PMC

asystole, joka tunnistetaan tasarytmiksi kaikissa EKG-johtimissa, on iskemätön rytmi, johon liittyy korkea kuolleisuus. Potilaat, joilla on sepelvaltimotauti ja jotka kärsivät äkillisestä tukoksesta, voivat edetä asystoleen tukoksen alkamisesta alkaneen tapahtumasarjan kautta: paikallinen iskemia, kammiotakykardia (VT), kammiovärinä (VF), globaali iskemia ja asystole. Defibrillointi on tehokkainta, kun sitä käytetään VF:n aikana, hyvissä ajoin ennen asystolea. Sairaalan ulkopuolisen sydänpysähdyksen (OHCA) saaneiden potilaiden, jotka ovat asystolessa, ennuste on heikko. Ruotsalaisen OHCA-rekisterin analyysi on osoittanut, että potilailla, joiden rytmi ei ollut iskunkestävä, keskimääräinen yhden kuukauden eloonjäämisprosentti oli 1,3 % (8).

Monissa retrospektiivisissä tutkimuksissa on analysoitu kuolemaan johtavien rytmihäiriöiden ilmaantuvuutta OHCA:ssa, ja niissä on todettu, että pysähdysten ilmaantuvuus, joissa ensimmäisenä rekisteröidyn rytminä on VT/VF, on jatkuvasti vähentynyt, kun taas muiden kuin VT/VF:n kaltaisten pysähdyksien ilmaantuvuus, mukaan luettuna asystolia, on lisääntynyt huomattavasti (10, 13). VF-pysähdysten väheneminen voi johtua siitä, että VT/VF:n esiintyvyys OHCA:n syynä on vähentynyt, mikä johtuu todennäköisesti implantoitavien kardioverteridefibrillaattoreiden ja β-salpaajien lisääntyneestä käytöstä. Mielenkiintoista on, että Milwaukeessa, WI:ssä, ensimmäisenä rekisteröidyn rytminä esiintyvyys lisääntyi huomattavasti vuosina 1992-2002, mikä tasoitti VT/VF-pysähdysten vähenemisen. Kaiken kaikkiaan OHCA:n kokonaisesiintyvyys pysyi vakiona kyseisen tutkimuksen aikana (13). Muiden kuin VF:n aiheuttamien OHCA-pysähdysten havaittu lisääntyminen Yhdysvalloissa ja Euroopassa on johtanut spekulaatioihin siitä, että VF:n aiheuttamat OHCA-pysähdykset muuttuvat nopeasti joksikin muuksi rytmiksi, pääasiassa asystoleksi (10). Lisäksi on spekuloitu, että β-salpaajat voisivat olla syyllisiä VF:n nopeutuneeseen heikkenemiseen asystoliaksi (10).

Tässä American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology -lehden numerossa Garg ja kollegat (6a) esittelevät tutkimustuloksia, jotka koskevat tekijöitä, jotka vaikuttavat sähkötoiminnan heikkenemiseen asystoliaksi globaalin iskemian aikana. He olettivat, että sekä nopea syketaajuus että β-adrenerginen stimulaatio kiihdyttävät sähköistä vajaatoimintaa. He tutkivat eristettyjä kaninsydämiä, joissa supistuminen oli farmakologisesti pysäytetty. Sydämiä tahdistettiin joko 300 tai 200 ms:n syklinpituudella, ja niitä joko altistettiin tai ei altistettu 30 nM:n β-adrenergiselle agonistille isoproterenolille. Maailmanlaajuinen ei-virtausiskemia aloitettiin, ja siitä johtuvaa sähköisen vajaatoiminnan etenemistä seurattiin optisella kartoituksella. He havaitsivat, että nopea syketaajuus ja β-adrenerginen aktivaatio kiihdyttivät synergisesti alueellisen herätyskyvyn heikkenemisen kehittymistä, mikä korreloi tiukasti VF:n puhkeamisen ja lopulta täydellisen herätyskyvyn heikkenemisen (asystole) kanssa.

Vaikka Gargin ym. aktivoitumisnopeustiedot mitattiin globaalin iskemian aikana, ne voivat antaa uutta tietoa kliinisiin havaintoihin, joiden mukaan kohonnut perussyketaajuus liittyy lisääntyneisiin sydän- ja verisuonitautien riskitekijöihin (2, 5, 12), mukaan lukien äkillinen sydäninfarkti (7) ja VF (1). Nämä tiedot tukevat kliinisiä pyrkimyksiä ylläpitää alhaisempaa syketaajuutta potilailla, joilla on sepelvaltimotauti. On järkevää olettaa, että akuutti paikallinen iskemia korkean syketaajuuden ja lisääntyneen β-adrenergisen aktiivisuuden yhteydessä korreloi lisääntyneeseen VF:n riskiin ja mahdollisesti nopeaan etenemiseen asystoleksi. Näin ollen sepelvaltimotautitapahtuman aikana alentunut perussyketaajuus voi pidentää aikaa asystoleen, mikä lisää todennäköisyyttä, että OHCA:ssa havaitaan shokkikelpoinen rytmi. β-salpaajat saattavat pidentää aikaa asystoleen entisestään; tästä seikasta voidaan kuitenkin kiistellä (10).

Aiemmissa eläinkokeissa sinusrytmin hidastaminen ja β-adrenergisen aktiivisuuden estäminen viivästyttivät aikaa VF:n puhkeamiseen iskeemisen tapahtuman aikana, oletettavasti säilyttämällä sydänlihaksen energiatilaa (21). Vaillantin ja kollegoiden (21) tutkimuksissa mitattiin aikaa VF:ään akuutin sydänlihasiskemian jälkeen sioilla. Iskemian alkamisesta lähtien aika VF:ään pidentyi, kun sydämentahdistimen virran (IKf) estäjää (ivabradiini) annettiin sykkeen alentamiseksi. Kun annettiin β-salpaajaa (propranololia), aika VF:ään pidentyi myös, mutta ei läheskään yhtä paljon kuin IKf:n eston yhteydessä. Gargin ym. isoproterenolitulokset vahvistavat nämä aiemmat havainnot. Vaillantin ym. (21) mittaamat fosfokreatiinin ja ATP:n suhteet VF:n alkaessa olivat myös korkeammat IKf:n eston aikana, mikä viittaa sydänlihaksen energiavarastojen parempaan säilymiseen. Kliinisesti angina pectorista sairastavien potilaiden sydämen syketaajuuden alentaminen pidentää aikaa ST-segmentin masennukseen ja pidentää angina pectoriksen oireiden alkamista (15, 20). Nämä suotuisat vaikutukset johtuvat sydänlihaksen parantuneesta energiatilanteesta, mukaan lukien sydänlihaksen hapenkulutuksen väheneminen ja parantunut sepelvaltimoiden perfuusio, joka on seurausta pidemmästä diastolisesta intervallista (2).

Garg ja kollegat esittävät useita ajatuksia herättäviä tulkintoja optisen kartoituksen tuloksista. Iskemian aikana heikentynyt herätettävyys, johtumisen estyminen ja asystole johtuvat tyypillisesti kohonneesta solunulkoisesta kaliumista, joka depolarisoi lepomembraanipotentiaalia ja inaktivoi siten natriumkanavia (3, 18). Garg ja kollegat kuitenkin vastustavat tätä mekanismia esittämällä, että heidän havaitsemansa lisääntynyt sähköinen depressio johtui lisääntyneestä kalsiumkuormituksesta, ei solunulkoisen kaliumin kertymisestä. He viittaavat myös siihen, että VF:n käynnistyminen heidän kokeissaan ei johtunut varhaisista tai viivästyneistä jälkidepolarisaatioista, jotka yleensä johtuvat muuttuneesta solunsisäisestä kalsiumhomeostaasista (16) ja joihin tyypillisesti vedotaan selittämään rytmihäiriöiden syntyä β-adrenergisen stimulaation aikana muussa kuin iskeemisessä sydänlihaksessa (11). Sen sijaan he selittävät, että VF:n mekanismina oli alueellisesti heterogeenisen mosaiikkimaisen sähköisen depressiokuvion kehittyminen. Tällaisen kuvion odotetaan edistävän yksisuuntaista estoa ja reentryä. Kuten kirjoittajat arvelevat, Purkinje-verkolla voisi olla tärkeä rooli havaitun VF:n käynnistymisessä. Tässä tutkimuksessa käytetyt kanit muistuttavat koiria ja ihmisiä siinä, että Purkinje-verkko on pääasiassa subendokardiaalinen, minkä vuoksi on lähes mahdotonta yhdistää lopullisesti epikardiaalisesti kartoitettuja aktivoitumisrintamia endokardiaalisiin Purkinje-aktivointeihin. Useat tutkimukset (4, 9) ovat kuitenkin osoittaneet, että Purkinje-verkko on aktiivinen pitkäkestoisen VF:n aikana, jolloin sydän on globaalisti iskeeminen, ja sillä on todennäköisesti tärkeä merkitys VF-aktivaation ylläpitämisessä erilaisten fokaalisten ja reentranttien mekanismien avulla. Samankaltaiset mekanismit voivat hyvinkin olla kyseessä VF:n käynnistymisessä globaalin iskemian aikana.

Optisen kartoituksen etuna Gargin ym. tutkimuksissa oli, että toimintapotentiaalien keston heterogeenisuutta voitiin analysoida. Tämä paljasti eroja toimintapotentiaalin keston lyhenemisen ajallisessa kulussa oikean ja vasemman kammion välillä, ja nopeampi lyheneminen tapahtui vasemmassa kammiossa kolmessa neljästä sykkeen ja isoproterenolin annon yhdistelmästä. Tämä tulos merkitsee reentranttireitin pituuden lyhenemistä sekä lisääntynyttä repolarisaation hajontaa, jotka molemmat ovat tärkeitä VF-mekanismeja. Optisten kartoitustutkimusten tärkeä rajoitus oli vaatimus sähkömekaanisesta irtikytkennästä optisten toimintapotentiaalien liikeartefaktien vähentämiseksi. Tietojen tulkinta on tehtävä varovaisesti, kun ristisiltapyöritys on estetty, koska aktomyosiinin ATP-aasit muodostavat 75 prosenttia sydänlihaksen kokonaisenergiankulutuksesta (23). Jäljelle jäävä energiankulutus johtuu Ca2+-ATPaaseista (15 %) ja Na+/K+-ATPaasista (9 %) (17). On todennäköistä, että ATP:n käyttö sekä ei-iskeemisen että iskeemisen tilan aikana Gargin ym. tutkimuksissa oli vain 24 % siitä, mitä se voisi olla in vivo toimivassa sydämessä. Näin ollen on todennäköistä, että sähköisten tapahtumien aikajakso voisi olla huomattavasti lyhyempi in vivo. Tämä rajoitus on erityisen tärkeä, jos energian säilyttäminen on mekanismi, jolla alhaisempi syketaajuus ja β-adrenergisen stimulaation puuttuminen suojaavat VF:n puhkeamiselta. Aktomyosiini-ATPaasien estämisellä on suuri vaikutus fysiologisiin prosesseihin, joita moduloidaan energiantuotannon ja -käytön tasapainolla, kuten sydämen työn lisääntyessä ja iskemiassa (22). On myös syytä huomata, että Garg ja muut tahdistivat kokeissaan globaalisti iskemiassa olevia sydämiä normaalilla syketaajuudella, kunnes VF syntyi spontaanisti. Vaikka tämä on kohtuullinen tapa arvioida aktivointinopeuden vaikutuksia sähköisen toiminnan rappeutumiseen, se ei vastaa OHCA:n tyypillistä etenemistä, jonka ajatellaan alkavan akuutin paikallisen iskemian tapahtumana ja etenevän kuten johdantokappaleessa todetaan. Tulevat optiset kartoitustutkimukset paikallisesta iskemiasta täysin supistuvissa sydämissä voivat antaa syvällisempää tietoa VF:n alkamisesta ja sähköisen vajaatoiminnan etenemisestä.

Kliinisten tietojen valossa, jotka osoittavat, että OHCA:n ensimmäisenä rekisteröidyn rytminä on lisääntynyt asystolian esiintyvyys (13), on selvä tarve ymmärtää asystolian fysiologisia mekanismeja. Garg ja kollegat ovat esittäneet tärkeitä uusia näkemyksiä, jotka osoittavat, että nopea syke ja β-adrenerginen stimulaatio kiihdyttävät heterogeenista sähköistä depressiota ja nopeuttavat asystoleen siirtymistä. Jäljellä on vielä monia kysymyksiä, joista useat liittyvät β-adrenergisen aktiivisuuden rooliin. Milloin on paras aika antaa eksogeenista adrenaliinia sydänpysähdyksen aikana (6, 19)? Pidentävätkö β-salpaajat riittävän metabolisen reservin ylläpitämistä iskemian aikana VF:n ylläpitämiseksi ja alentavatko ne samalla defibrillointikynnystä? Voisivatko β-salpaajat muuttaa mekanismeja, jotka ylläpitävät VF:ää iskemian aikana ja lyhentävät aikaa asystoleen (10) tai nostavat defibrillointikynnystä (14)? Vastaukset näihin ja moniin muihin kysymyksiin vaikuttavat todennäköisesti merkittävästi OHCA:n hoidon parantamiseen.