Auswirkungen obstruktiv respiratorischer Ereignisse auf die ventrikuläre Repolarisation am Beispiel eines Tiermodells

Abstract

Einleitung. Schlafbezogene Atmungsstörungen (SBAS), mit den Hauptvertretern Obstruktive Schlafapnoe (OSA), Zentrale Schlafapnoe (ZSA) und die Cheyne-Stokes Atmung (CSA), sind mit dem gehäuften Auftreten ventrikulärer Arrhythmien und dem plötzlichen Herztod verbunden. Bei der obstruktiven Schlafapnoe, bei der es durch Verlegung der oberen Atemwege zu starken intrathorakalen Druckschwankungen mit Unterdrücken bis zu -100 mbar kommt, findet sich vor allem ein nächtliches Auftreten von ventrikulären Rhythmusstörungen. Bei der ZSA, die durch einen fehlenden zentralen Atemantrieb mit Hypoxie ohne Veränderungen des intrathorakalen Druckes bedingt ist, ist eine solche zeitliche Assoziation nicht in diesem Ausmaß zu erkennen. Die pathophysiologische Rolle intermittierender Hypoxie allein gegenüber intrathorakalen Druckschwankungen wurde häufig als unklar beschrieben.

Zielsetzung. Im Rahmen der Arbeit sollte in einem Tiermodell für obstruktive Schlafapnoe der Einfluss von simulierter intermittierender Hypoxie allein gegenüber Hypoxie zusammen mit intrathorakalem Unterdruck auf die ventrikuläre Repolarisation (RT-Intervall) und transmurale Dispersion (TpTe-Intervall) als wichtige Determinante ventrikulärer Arrhythmien genauer untersucht werden. Um zusätzliche die Bedeutung des autonomen Nervensystems bei der Veränderung dieser Intervalle während simulierter obstruktiv respiratorischer Ereignisse herauszufinden, wurde der Einfluss von Atenolol , Atropin und der renalen Denervation analysiert.

Methodik. In einem Tiermodell wurde bei 29 Schweinen die Dauer der ventrikulären Repolarisation (RT-Intervall) und der transmuralen Dispersion (TpTe-Intervall) während zweiminütiger simulierter Apnoe-Ereignisse und nach repetitiven Apnoen auch während normaler Atmung gemessen. Es wurde die Unterscheidung von alleiniger Hypoxie gegenüber Hypoxie mit intrathorakalem Unterdruck (NTP-Gruppe, n=7), sowie der Einfluss von Atenolol (n=5), Atropin (n=7) und der renalen Denervation (n=5) analysiert und einer Kontrollgruppe (n=5) gegenübergestellt.

Ergebnisse. Zweiminütige tracheale Okklusion mit appliziertem intrathorakalen Unterdruck führte zur signifikanten Verlängerung des TpTe-Intervalls sowie nach repetitiven Apnoen zur signifikanten Verlängerung des RT-Intervalls während normaler Atmung. Eine alleinige Hypoxie dagegen erbrachte keine signifikante Veränderung. Diese Verlängerung der ventrikulären Repolarisation und transmuralen Dispersion konnte durch Sympathikusmodulation im Rahmen von renaler Denervation und Atenololgabe deutlich abgemindert werden, eine parasympathische Blockade mit Atropin hatte jedoch keinen Einfluss.

Schlussfolgerung. Intrathorakale Druckschwankungen im Rahmen von obstruktiver Schlafapnoe führen zu einer signifikanten Verlängerung der ventrikulären Repolarisation und der transmuralen Dispersion, während alleinige Hypoxie keine Veränderung bedingt. Die sympathische Aktivierung spielt bei der Veränderung der ventrikulären Repolarisation eine wichtige Rolle und stellt einen möglichen Mechanismus für das gehäufte Auftreten ventrikulärer Arrhythmien und des plötzlichen Herztodes bei obstruktiver Schlafapnoe dar.

Zusammenfassung Dies ist die erste Arbeit, die systematisch die dynamischen peri-apnoeischen Veränderungen der ventrikulären Repolarisation untersucht. In einem Tiermodell für obstruktive Schlafapnoe wurden entweder intermittierende Hypoxie-Episoden oder intermittierende Hypoxie plus angelegtem trachealem Unterdruck als Simulation obstruktiv respiratorischer Ereignisse genutzt, um die Veränderungen unterschiedlicher EKG Parameter während kontinuierlicher EKG Registrierungen zu beurteilen. Mit Hilfe dieses Tiermodels konnten wir erstmals zeigen, dass simulierte obstruktive respiratorische Ereignisse (intermittierende Hypoxie plus angelegtem trachealem Unterdruck (NTP-induziert)) zu ausgeprägten Veränderungen der ventrikulären Repolarisation (sowohl des RTe-Intervals als Marker der globalen ventrikulären Repolarisation als auch des Tp/Te-Intervals als Marker der transmuralen Repolarisation) führten. Episoden mit vergleichbarer Hypoxie aber ohne angelegtem Unterdruck dahingegen führten zu deutlich geringeren Veränderungen der betrachteten EKG Parameter. Sympathikusmodulation sowohl durch RDN als auch durch Atenolol konnte die NTP-induzierte Veränderung der ventrikulären Repolarisation deutlich vermindern.