Newborn hearts are at greater ‘metabolic risk’ during global ischemia – advantages of continuous coronary washout

BackgroundAltered metabolic responses of the newborn heart to ischemia, which may increase irreversible injury, may at least partially explain the greater morbidity and mortality experienced by some children undergoing congenital cardiac repair. The present study compared newborn heart metabolic responses to global ischemia with those of adult, and evaluated whether continuous coronary artery washout in the newborn heart during ‘ischemia’ could favourably affect these responses.MethodsAdult (n = 12) and newborn (n = 12) pigs were anesthetized, and right ventricular biopsies were taken before global ischemia and at set intervals during ischemia. Another 12 newborns were subdivided into groups of nonperfused hearts and hearts receiving continuous perfusion. Time to onset of and time to peak of ischemic contracture were recorded. Biopsies were assayed for lactate, myocardial glycogen, glucose-6-phosphate and ATP.ResultsNewborn hearts were more sensitive to global ischemia than adult hearts, based on shorter time to onset of and time to peak of ischemic contracture, and had a significantly greater rate of ATP decline (P < 0.01). This was due in part to a more rapid accumulation of lactate (P<0.05) and only a 50% use of glycogen, compared with 93% by adult hearts. Continuous washout of newborn hearts prevented lactate accumulation, allowing a 90% use of glycogen and delaying time to ischemic contracture by twofold. This was accompanied by lower levels of glucose-6-phosphate accumulation (P < 0.05) and a threefold reduction in the rate of ATP decline.ConclusionsSignificant differences in myocardial metabolism during ischemia in newborns compared with adults could predispose them to earlier ischemic injury, which can be eliminated by the removal of end products. Perfusion strategies taking these differences into account may further optimize pediatric myocardial protection and improve outcomes in newborn children undergoing cardiac procedures.

HistoriqueDes réponses métaboliques altérées du coeur des nouveau-nés à l’ischémie, qui peuvent accroître les lésions irréversibles, expliqueraient au moins partiellement le plus fort taux de morbidité et de mortalité que présentent certains enfants subissant une réparation cardiaque congénitale. La présente étude a permis de comparer les réponses métaboliques du coeur de nouveau-nés à l’ischémie globale à celles d’adultes et d’évaluer si une irrigation artérielle coronaire continue du cœur du nouveau-né pendant « l’ischémie » pourrait assurer une amélioration de ces réponses.MéthodologieDes porcs adultes (n = 12) et nouveau-nés (n = 12) ont été anesthésiés et ont subi une biopsie ventriculaire droite avant une ischémie globale, puis à des intervalles précis pendant l’ischémie. Douze autres nouveau-nés ont été répartis en groupes de coeurs non perfusés et de coeurs recevant une perfusion continue. Le délai d’apparition (DA) et le délai pour atteindre le maximum (DAM) de la contracture ischémique ont été enregistrés. Des biopsies ont été titrées pour connaître les taux de lactate, de glycogène myocardique, de glucose-6-phosphate et d’ATP.RésultatsLe cœur des nouveau-nés était plus sensible à l’ischémie globale que celui des adultes, d’après un DA et un DAM plus courts, et présentaient un taux considérablement plus élevé de chute d’ATP (p < 0,01). Ces résultats étaient partiellement causés par une accumulation plus rapide de lactate (p < 0,05) et une utilisation de seulement 50% du glycogène, par rapport à 93% par les coeurs adultes. Une irrigation continue des coeurs des nouveau-nés prévenait l’accumulation de lactate, ce qui permettait une utilisation de 90% du glycogène et qui doublait le délai avant la contracture ischémique. Ces phénomènes s’accompagnaient de taux réduits d’accumulation du glocose-6-phosphate (p < 0,05) et d’une réduction trois fois plus marquée du taux d’ATP.ConclusionsLes différences considérables entre le métabolisme myocardique des nouveau-nés pendant l’ischémie et celui des adultes pourraient prédisposer les nouveau-nés à des lésions ischémiques plus précoces, qu’on peut éliminer par la suppression des produits finaux. Des stratégies de perfusion qui tiendraient compte de ces différences pourraient optimiser la protection myocardique pédiatrique et améliorer les issues des nouveau-nés qui subissent une intervention cardiaque.