Assessment of dexmedetomidine effects on left ventricular function using pressure-volume loops in rats

Abstract

The role of dexmedetomidine on left ventricular function is not clearly known. The aim of the present study was to determine whether dexmedetomidine has a myocardial depressive effect by analyzing pressure-volume loops in a rat model. Thirty-two Sprague-Dawley rats were anesthetized and a pressure-volume loop catheter was advanced via the right carotid artery into the left ventricle. Rats were divided into four groups (n=8 each group). 0.1 ml of normal saline, 1.0, 2.5, and 5.0 μg/kg dexmedetomidine were infused over 10 minutes via the internal jugular vein to the control group, Dex1.0, Dex2.5, and Dex5.0 groups, respectively. Steady-state hemodynamics were recorded. Intermittent inferior vena cava occlusion was done to assess preload-independent indices. Statistical analysis was performed by analysis of variance. Compared with the control group, changes in Dex1.0 group were insignificant. In Dex2.5 group, only the systolic blood pressure was higher (vs. control, P = 0.03), and other parameters were insignificant. Dex5.0 group exhibited a lower heart rate, higher systolic blood pressure, higher arterial elastance (vs. control, all P < 0.001), and unaltered cardiac output. Dex5.0 group showed steeper slopes of end-systolic pressure increment and end-systolic pressure-volume relationship than the control, Dex1.0, and Dex2.5 groups (all P < 0.001). Slopes of end-diastolic pressure decrement and end-diastolic pressure-volume relationship did not differ among groups. Dexmedetomidine had no direct myocardial depressant effect in the rat heart in doses that are similar to those encountered under clinical conditions. Dexmedetomidine did not significantly alter the ability of the heart to cope with bradycardia and greatly increased afterload. Their potentially negative impact on cardiac output was effectively attenuated by improved myocardial contractility and preserved diastolic function in healthy subjects.

덱스메데토미딘이 좌심실 기능에 어떠한 영향을 미치는가에 대해서는 아직 명확하게 밝혀진 바가 없다. 본 연구에서는 백서 모델에서 압력-용적 고리의 분석을 통해 덱스메데토미딘이 좌심실 기능의 저하를 일으키는지 알아보고자 하였다. 서른 두 마리의 백서를 마취시킨 후 압력 용적 고리 카테터를 우측 경동맥으로 삽입하여 좌심실까지 진입시켰다. 백서는 각 군당 8마리의 네 군 (대조군, Dex1.0군, Dex2.5군, Dex5.0군)으로 나누어서 각각 생리식염수 0.1밀리리터, 덱스메데토미딘 1.0, 2.5, 5.0 μg/kg을 10분에 걸쳐 오른쪽 내경정맥을 통해 주입하였다. 약물 주입 후 안정된 상태에서 혈역학적 데이터를 기록하였다. 그 후 하대정맥을 간헐적으로 폐쇄시키면서 전부하에 독립적인 지표들을 기록하였다. 통계분석은 일원배치 분산분석 방식으로 시행하였다. Dex1.0군은 대조군과 비교하였을 때 유의미한 차이가 없었다. Dex2.5군에서는 수축기 혈압만이 대조군에 비해 높은 것으로 관찰되었다 (P = 0.31). Dex5.0군에서는 유의미하게 낮은 심박동수, 높은 수축기 혈압, 높은 동맥탄성도가 관찰되었으나 (P < 0.001), 두 군간 심박출량의 차이는 관찰되지 않았다. 또한, Dex5.0군에서는 수축기말 압력증가의 기울기와 수축기말 압력-용적 관계가 다른 세 군에 비해 유의미하게 높았다 (P < 0.001). 하지만 이완기말 압력감소의 기울기나 이완기말 압력-용적 관계는 모든 군에 있어 유의미한 차이는 관찰되지 않았다. 임상에서 활용되는 용량의 덱스메데토미딘을 쥐에게 투여한 결과 직접적인 심근저하 효과는 관찰되지 않았다. 덱스메데토미딘 투여로 인해 유의미한 수준의 서맥과 후부하 증가가 발생하였지만, 심근 수축력 또한 향상되어 심박출량의 저하를 억제하고 정상적인 수준으로 유지시키는 데 기여한 것으로 판단된다.