Abstract
Purpose: Systemic alkalinization is recommended for resuscitation from local anesthetic-induced cardiotoxicity. It has been suggested that inducing hypocapnic alkalosis, prior to exposure to toxic concentrations of local anesthetics, may minimize cardiotoxicity. However, it remains unclear whether inducing severe hypocapnic alkalosis after administration of local anesthetics will minimize the duration of bradycardia. We used isolated rat hearts to investigate the effects of hypocapnic alkalosis on heart rate (HR) recovery from bupivacaine or levobupivacaine-induced bradycardia.
Methods: We measured the time required for the HR in 24 isolated rat hearts, respectively, to attain 90% of the baseline HR (recovery time) following bradycardia induced by 1µg·mL−1 and 10µg·mL−1 concentrations of either bupivacaine or levobupivacaine. Normal pH perfusate (bupivacaine or levobupivacaine with normal pH washout groups) or severe hypocapnic alkalosis perfusate (bupivacaine or levobupivacaine with hypocapnic alkalosis washout groups) were reperfused after exposure to the local anesthetics.
Results: Severe hypocapnic alkalosis prolonged the recovery time from 273 ± 122 sec, at the 1µg·mL−1 bupivacaine concentration with normal pH washout, to 1203 ± 540 sec, in the bupivacaine with hypocapnic alkalosis washout (P=0.029). Severe hypocapnic alkalosis also prolonged the recovery time from 1 153 ± 644 sec, at a 10µg·mL−1 bupivacaine concentration in the normal pH washout group, to 2065 ±617 sec, in the bupivacaine with hypocapnic alkalosis washout group (P=0.032). With levobupivacaine 10µg·mL−1 in the normal pH washout group, HR recovery time increased from 863 ± 186 sec to 1565 ± 567 sec, compared to the hypocapnic alkalosis washout group (P=0.045).
Conclusions: Severe hypocapnic alkalosis prolonged the recovery time from bupivacaine or levobupivacaine-induced bradycardia in isolated rat hearts. When bradycardia occurs after intravascular bupivacaine or levobupivacaine administration, maintenance of normocapnia may minimize the duration of bradycardia.
Résumé
Objectif: L’alcalinisation systémique est recommandée pour la réanimation dans les cas de cardiotoxicité provoquée par un anesthésique local. Il a été suggéré que l’induction d’une alcalose hypocapnique avant l’exposition à des concentrations toxiques d’anesthésiques locaux pourrait minimiser la cardiotoxicité. Cependant, nous ne savons pas si l’induction d’une alcalose hypocapnique grave après l’administration d’anesthésiques locaux minimise la durée de la bradycardie. Nous avons utilisé des cœurs isolés de rats pour analyser les effets de l’alcalose hypocapnique sur le retour à une fréquence cardiaque (FC) normale à la suite d’une bradycardie provoquée par la bupivacaïne ou la lévobupivacaine.
Méthode: Nous avons mesuré le temps requis pour que la FC de 24 cœurs isolés de rats atteigne 90 % de la FC de base (temps de récupération) après une bradycardie provoquée par des concentrations de 1 µg·mL−1 et 10 µg·mL−1 de bupivacaïne ou de lévobupivacaïne. Un perfusat au pH normal (groupes bupivacaïne ou lévobupivacaïne avec solution de rinçage à pH normal) ou un perfusat d’alcalose hypocapnique sévère (groupes bupivacaïne ou lévobupivacaïne avec solution de rinçage alcaline hypocapnique) a été reperfusé après que les cœurs ont été exposés aux anesthésiques locaux.
Résultats: L’alcalose hypocapnique grave a prolongé le temps de récupération de 273 ± 122 sec, à la concentration de bupivacaïne del µg·mL−1 avec la solution de rinçage à pH normal, à 1203 ± 540 sec, dans le groupe de bupivacaïne avec la solution de rinçage alcaline hypocapnique (P=0,029). L’alcalose hypocapnique grave a également prolongé le temps de récupération de 1153 ± 644 sec, à une concentration de bupivacaïne 10 µg·mL−1, à 2065 ±617 sec dans le groupe de bupivacaïne avec solution de rinçage alcaline hypocapnique (P=0,032). Avec de la lévobupivacaïne 10 µg·mL−1 dans le groupe à la solution de rinçage au pH normal, le temps de récupération de la fréquence cardiaque a augmenté de 863 ± 186 sec à 1565 ± 567 sec, comparativement au groupe avec solution de lavage alcaline hypocapnique (P=0,045).
Conclusion: L’alcalose hypocapnique a prolongé le temps de récupération après une bradycardie provoquée par la bupivacaïne ou la lévobupivacaïne dans des cœurs isolés de rats. Lorsque la bradycardie survient après l’administration intravasculaire de bupivacaïne ou de lévobupivacaïne, le maintien de la normocapnie pourrait minimiser la durée de la bradycardie.
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References
Albright GA. Cardiac arrest following regional anesthesia with etidocaine or bupivacaine. Anesthesiology 1979; 51: 285–7.
Lacombe P, Blaise G, Loulmet D, Hollmann C. Electrophysiologic effects of bupivacaine in the isolated rabbit heart. Anesth Analg 1991; 72: 62–9.
Bruelle P, Lefrant JY, de La Coussaye JE, et al. Comparative electrophysiologic and hemodynamic effects of several amide local anesthetic drugs in anesthetized dogs. Anesth Analg 1996; 82: 648–56.
de La Coussaye JE, Bassoul BP, Albat B, et al. Succinylcholine does not worsen bupivacaine-induced cardiotoxicity in pentobarbital-anaesthetized dogs. Can J Anaesth 1992; 39: 192–7.
Clarkson CW, Hondeghem LM. Evidence for a specific receptor site for lidocaine, quinidine and bupivacaine associated with cardiac sodium channels in guinea pig ventricular myocardium. Circ Res 1985; 56: 496–506.
Lynch C 3rd. Depression of myocardial contractility in vitro by bupivacaine, etidocaine and lidocaine. Anesth Analg 1986; 65: 551–9.
American Heart Association. 2005 American Heart Association Guidelines for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Part 10.2: Toxicology in emergency cardiovascular care. Circulation 2005; 112(suppl IV): IV–128-30.
Porter JM, Markos F, Snow HM, Shorten GD. Effects of respiratory and metabolic pH changes and hypoxia on ropivacaine-induced cardiotoxicity in dogs. Br J Anaesth 2000; 84: 92–4.
Reiz S, Haggmark G, Johansson G, Nath S. Cardiotoxicity of ropivacaine-a new amide local anaesthetic agent. Acta Anaesthesiol Scand 1989; 33: 93–8.
Okada H, Kurita T, Mochizuki T, Morita K, Sato S. The cardioprotective effect of dexmedetomidine on global ischaemia in isolated rat hearts. Resuscitation 2007; 74: 538–15.
Hui Y, Mochizuki T, Kondo K, Umemura K, Sato S. Nitric oxide donor, NOC7, reveals biphasic effect on contractile force of isolated rat heart after global ischemia. J Anesth 2008; 22: 229–35.
Heavner JE. Cardiac toxicity of local anesthetics in the intact isolated heart model: a review. Reg Anesth Pain Med 2002; 27: 545–55.
Tanz RD, Heskett T, Loehning RW, Fairfax CA. Comparative cardiotoxicity of bupivacaine and lidocaine in the isolated perfused mammalian heart. Anesth Analg 1984; 63: 549–56.
Bromage PR, Burfoot MF, Crowell DE, Truant AP. Quality of epidural blockade. III. Carbonated local anaesthetic solutions. Br J Anaesth 1967; 39: 197–209.
Moller RA, Covino BG. Cardiac electrophysiologic effects of lidocaine and bupivacaine. Anesth Analg 1988; 67: 107–14.
Liu P, Feldman HS, Covino BM, Giasi R, Covino BG. Acute cardiovascular toxicity of intravenous amide local anesthetics in anesthetized ventilated dogs. Anesth Analg 1982; 61: 317–22.
McLeod GA, Burke D. Levobupivacaine. Anaestiiesia 2001;56:331–41.
Rosen MA, Thigpen JW, Shnider SM, Foutz SE, Levinson G, Koike M. Bupivacaine-induced cardiotoxicity in hypoxic and acidotic sheep. Anesth Analg 1985; 64: 1089–96.
Sage DJ, Feldman HS, Arthur GR, et al. Influence of lidocaine and bupivacaine on isolated guinea pig atria in the presence of acidosis and hypoxia. Anesth Analg 1984; 63: 1–7.
Rosenblatt MA, Abel M, Fischer GW, Itzkovich CJ, Eisenkraft JB. Successful use of a 20% lipid emulsion to resuscitate a patient after a presumed hbupivacaine-related cardiac arrest. Anesthesiology 2006; 105: 217–8.
Weinberg G. Lipid infusion resuscitation for local anesthetic toxicity: proof of clinical efficacy. Anesthesiology 2006; 105: 7–8.
Sutherland FJ, Hearse DJ. The isolated blood and perfusion fluid perfused heart. Pharmacol Res 2000; 41:613–27.
Stehr SN, Pexa A, Hannack S, et al. Insulin effects on myocardial function and bioenergetics in L-bupivacaine toxicity in the isolated rat heart. Eur J Anaesthesiol 2007; 24: 340–6.
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Sources of financial support: Support was provided solely from institutional and departmental sources. Levobupivacaine was donated by Maruishi Pharmaceutical Co., Ltd, Osaka.
Conflicts of interest: None declared.
This work was presented, in part, at the 2004 annual meeting of the American Society of Anesthesiologists, Las Vegas, Nevada, October 25, 2004.
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Mochizuki, T., Sato, S. Hypocapnia prolongs bradycardia induced by bupivacaine or levobupivacaine in isolated rat hearts. Can J Anesth 55, 836–846 (2008). https://doi.org/10.1007/BF03034055
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