Effect of cardiopulmonary bypass on thiol/disulfide homeostasis in congenital heart surgery

Abstract

Background: This study aims to investigate whether thiol/disulfide homeostasis parameters measurements could be used as a new biomarker to predict the pre-and post-cardiopulmonary bypass oxidative status of pediatric patients undergoing congenital heart surgery.Methods: A total of 40 children with congenital heart disease (17 males, 23 females; mean age: 39.6 +/- 40.0 months; range, 2 to 216 months) who underwent open-heart surgery were included. The control group consisted of 40 age-and sex-matched healthy children (18 males, 22 females; mean age: 42.8 +/- 46.6 months; range, 12 to 156 months). The patients with congenital heart disease were divided into two groups as cyanotic patients (n=18) and acyanotic patients (n=22). Thiol/disulfide parameters were compared among the cyanotic, acyanotic congenital heart disease patients, and control group preoperatively (pre-CPB). The effects of cardiopulmonary bypass on thiol/disulfide parameters, pre-CBP, immediately after cardiopulmonary bypass (post-CPB0), and 24 h after cardiopulmonary bypass (post-CPB24) were investigated.Results: The mean native and total thiol levels in the cyanotic patients were significantly lower than those in the acyanotic patients and control group (p<0.0001). The cyanotic group exhibited higher disulfide levels than the acyanotic group (p<0.01). The mean native thiol and total thiol levels significantly decreased in the post-CPB0 (p<0.0001). The mean disulfide levels significantly increased in the post-CPB0 than the pre-CPB values (p<0.001). Post-CPB24 native and total thiol levels were elevated compared to post-CPB0 (p<0.0001). The mean disulfide levels significantly increased in the post-CPB24 period than the post-CPB0 values (p<0.001). The survivor patients responded better to oxidative stress than non-survivor patients.Conclusion: Thiol/disulfide measurement is a promising biomarker in determining the pre-and post-cardiopulmonary bypass oxidative status of pediatric patients undergoing congenital heart surgery. The interpretation of thiol/disulfide levels, pre-and postoperatively, may be used in predicting mortality and outcomes of these patients earlier./ÖZ Amaç: Bu çalışmada tiyol/disülfid homeostazı parametrelerinin ölçümünün doğumsal kalp cerrahisi geçiren pediatrik hastalarda kardiyopulmoner baypas öncesi ve sonrası oksidatif durumu öngörmede yeni bir biyobelirteç olarak kullanılabilip kullanılamayacağı araştırıldı. Ça¬lış¬ma pla¬nı: Açık kalp cerrahisi yapılan doğumsal kalp hastalığı olan toplam 40 çocuk (17 erkek, 23 kız; ort. yaş: 39.6±40.0 ay; dağılım, 2-216 ay) çalışmaya alındı. Kontrol grubu yaş ve cinsiyet ile eşleştirilmiş 40 sağlıklı çocuktan (18 erkek, 22 kız; ort. yaş: 42.8±46.6 ay; dağılım, 12-156 ay) oluşuyordu. Doğumsal kalp hastalığı olan hastalar siyanotik olanlar (n=18) ve asiyonatik olanlar (n=22) olmak üzere iki gruba ayrıldı. Ameliyat öncesinde (KPB öncesi) siyanotik, asiyanotik doğumsal kalp hastalığı olan hastalar ve kontrol grubu arasında tiyol/disülfid parametreleri karşılaştırıldı. Kardiyopulmoner baypasın tiyol/disülfid parametrelerin üzerine etkileri KPB öncesi, kardiyopulmoner baypastan hemen sonra (KPB0 sonrası) ve kardiyopulmoner baypastan 24 saat sonra (KPB24 sonrası) incelendi. Bulgular: Ortalama native ve total tiyol düzeyleri siyanotik hastalarda asiyanotik hastalar ve kontrol grubuna kıyasla anlamlı düzeyde daha düşük bulundu (p<0.0001). Disülfid düzeyleri siyanotik hastalarda asiyanotik hastalara kıyasla daha yüksek idi (p<0.01). Ortalama native ve total tiyol düzeyleri KPB0 sonrasında anlamlı düzeyde azaldı (p<0.0001). Ortalama disülfid düzeyleri KPB öncesi değerlere kıyasla KPB0 sonrası dönemde anlamlı düzeyde arttı (p<0.001). KPB24 sonrası dönemde native ve total tiyol düzeyleri, KPB0 sonrasına kıyasla artış gösterdi (p<0.0001). Ortalama disülfid düzeyleri, KPB0 sonrası değerlere kıyasla KPB24 sonrası dönemde anlamlı düzeyde arttı (p<0.001). Sağkalan hastalar, kaybedilen hastalara kıyasla oksidatif strese daha iyi yanıt verdi.