PMC

Asystolia, rozpoznawana jako linia płaska we wszystkich odprowadzeniach EKG, jest rytmem niewstrząsowym, który wiąże się z wysoką śmiertelnością. U pacjentów z chorobą wieńcową, u których doszło do nagłej okluzji, do asystolii może dojść w wyniku sekwencji zdarzeń zapoczątkowanych na początku okluzji: miejscowego niedokrwienia, częstoskurczu komorowego (VT), migotania komór (VF), globalnego niedokrwienia i asystolii. Defibrylacja jest najskuteczniejsza, gdy jest wykonywana podczas VF, a więc na długo przed asystolią. Rokowanie u chorych z pozaszpitalnym zatrzymaniem krążenia (OHCA), u których stwierdzono asystolię, jest niepomyślne. Analiza szwedzkiego rejestru OHCA wykazała, że u pacjentów, u których stwierdzono rytm niewstrząsowy, średni miesięczny wskaźnik przeżycia wynosił 1,3% (8).

W kilku retrospektywnych badaniach analizowano częstość występowania śmiertelnych arytmii w OHCA i stwierdzono, że częstość występowania zatrzymania z VT/VF jako pierwszym zarejestrowanym rytmem stale spada, podczas gdy częstość występowania zatrzymania bez VF, w tym asystolii, wyraźnie wzrosła (10, 13). Spadek częstości występowania zatrzymania VF może być wynikiem zmniejszenia częstości występowania VT/VF jako przyczyny OHCA, prawdopodobnie z powodu częstszego stosowania wszczepialnych kardiowerterów-defibrylatorów i β-blokerów. Co ciekawe, częstość występowania asystolii jako pierwszego zarejestrowanego rytmu znacznie wzrosła w latach 1992-2002 w Milwaukee, WI, przy czym wzrost ten zrównoważył spadek liczby zatrzymań VT/VF. Ogólnie rzecz biorąc, całkowita częstość występowania OHCA utrzymywała się na stałym poziomie w okresie objętym tym badaniem (13). Obserwowany wzrost liczby OHCA bez VF w Stanach Zjednoczonych i Europie doprowadził do spekulacji, że VF w OHCA szybko przechodzi w inny rytm, głównie asystolię (10). Istnieją dalsze spekulacje, że β-blokery mogą być sprawcą przyspieszonego pogarszania się VF do asystolii (10).

W tym numerze American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, Garg i współpracownicy (6a) przedstawiają wyniki badań nad czynnikami wpływającymi na degenerację funkcji elektrycznej do asystolii podczas globalnego niedokrwienia. Postawili oni hipotezę, że zarówno szybka akcja serca, jak i stymulacja β-adrenergiczna przyspieszą niewydolność elektryczną. Badali izolowane serca królicze, w których skurcz został farmakologicznie zatrzymany. Serca były stymulowane w cyklach o długości 300 lub 200 ms i albo były, albo nie były wystawione na działanie 30 nM agonisty β-adrenergicznego izoproterenolu. Rozpoczęto globalne niedokrwienie bez przepływu, a wynikający z tego postęp niewydolności elektrycznej monitorowano za pomocą mapowania optycznego. Stwierdzono, że szybka czynność serca i aktywacja β-adrenergiczna synergistycznie przyspieszają rozwój regionalnej utraty pobudliwości, która była ściśle skorelowana z początkiem VF i ostatecznie z całkowitą utratą pobudliwości (asystolia).

Chociaż mierzone podczas globalnego niedokrwienia, dane dotyczące szybkości aktywacji Garg i wsp. mogą zapewnić nowy wgląd w obserwacje kliniczne, że podwyższona podstawowa częstość akcji serca jest związana ze zwiększonymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego (2, 5, 12), w tym nagłym zawałem mięśnia sercowego (7) i VF (1). Dane te wspierają wysiłki kliniczne mające na celu utrzymanie niższej częstości akcji serca u pacjentów z chorobą wieńcową. Można postawić hipotezę, że ostre miejscowe niedokrwienie w kontekście wysokiej częstości rytmu serca i zwiększonej aktywności β-adrenergicznej byłoby skorelowane ze zwiększonym ryzykiem VF i być może szybką progresją do asystolii. Tak więc, podczas zdarzenia wieńcowego, zmniejszenie podstawowej częstości akcji serca może wydłużyć czas do asystolii, zwiększając tym samym prawdopodobieństwo zaobserwowania rytmu defibrylacyjnego w OHCA. β-blokery mogą jeszcze bardziej wydłużyć czas do asystolii; jednak ten punkt może być przedmiotem dyskusji (10).

W poprzednich badaniach na zwierzętach zwolnienie częstości rytmu zatokowego i zablokowanie aktywności β-adrenergicznej opóźniało czas do wystąpienia VF podczas zdarzeń niedokrwiennych, przypuszczalnie poprzez zachowanie stanu energetycznego mięśnia sercowego (21). W badaniach Vaillanta i współpracowników (21) mierzono czas do wystąpienia VF po ostrym niedokrwieniu mięśnia sercowego u świń. Od początku niedokrwienia, czas do VF wydłużał się, gdy podawano inhibitor prądu rozrusznika (IKf) (iwabradyna) w celu zmniejszenia częstości akcji serca. Po podaniu β-blokera (propranolol) czas do VF był również wydłużony, ale nie tak bardzo jak po podaniu inhibitora IKf. Wyniki Garg i wsp. dotyczące izoproterenolu potwierdzają te wcześniejsze obserwacje. Stosunek fosfokreatyny do ATP mierzony przez Vaillant i wsp. (21) na początku VF był również wyższy podczas hamowania IKf, co wskazuje na lepsze zachowanie zasobów energetycznych mięśnia sercowego. W praktyce klinicznej zmniejszenie częstości akcji serca u pacjentów z dusznicą bolesną wydłuża czas do wystąpienia obniżenia odcinka ST i wydłuża początek objawów dławicy piersiowej (15, 20). Te korzystne efekty przypisuje się poprawie stanu energetycznego mięśnia sercowego, w tym zmniejszeniu zużycia tlenu przez mięsień sercowy i poprawie perfuzji wieńcowej wtórnej do dłuższego odstępu rozkurczowego (2).

Garg i współpracownicy przedstawiają kilka prowokujących do myślenia interpretacji swoich danych z mapowania optycznego. Podczas niedokrwienia, zmniejszona pobudliwość, blok przewodzenia i asystolia są zwykle przypisywane podwyższonemu potasowi zewnątrzkomórkowemu, który depolaryzuje potencjał spoczynkowy błony, tym samym inaktywując kanały sodowe (3, 18). Jednak Garg i współpracownicy argumentują przeciwko temu mechanizmowi, sugerując, że obserwowana przez nich nasilona depresja elektryczna była spowodowana zwiększonym ładunkiem wapnia, a nie nagromadzeniem potasu zewnątrzkomórkowego. Ponadto sugerują oni, że inicjacja VF w ich eksperymentach nie była spowodowana wczesnymi lub opóźnionymi afterdepolaryzacjami, które zwykle przypisuje się zmienionej homeostazie wapnia wewnątrzkomórkowego (16) i które są zwykle przywoływane w celu wyjaśnienia arytmogenezy podczas stymulacji β-adrenergicznej w niedokrwionym mięśniu sercowym (11). Zamiast tego wyjaśniają, że rozwój przestrzennie heterogennego mozaikowego wzoru depresji elektrycznej był mechanizmem VF. Taki wzorzec powinien sprzyjać jednokierunkowemu blokowi i ponownemu zawałowi. Jak spekulują autorzy, sieć Purkinjego może odgrywać ważną rolę w inicjowaniu obserwowanego VF. Króliki, gatunek użyty w tym badaniu, są podobne do psów i ludzi pod tym względem, że sieć Purkinjego jest głównie podwsierdziowa, co prawie uniemożliwia definitywne powiązanie nasierdziowo zmapowanych frontów aktywacji z wsierdziowymi aktywacjami Purkinjego. Jednak wiele badań (4, 9) wykazało, że sieć Purkinjego jest aktywna podczas długotrwałego VF, w którym serce jest globalnie niedokrwione i prawdopodobnie jest ważna w utrzymaniu aktywacji VF poprzez różne mechanizmy ogniskowe i reentry. Podobne mechanizmy mogą być bardzo dobrze w grze w inicjacji VF podczas globalnego niedokrwienia.

Zaletą mapowania optycznego w badaniach Garg i wsp. było to, że heterogeniczność czasu trwania potencjału czynnościowego mogła być analizowana. Ujawniło to różnice w przebiegu czasowym skracania czasu trwania potencjału czynnościowego między prawą i lewą komorą, przy czym szybsze skracanie występowało w lewej komorze w trzech z czterech kombinacji częstości akcji serca i podawania izoproterenolu. Wynik ten sugeruje skrócenie długości drogi reentrantu, jak również zwiększenie dyspersji repolaryzacji, które są ważnymi mechanizmami VF. Ważnym ograniczeniem badań mapowania optycznego było wymaganie elektromechanicznego odsprzęgania w celu zmniejszenia artefaktu ruchowego w optycznych potencjałach czynnościowych. Interpretacja danych w przypadku zahamowania cyklu mostków poprzecznych musi być dokonywana ostrożnie, ponieważ ATPazy aktyomiozynowe odpowiadają za 75% całkowitego zużycia energii w mięśniu sercowym (23). Pozostałe zużycie energii jest przypisane ATPazom Ca2+ (15%) i ATPazie Na+/K+ (9%) (17). Jest prawdopodobne, że zużycie ATP podczas warunków zarówno niedokrwiennych, jak i niedokrwiennych w badaniach Garg i wsp. wynosiło tylko 24% tego, co może być w sercu pracującym in vivo. W związku z tym prawdopodobne jest, że przebieg czasowy zdarzeń elektrycznych może być znacznie krótszy in vivo. Ograniczenie to jest szczególnie ważne, jeśli zachowanie energii jest mechanizmem, dzięki któremu mniejsza częstość akcji serca i brak stymulacji β-adrenergicznej chronią przed wystąpieniem VF. Zahamowanie ATPaz aktomiozynowych ma duży wpływ na procesy fizjologiczne, które są modulowane przez równowagę produkcji i zużycia energii, np. podczas wzrostu pracy serca i w czasie niedokrwienia (22). Warto również zauważyć, że w swoich eksperymentach Garg i wsp. stymulowali globalnie niedokrwione serca z normalną częstością akcji serca, aż do spontanicznego wystąpienia VF. Chociaż jest to rozsądny sposób oceny wpływu częstości aktywacji na degenerację funkcji elektrycznej, nie jest on równoległy z typowym przebiegiem OHCA, który, jak się uważa, rozpoczyna się jako zdarzenie ostrego miejscowego niedokrwienia i postępuje zgodnie z tym, co napisano we wstępie. Przyszłe badania mapowania optycznego miejscowego niedokrwienia w pełni kurczących się sercach mogłyby zapewnić głębszy wgląd w inicjację VF i progresję niewydolności elektrycznej.

W świetle danych klinicznych, które wskazują na zwiększoną częstość występowania asystolii jako pierwszego zarejestrowanego rytmu w OHCA (13), istnieje wyraźna potrzeba zrozumienia fizjologicznych mechanizmów asystolii. Garg i współpracownicy dostarczyli ważnych nowych spostrzeżeń pokazując, że szybka akcja serca i stymulacja β-adrenergiczna przyspieszają heterogenną depresję elektryczną i przyspieszają tempo do asystolii. Pozostaje wiele pytań, z których kilka jest związanych z rolą aktywności β-adrenergicznej. Kiedy jest najlepszy moment na podanie egzogennej epinefryny podczas zatrzymania krążenia (6, 19)? Czy β-blokery przedłużają utrzymanie odpowiedniego poziomu rezerwy metabolicznej podczas niedokrwienia, aby utrzymać VF, jednocześnie obniżając próg defibrylacji? Czy β-blokery mogą zmieniać mechanizmy utrzymujące VF podczas niedokrwienia i skracać czas do asystolii (10) lub zwiększać próg defibrylacji (14)? Odpowiedzi na te pytania, a także na wiele innych, będą miały prawdopodobnie znaczący wpływ na poprawę terapii w OHCA.