada por RT-qPCR. Adicionalmente, estudámos a contribuição relativa da tmAC e sAC no mecanismo de sensibilidade ao CO2 no CB. Para o efeito foram estudadas as alterações: 1) nos níveis de cAMP (quantificado por EIA) na presença de diferentes concentrações de HCO3/CO2 e ao longo do tempo (5-30 min); 2) na ativação da proteína cinase A (PKA, FRET baseado em sensores) em células tipo I do CB; e 3) na frequência de descarga do CSN (registos) na presença e ausência de ativadores e inibidores da sAC,tmAC e PKA. Por último, foi caracterizada a expressão e actividade da sAC nos quimioreceptors centrais (locus ceruleus, rafe e medula ventro-lateral) através de técnicas de RT-qPCR e EIA. A expressão das isoformas da tmAC foi aprofundada no locus coeruleus através de RT-qPCR. Por fim, comparámos a contribuição da tmAC e sAC nos níveis de cAMP no locus coeruleus em condições de normocapnia e hipercapnia.O nosso trabalho teve os seguintes resultados principais: 1) PDE4 está funcional no corpo carotídeo, artérias carótidas e gânglio cervical superior de rato, embora a PDE2 só se encontre funcional neste último; 2) Os efeitos dos inibidores de PDE nos níveis de acumulação de cAMP foram exacerbados em situações de hipóxia aguda no CB e artérias carótidas, mas foram atenuados no gânglio cervical superior; 3) No gânglio cervical superior, diferentes tipos de células apresentaram uma caracterização específica de PDEs, sugerindo uma subpopulação de células neste gânglio com funções fisiológicas distintas; 4) Embora todas as isoformas de PDE4 e PDE3 estivessem presentes no gânglio, a PDE3a, PDE4b e a PDE4d foram as isoformas mais expressas. Por outro lado, incubações de gânglio cervical superior, em diferentes percentagens de oxigénio, não alteraram (não regularam) significativamente a expressão das diferentes isoformas de PDE neste órgão; 5) a sAC encontra-se expressa e funcional no CB e nos quimiorecetores centrais estudados (locus coeruleus, rafe e medula ventrolateral). A sAC apresenta maior expressão no CB comparativamente aos restantes orgãos estudados, exceptuando os testículos, orgão controlo. Variações de HCO3/CO2 de 0/0 para 24/5 aumentaram os níveis de cAMP no CB e quimiorecetores centrais, tendo sido o aumento mais significativo observado no CB. Concentrações acima dos 24mM HCO3/5%CO2 não induziram alterações nos níveis de cAMP, sugerindo que a actividade da sAC se encontra saturada em condições fisiológicas (normocapnia) e que este enzima não desempenha qualquer papel na deteção de situações de hipercapnia; 6) No CB, a expressão das isoformas tmAC1, tmAC4, tmAC6 e tmAC9 é mais elevada comparativamente à expressão da sAC; 7) Utilizamos diferentes inibidores da tmAC (MDL 12-330A, 500μM, 2’5’-ddADO, 30-300μM, SQ 22536, 200μM) e da sAC (KH7, 10-100μM) para estudar a contribuição relativa destes enzimas na acumulação do cAMP no CB. Tanto a tmAC como a sAC contribuem para a acumulação dos níveis de cAMP em condições de hipercapnia. Contudo, existe um maior efeito destes inibidores nas condições de 12 mM HCO3/2.5%CO2 do que em condições de normocapnia e hipercapnia, sugerindo um papel relevante destes enzimas na atividade do CB em situações de hipocapnia; 8) Não se observaram variações nos níveis de cAMP em resposta a diferentes concentrações de HCO3/CO2 ao longo do tempo (5-30 min). O efeito inibitório induzido por ddADO e KH7 foi sobreponível após 5 ou 30 minutos de incubação em todas as concentrações de HCO3/CO2 estudadas; 9) Por último, verificou-se um aumento na frequência da descarga do nervo do seio carotídeo entre as condições de normocapnia e hipercapnia acídica. Ao contrário do KH7 (10μM), o 2’5’-ddADO reduziu significativamente a frequência de descarga do nervo, quer em condições de normocapnia quer de hipercapnia acídica. Contudo, não se verificou aumento na frequência de descarga do nervo entre normocapnia e hipercapnia isohídrica, sugerindo que a sensibilidade à hipercapnia no CB é mediada por variações de pH. Em conclusão, os resultados decorrentes deste trabalho permitiram demonstrar que, embora os enzimas que medeiam a via de sinalização do cAMP possam ser bons alvos terapêuticos em condições particulares, a sua actividade não é específica para o CB. Os resultados sugerem ainda que o cAMP não é um mediador específico da transdução à hipercapnia neste orgão. Contudo, os nossos resultados demonstraram que os níveis de cAMP são mais elevados em condições fisiológicas, o que sugere que o cAMP possa ter uma função homeostática neste orgão. Por último, o presente trabalho demonstrou que os aumentos de cAMP descritos por outros em condições de hipercapnia, não são observáveis quando o pH se encontra controlado. ------------------ ABSTRACT: The work presented in this dissertation was aimed to establish how specific is cAMP-signaling pathways in the CB mainly in different CO2 conditions and how O2 concentrations alter/drives the manipulation of cAMP signaling in the CB. The experimental studies included in this thesis sought to investigate the role of cAMP in the rat CB chemotransduction mechanisms and to determine whether the enzymes that participate in cAMP signal transduction in the CB are regulated by O2/CO2. We characterized the enzymes involved in the cAMP-signaling pathway in the CB (sAC, tmAC, PDE) under different O2/CO2 conditions. Our results demonstrated that many of these enzymes are involved in CO2/O2 sensing and while they may be useful in treating conditions with alterations in CO2/O2 sensing,they will not be specific to chemoreception within the CB: 1) PDE4 is ubiquitously expressed in CB and non-chemoreceptor related tissues and their affinity to inhibitors change with O2 tensions in both CB and carotid arteries, and 2) sAC and tmAC are expressed in peripheral and central chemo- and non-chemoreceptor tissues and their effect on cAMP levels do not change between normocapnic and isohydric hypercapnic conditions. Our results provide evidence against a specific role of cAMP as a mediator for O2 and CO2 chemotransduction in the rat CB and emphasized the role of pH in CO2 sensitivity of the CB. Furthermore, our results demonstrate that cAMP levels are maintained higher under physiological conditions, supporting recent finding from our lab, which all together suggests that cAMP has a homeostatic function in this organ.

Clinical review: practical recommendations on the management of perioperative heart failure in cardiac surgery.

Acute cardiovascular dysfunction occurs perioperatively in more than 20% of cardiosurgical patients, yet current acute heart failure (HF) classification is not applicable to this period. Indicators of major perioperative risk include unstable coronary syndromes, decompensated HF, significant arrhythmias and valvular disease. Clinical risk factors include history of heart disease, compensated HF, cerebrovascular disease, presence of diabetes mellitus, renal insufficiency and high-risk surgery. EuroSCORE reliably predicts perioperative cardiovascular alteration in patients aged less than 80 years. Preoperative B-type natriuretic peptide level is an additional risk stratification factor. Aggressively preserving heart function during cardiosurgery is a major goal. Volatile anaesthetics and levosimendan seem to be promising cardioprotective agents, but large trials are still needed to assess the best cardioprotective agent(s) and optimal protocol(s). The aim of monitoring is early detection and assessment of mechanisms of perioperative cardiovascular dysfunction. Ideally, volume status should be assessed by 'dynamic' measurement of haemodynamic parameters. Assess heart function first by echocardiography, then using a pulmonary artery catheter (especially in right heart dysfunction). If volaemia and heart function are in the normal range, cardiovascular dysfunction is very likely related to vascular dysfunction. In treating myocardial dysfunction, consider the following options, either alone or in combination: low-to-moderate doses of dobutamine and epinephrine, milrinone or levosimendan. In vasoplegia-induced hypotension, use norepinephrine to maintain adequate perfusion pressure. Exclude hypovolaemia in patients under vasopressors, through repeated volume assessments. Optimal perioperative use of inotropes/vasopressors in cardiosurgery remains controversial, and further large multinational studies are needed. Cardiosurgical perioperative classification of cardiac impairment should be based on time of occurrence (precardiotomy, failure to wean, postcardiotomy) and haemodynamic severity of the patient's condition (crash and burn, deteriorating fast, stable but inotrope dependent). In heart dysfunction with suspected coronary hypoperfusion, an intra-aortic balloon pump is highly recommended. A ventricular assist device should be considered before end organ dysfunction becomes evident. Extra-corporeal membrane oxygenation is an elegant solution as a bridge to recovery and/or decision making. This paper offers practical recommendations for management of perioperative HF in cardiosurgery based on European experts' opinion. It also emphasizes the need for large surveys and studies to assess the optimal way to manage perioperative HF in cardiac surgery.

Effect of selective phosphodiesterase inhibitors on the rat eosinophil chemotactic response in vitro

In the present study, we have performed a comparative analysis of the effect of selective inhibitors of phosphodiesterase (PDE) type III, IV and V on eosinophil chemotaxis triggered by platelet activating factor (PAF) and leukotriene B4 (LTB4) in vitro. The effect of the analogues N6-2'-O-dibutyryladenosine 3':5' cyclic monophosphate (Bt2 cyclic AMP) and N2-2'-O- dibutyrylguanosine 3':5' cyclic monophosphate (Bt2 cyclic GMP) has also been determined. The eosinophils were obtained from the peritoneal cavity of naive Wistar rats and purified in discontinuous Percoll gradients to 85-95% purity. We observed that pre-incubation of eosinophils with the PDE type IV inhibitor rolipram suppressed the chemotactic response triggered by PAF and LTB4, in association with an increase in the intracellular levels of cyclic AMP. In contrast, neither zaprinast (type V inhibitor) nor type III inhibitors milrinone and SK&F 94836 affected the eosinophil migration. Only at the highest concentration tested did the analogue Bt2 cyclic AMP suppress the eosinophil chemotaxis, under conditions where Bt2 cyclic GMP was ineffective. We have concluded that inhibition of PDE IV, but not PDE III or V, was able to block the eosinophil chemotaxis in vitro, suggesting that the suppressive activity of selective PDE IV inhibitors on tissue eosinophil accumulation may, at least, be partially dependent on their ability to directly inhibit the eosinophil migration.

Effect of selective phosphodiesterase inhibitors on response of ovine pulmonary arteries to prostaglandin E2.

Several adenosine 3',5'-cyclic monophosphate (cAMP)-hydrolyzing phosphodiesterase isozymes are present in the pulmonary vasculature. The present study was designed to determine the effect of selective inhibitors of phosphodiesterase subtypes on prostaglandin E2 (PGE2)-induced relaxation of isolated fourth-generation pulmonary arteries of newborn lambs. PGE2 and forskolin caused pulmonary arteries to relax and induced an increase in the intracellular cAMP content in the vessels. The relaxation and change in cAMP content were augmented by milrinone and rolipram, inhibitors of phosphodiesterase type 3 (PDE3) and type 4 (PDE4), respectively. The augmentation in relaxation and the increase in cAMP content caused by milrinone plus rolipram was greater than the sum of the responses caused by either of the inhibitors alone. 8-Methoxymethyl-1-methyl-3-(2-methylpropyl)xanthine, an inhibitor of phosphodiesterase type 1, had no effect on relaxation and change in cAMP induced by PGE2 and forskolin. Acetylcholine alone had no effect on cAMP content in the vessels but augmented the relaxation and the increase in cAMP induced by PGE2 and forskolin in arteries with endothelium. This effect was not observed in arteries without endothelium or in arteries with endothelium treated with NG-nitro-L-arginine. These results suggest that PDE3 and PDE4 are the primary enzymes hydrolyzing cAMP of pulmonary arteries of newborn lambs and that an inhibition of both PDE3 and PDE4 would result in a greater effect than that caused by inhibition of either one of the subtype isozymes alone. Furthermore, endothelium-derived nitric oxide may enhance cAMP-mediated relaxation by inhibition of PDE3.

Levosimendan as rescue therapy after surgery for congenital heart disease

Objectives: Levosimendan, a calcium-sensitizing agent has been reported as useful for the management of patients with low cardiac output state. We report here our experience, safety and efficacy of use of levosimendan as rescue therapy after surgery for congenital heart disease. Methods: Retrospective cohort study on patients necessitating levosimendan therapy for post operative low cardiac output or severe post operative systolic and diastolic dysfunction. Twelve patients with a mean age of 2.1 years (range 7 days - 14 years old) received levosimendan. Type of surgery: 3 arterial switch, 3 correction of complete abnormal pulmonary venous return, 3 closure of VSD and correction of aortic coarctation, 3 Tetralogy of Fallot, one correction of truncus arteriosus and one palliation for single ventricle. The mean time of ECC was 203 +/- 81min. Ten patients received levosimendan for low cardiac output not responding to conventional therapy in these cases (milrinone, dopamine and noradrenaline) in the first 6 hours following entry in the ICU and 3 patients received levosimendan 3-4 days after surgery for severe systolic and diastolic dysfunction. Levosimendan was given as a drip for 24-48 hours at the dose of 0.1-0.2 mcg/ kg/min, without loading dose. Results: Significant changes were noted on mean plasmatic lactate (3.3 +/- 1.7mmole/L vs 1.8 +/-0.6mmole/L, p+0.01), mean central venous saturation (55 +/- 11% vs 68 +/- 10%, p+0.01) and mean arterio-venous difference in CO2 (9.6 +/- 4.9mmHg vs 6.7 +/- 2.1mmHg, p+0.05) for values before and at the end of levosimendan administration. There was no significant changes on heart rate, systolic pressure or central venous pressure. No adverse effect was observed. Conclusion: Levosimendan, used as rescue therapy after surgery for congenital heart disease, is safe and improves cardiac output as demonstrated with improvement of parameters commonly used clinically.

Intraoperative hemodynamic instability during and after separation from cardiopulmonary bypass : importance, mechanism and prevention

Chaque année, environ 1 à 1,25 million d’individus subiront une chirurgie cardiaque. [1] Environ 36 000 chirurgies cardiaques sont effectuées au Canada et 8000 procédures au Québec (http://www.ccs.ca). Le vieillissement de la population aura pour conséquence que la chirurgie cardiaque sera offerte à des patients de plus en plus à risque de complications, principalement en raison d’une co-morbidité plus importante, d’un risque de maladie coronarienne plus élevée, [2] d’une réserve physiologique réduite et par conséquent un risque plus élevé de mortalité à la suite d’une chirurgie cardiaque. L’une des complications significatives à la suite d’une chirurgie cardiaque est le sevrage difficile de la circulation extracorporelle. Ce dernier inclut la période au début du sevrage de la circulation extracorporelle et s’étend jusqu’au départ du patient de la salle d’opération. Lorsque le sevrage de la circulation extracorporelle est associé à une défaillance ventriculaire droite, la mortalité sera de 44 % à 86 %. [3-7] Par conséquent le diagnostic, l’identification des facteurs de risque, la compréhension du mécanisme, la prévention et le traitement du sevrage difficile de la circulation extracorporelle seront d’une importance majeure dans la sélection et la prise en charge des patients devant subir une chirurgie cardiaque. Les hypothèses de cette thèse sont les suivantes : 1) le sevrage difficile de la circulation extracorporelle est un facteur indépendant de mortalité et de morbidité, 2) le mécanisme du sevrage difficile de la circulation extracorporelle peut être approché d’une façon systématique, 3) la milrinone administrée par inhalation représente une alternative préventive et thérapeutique chez le patient à risque d’un sevrage difficile de la circulation extracorporelle après la chirurgie cardiaque.

Conditionnement de l’endothélium de l’artère pulmonaire par thérapie d’inhalation avant la circulation extracorporelle

La circulation extracorporelle (CEC) déclenche une réaction inflammatoire systémique, un dommage d’ischémie-reperfusion (I-R) et une dysfonction de l’endothélium dans la circulation pulmonaire. L’hypertension pulmonaire (HTP) est la conséquence de cette cascade de réactions. Cette HTP augmente le travail du ventricule droit et peut causer sa dysfonction, un sevrage difficile de la CEC et une augmentation des besoins de vasopresseurs après la chirurgie cardiaque. L’administration de milrinone et d’époprosténol inhalés a démontré une réduction de la dysfonction endothéliale dans l’artère pulmonaire. Le but de ce travail est d’évaluer différents types de nébulisateur pour l’administration de la milrinone et d’évaluer l’effet du traitement préventif de la combinaison de milrinone et époprosténol inhalés sur les résultats postopératoires en chirurgie cardiaque. Deux études ont été conduites. Dans la première, trois groupes de porcelets ont été comparés : (1) groupe milrinone avec nébulisateur ultrasonique ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée, (2) goupe milrinone avec nébulisateur à simple jet ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée et (3) groupe contrôle ; CEC et reperfusion sans traitement. Durant la procédure, les paramètres hémodynamiques, biochimiques et hématologiques ont été mesurés. Après sacrifice, la relaxation endothélium dépendante de l’artère pulmonaire à l’acétylcholine et à la bradykinine a été étudiée en chambres d’organe. Nous avons noté une amélioration de la relaxation de l’endothélium à la bradykinine et à l’acétylcholine dans le groupe avec inhalation de milrinone avec le nébulisateur ultrasonique. Dans la deuxième étude, une analyse rétrospective de 60 patients à haut risque chirurgical atteints d’HTP et opérés à l’Institut de Cardiologie de Montréal à été effectuée. Deux groupes ont été comparés : (1) 40 patients ayant reçu la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC (groupe traitement) et (2) 20 patients avec des caractéristiques préopératoires n’ayant reçu aucun traitement inhalé avant la CEC (groupe contrôle). Nous avons observé que les besoins en support pharmacologique vasoactif était réduit à 12 heures et à 24 heures postopératoires dans le groupe traitement. L’utilisation de la nébulisation ultrasonique a un impact favorable sur l’endothélium de l’artère pulmonaire après la CEC lorsque comparée à la nébulisation standard à simple jet. Le traitement préventif des patients atteints d’HTP avec la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC est associé avec une diminution importante des besoins de support vasoactif aux soins intensifs dans les 24 premières heures après la chirurgie.

The effects of administration of a nuclear factor kappa-B inhibitor on pulmonary endothelial dysfunction after cardiopulmonary bypass: impact on oxygenation and hemodynamics and development of therapeutic and preventive modalities in a porcine model

Introduction: La circulation extracorporelle (CEC) peut entraîner une dysfonction endothéliale pulmonaire et l’hypertension pulmonaire. Le SN50 agit au niveau de la signalisation cellulaire pour prévenir ces réactions à la CEC et pourrait renverser la dysfonction endothéliale pulmonaire post-CEC sans effets néfastes sur l’hémodynamie. Méthodes: Quatre groups de porcs ont reçu un parmi quatre traîtements avant de subir 90 minutes de CEC et 60 minutes de reperfusion: (1) milrinone nébulisé; (2) sildenafil nébulisé; (3) placebo nébulisé; et (4) SN-50 intraveineux. Un monitoring hémodynamique invasif a été utilisé. La réactivité vasculaire des artères pulmonaires de deuxième ordre a été évaluée face à l’acétylcholine et la bradykinine. Résultats: Le sildénafil produit une augmentation significative de la pression de l’artère pulmonaire (PAP) moyenne à 60 minutes de reperfusion par rapport au début de la chirurgie. Les relaxations dépendantes de l’endothélium face à la bradykinine étaient meilleurs dans les groupes milrinone et SN-50 et surtout dans le groupe sildénafil par rapport au groupe placébo. Le SN-50 produisait de moins bonnes relaxations dépendantes de l’endothélium face à l’acétylcholine que les autres traitements incluant placébo. Conclusion: Le sildénafil prévient mieux la dysfonction endothéliale pulmonaire que les autres traitements. Les bénéfices du SN-50 sont possiblement sous-estimés vu que la dose n’a pas pu être ajustée à la durée de CEC. Le sildenafil inhalé mérite une étude plus importante chez l’humain et le SN-50 dans un model de CEC animal.

Otimização do meio de transporte de oócitos bovinos destinados à produção in vitro de embriões

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Arginine vasopressin in advanced cardiovascular failure during the post-resuscitation phase after cardiac arrest

Arginine vasopressin (AVP) has been employed successfully during cardiopulmonary resuscitation, but there exist only few data about the effects of AVP infusion for cardiovascular failure during the post-cardiac arrest period. Cardiovascular failure is one of the main causes of death after successful resuscitation from cardiac arrest. Although the "post-resuscitation syndrome" has been described as a "sepsis-like" syndrome, there is little information about the haemodynamic response to AVP in advanced cardiovascular failure after cardiac arrest. In this retrospective study, haemodynamic and laboratory variables in 23 patients with cardiovascular failure unresponsive to standard haemodynamic therapy during the post-cardiac arrest period were obtained before, and 30 min, 1, 4, 12, 24, 48, and 72 h after initiation of a supplementary AVP infusion (4 IU/h). During the observation period, AVP significantly increased mean arterial blood pressure (58+/-14 to 75+/-19 mmHg, p < 0.001), and decreased noradrenaline (norepinephrine) (1.31+/-2.14 to 0.23+/-0.3 microg/kg/min, p = 0.03), adrenaline (epinephrine) (0.58+/-0.23 to 0.04+/-0.03 microg/kg/min, p = 0.001), and milrinone requirements (0.46+/-0.15 to 0.33+/-0.22 microg/kg/min, p < 0.001). Pulmonary capillary wedge pressure changed significantly (p < 0.001); an initial increase being followed by a decrease below baseline values. While arterial lactate concentrations (95+/-64 to 21+/-18 mg/dL, p < 0.001) and pH (7.27+/-0.14 to 7.4+/-0.14, p < 0.001) improved significantly, total bilirubin concentrations (1.12+/-0.95 to 3.04+/-3.79 mg/dL, p = 0.001) increased after AVP. There were no differences in the haemodynamic or laboratory response to AVP between survivors and non-survivors. In this study, advanced cardiovascular failure that was unresponsive to standard therapy could be reversed successfully with supplementary AVP infusion in >90% of patients surviving cardiac arrest.

"Rapid two-stage" Norwood operation in a child with multiorgan failure

The Norwood I operation continues to be a procedure with significant operative mortality. One well-accepted risk factor for death after the first step of the Norwood operation is critical preoperative status. We describe herein a new concept for the treatment of patients with hypoplastic left heart syndrome (HLHS) in very poor preoperative condition. This is a case report of a child who was born in a rural hospital. On the second day of life he was referred to our center in multiorgan failure. There were signs of liver dysfunction and the child was anuric. Therapy was started immediately with prostaglandin and vasodilators as well as diuretics, milrinone, and dobutamine. However, systemic perfusion continued to be insufficient. Finally, the child was placed on a ventilator. On the fourth day of life, bilateral pulmonary artery (PA) banding was performed and circulation stabilized immediately. Two hours after the operation urine output started. Liver function stabilized over the next couple of days. Two days after PA banding the child was weaned from the ventilator. On the 12th day of life a Norwood operation with PA debanding and a right ventricle-PA conduit was performed, and 2 days postoperatively the child was weaned from the ventilator. Twenty days after the operation he was discharged home. When the boy was 4 months old a bidirectional cavopulmonary anastomosis was performed. In selected cases of patients with HLHS with very poor hemodynamic conditions, a rapid two-stage approach with bilateral banding followed by a Norwood operation after cardiac stabilization can be recommended.