Optimization of cardiogenic shock therapeutics : mrtabolic, microcirculatory and inflammatory consequences of circulatory support with low or standard ECMO blood flow in a porcine model of resuscitated refrattory cardiac arrest

Optimisation des thérapeutiques du choc cardiogénique : conséquences métaboliques, microcirculatoires et inflammatoires d’une assistance circulatoire à objectif de débit d’ECMO bas versus standard dans un modèle porcin d’arrêt cardiaque réfractaire réanimé

Yun Luo (1)

1 DCAC - Défaillance Cardiovasculaire Aiguë et Chronique

Introduction : Refractory cardiac arrest is defined by the absence of the return of spontaneous circulation (ROCS) within 30 minutes of cardiopulmonary resuscitation (CRP) under medical supervision. ExtraCorporeal membrane oxygenation (ECMO) is an emerging alternative therapy in this population. The post extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (ECPR) hemodynamic state is a complex entity and the critical care management in the first hours following ECMO implantation is not well defined. This study was designed to assess the effect of two veno-arterial Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) blood-flow strategies in an experimental model of ECPR (extracorporeal cardio-pulmonary resuscitation) on macrocirculatory, metabolic and microcirculatory parameters in the first six hours of ECMO initiation. Material and methods : Cardiac arrest was induced in 18 pigs by surgical ligature of the left descending coronary artery. ECPR was initiated after 40 minutes of low-flow with an ECMO blood-flow of 30-35 ml.kg-1.min-1 (low-blood-flow group, LBF) or 65-70 ml.kg-1.min-1 (standard-blood-flow group, SBF), with the same mean arterial pressure target (65 mmHg). Macrocirculatory and metabolic parameters were assessed by lactate clearance and carotid blood-flow. Microcirculatory parameters were assessed by sublingual microcirculation with Sidestream Dark Field (SDF) imaging and peripheral Near-InfraRed Spectrometry (NIRS). Inflammatory cytokine levels were measured with a multiplexed ELISA-based array platform. Results : There was no between-group difference at baseline and at ECMO initiation (H0). Lactate clearance at H6 was lower in LBF compared to SBF (6.67[-10.43-18.78] vs. 47.41[19.54, 70.69] %, p=0.04). carotid blood flow was significantly lower (p<0.005) during the last four hours despite similar mean arterial pressure levels. For microcirculatory parameters, SDF and NIRS parameters were transitorily impaired at H3 in LBF. IL-6 cytokine level was significantly higher in LBF at the end of the experiment. Conclusion: In an experimental porcine model of refractory cardiac arrest treated by ECMO, a low-blood-flow strategy during the first six hours of resuscitation was associated with lower lactate clearance and lower cerebral blood-flow with no benefits on ischemia-reperfusion parameters

Introduction : L’arrêt cardiaque réfractaire est défini par l’absence du retour à l’activité circulatoire spontané (RACS) après 30 minutes de réanimation cardiopulmonaire médicalisé. ExtraCorporeal Membrane Oxygenation (ECMO) représente une thérapie alternative urgente dans cette population. L’hémodynamique post la réanimation cardiopulmonaire extracorporel (E-CRP) est un entité complexe et le pris en charge dans les premières heures suivant l’implantation d’ECMO n’est pas bien décrit. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de deux stratégie de débit d’ECMO dans un modèle porcin d’arrêt cardiaque réfractaire sur les conséquences métaboliques, microcirculatoires et inflammatoires.Matériels et Méthodes : l’arrêt cardiaque a été induit par la ligature l’artère intraventriculaire antérieure (IVA) chez 18 cochons. E-RCP a été initié après 40 minutes de low-flow avec un débit d’ECMO bas de 30-35 ml.kg-1.min-1 ou un débit d’ECMO standard de 65-70 ml.kg-1.min-1, avec la même pression artérielle moyenne (PAM) au niveau de 65 mmHg. Les paramètres hémodynamiques et métaboliques ont été évalués avec la clairance de lactate et le débit sanguin carotidien. Les paramètres microcirculatoires ont été évalués par la microcirculation sublinguale avec l’imagerie de SDF et NIRS. Cytokines inflammatoires ont été mesurés avec un plateforme de ELISA multiplexe. Résultats : Pas de différence entre les deux groups à H basale et à l’initiation d’ECMO (H0). La clairance de lactate était plus faible dans le groupe débit bas comparé au groupe débit standard (6.67[-10.43-18.78] vs. 47.41[19.54, 70.69] %, p=0.04). Le débit carotidien était plus bas significativement (p<0.005) dans le groupe débit bas pendant les dernières quatre heures malgré le même niveau de la pression artérielle moyenne. Pour les paramètres microcirculatoires, le flux microcirculatoire sublingual évalué par SDF et le StO2 par NIRS ont été altéré transitoirement à H3 dans le groupe débit bas. Le niveau de cytokine IL-6 était plus élevé significativement dans le groupe débit bas à la fin d’expérimentation. Conclusions : Une réanimation à objectif de débit d’ECMO bas 35 ml.kg-1.min-1 versus standard 70ml.kg-1.min-1dans les six premières heures d’un ACR réfractaire n’est pas associé à une meilleure réversion des conséquences métaboliques, microcirculatoire et inflammatoire avec un objectif de PAM à 65 mmHg dans un modèle porcin

Mots clés: Cardiac arrest; Extracorporeal membrane oxygenation; Cardiogenic shock; Microcirculation; Inflammation

Mots clés: Arrêt cardiaque; Choc cardiogénique; ECMO

Domaines: Médecine humaine et pathologie; Cardiologie et système cardiovasculaire

Yun Luo. Optimisation des thérapeutiques du choc cardiogénique : conséquences métaboliques, microcirculatoires et inflammatoires d’une assistance circulatoire à objectif de débit d’ECMO bas versus standard dans un modèle porcin d’arrêt cardiaque réfractaire réanimé. Médecine humaine et pathologie. Université de Lorraine, 2018. Français. ⟨NNT : 2018LORR0144⟩. ⟨tel-01923916⟩