Effect of intravenous lidocaine on the transcerebral inflammatory response during cardiac surgery: a randomized-controlled trial

Can J Anaesth. 2016 Nov;63(11):1223-32. doi: 10.1007/s12630-016-0704-0. Epub 2016 Jul 28.

Abstract

Purpose: Postoperative cognitive dysfunction (POCD) occurs frequently after cardiac surgery. The pathophysiology of POCD remains elusive, but previous work showed that intravenous lidocaine may be protective against POCD, possibly by modulating cerebral inflammation. We hypothesized that intravenous lidocaine would attenuate the cerebral inflammatory response to cardiopulmonary bypass (CPB) by reducing the transcerebral activation gradients of platelets, leukocytes, and/or platelet-leukocyte conjugates.

Methods: We studied 202 patients undergoing cardiac surgery with CPB in this prospective randomized double-blinded placebo-controlled trial. Subjects were randomized to receive either intravenous lidocaine (bolus + 48-hr infusion) or placebo (identical infusion volume and duration). Paired jugular venous and radial arterial blood samples were drawn at several time points and analyzed by fluorescence-activated cell sorting to identify activated platelets and platelet-leukocyte conjugates. Transcerebral activation gradients were calculated by subtracting arterial values from venous values and were compared between groups using repeated measures regression models with covariate adjustment for age, sex, surgery type, and CPB duration.

Results: Beginning after aortic cross-clamp release and peaking ten minutes after the termination of CPB, the mean (SD) transcerebral activation gradient of platelet-monocyte conjugates decreased in lidocaine-treated vs placebo-treated patients [-1.84 (11.47) mean linear fluorescence intensity (MLFI) vs 1.46 (13.88) MLFI, respectively; mean difference, -4.08 MLFI; 95% confidence interval, -7.86 to -0.29; P = 0.03). No difference was seen at any time point for activated platelets or for platelet-neutrophil conjugates.

Conclusion: While lidocaine did not affect the systemic or transcerebral activation of platelets or leukocytes, we did observe a reduction in the transcerebral activation of platelet-monocyte conjugates after aortic cross-clamp release. This may be a manifestation of reduced cerebral inflammation during cardiopulmonary bypass in response to treatment with lidocaine. This trial was registered at ClinicalTrials.gov (NCT00938964).

Objectif: Le dysfonctionnement cognitif postopératoire (DCPO) constitue une complication fréquente après une chirurgie cardiaque. La physiopathologie du DCPO est encore peu connue, mais des travaux réalisés par le passé ont démontré que la lidocaïne intraveineuse pourrait avoir un effet protecteur contre le DCPO, possiblement en modulant l’inflammation cérébrale. Nous avons émis l’hypothèse que la lidocaïne intraveineuse atténuerait la réponse inflammatoire cérébrale à la circulation extracorporelle (CEC) en réduisant les gradients d’activation transcérébrale des plaquettes, des leucocytes, et/ou des conjugués plaquettes-leucocytes.

Méthode: Nous avons étudié 202 patients subissant une chirurgie cardiaque avec CEC dans cette étude prospective randomisée à double insu et contrôlée par placebo. Les patients ont été randomisés à recevoir de la lidocaïne intraveineuse (bolus + perfusion de 48 h) ou un placebo (volume et durée de perfusion identiques). Des échantillons de sang appariés de la veine jugulaire et de l’artère radiale ont été prélevés à différents moments dans le temps et analysés par tri de cellules activées par fluorescence afin d’identifier les plaquettes et les conjugués plaquettes-leucocytes activés. Les gradients d’activation transcérébrale ont été calculés en soustrayant les valeurs artérielles aux valeurs veineuses puis comparés entre les groupes à l’aide de modèles de régression à mesures répétées avec ajustement des covariables pour tenir compte de l’âge, du sexe, du type de chirurgie et de la durée de la CEC.

Résultats: En commençant à la fin du clampage aortique et atteignant son pic dix minutes après la fin de la CEC, le gradient d’activation transcérébrale moyen (ÉT) des conjugués plaquettes-monocytes a baissé dans le groupe de patients traités avec de la lidocaïne par rapport au groupe placebo [−1,84 (11,47) intensité de fluorescence linéaire moyenne (IFLM) vs 1,46 (13,88) IFLM, respectivement; différence moyenne, −4,08 IFLM; intervalle de confiance 95 %, −7,86 à −0,29; P = 0,03). Aucune différence n’a été observée à quelque moment dans le temps que ce soit en ce qui touchait aux plaquettes activées et aux conjugués plaquettes-neutrophiles.

Conclusion: Bien que la lidocaïne n’ait pas eu d’impact sur l’activation systémique ou transcérébrale des plaquettes ou des leucocytes, nous avons observé une réduction de l’activation transcérébrale des conjugués plaquettes-monocytes après la fin du clampage aortique. Il pourrait s’agir d’une manifestation de la réduction de l’inflammation cérébrale pendant la circulation extracorporelle en réponse au traitement à base de lidocaïne. Cette étude a été enregistrée au ClinicalTrials.gov (NCT00938964).

Publication types

  • Randomized Controlled Trial

MeSH terms

  • Adult
  • Aged
  • Anesthetics, Local / administration & dosage
  • Anesthetics, Local / therapeutic use*
  • Brain Diseases / drug therapy*
  • Cardiac Surgical Procedures / methods*
  • Cardiopulmonary Bypass / adverse effects
  • Double-Blind Method
  • Female
  • Humans
  • Inflammation / drug therapy*
  • Infusions, Intravenous
  • Leukocytes
  • Lidocaine / administration & dosage
  • Lidocaine / therapeutic use*
  • Male
  • Middle Aged
  • Monocytes
  • Platelet Activation
  • Prospective Studies

Substances

  • Anesthetics, Local
  • Lidocaine

Associated data

  • ClinicalTrials.gov/NCT00938964