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Cardiac electro-mechanical coupling in relation to ventricular arrhythmias in the intact human heart: from cardiac mapping and speckle tracking echocardiography to biomarkers

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Neues zur elektrischen Aktivität im Herzen

Elektrische Aktivität und mechanische Funktion des menschlichen Herzens stehen in engem Zusammenhang, sodass genauere Kenntnisse ihrer Rückkopplung von enormer medizinischer Bedeutung sind.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Die Pumpfunktion des Herzens wird über elektrische Impulse gesteuert, die im rechten Vorhof generiert werden. Elektrische Aktivierung und Repolarisation bewirken im gesunden Herzen die Kontraktion und Entspannung des Herzmuskels. Kommt es jedoch zu mechanischen Verformungen am Herzmuskel, verändert sich die Elektrophysiologie, was auf eine enge Wechselwirkung zwischen beiden Prozessen hindeutet. In vivo liegen zu dieser so genannten elektromechanischen Rückkopplung (electro-mechanical feedback, MEF) aber noch kaum Ergebnisse vor. Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts CARDIO MEF untersuchten MEF bei Patienten, die am offenen Herzen operiert wurden. Hierfür wurden mittels Multi-Elektroden-Messung (multi-electrode heart sock) und transösophagealer Echokardiographie gleichzeitig elektrische und mechanische Aktivität beurteilt, mit Schwerpunkten auf ventrikulärer Repolarisation wie Herzschlagfrequenz und räumlicher Verteilung. Den Forschern zufolge würde sich eine veränderte Belastung des Myokards direkt und vorhersagbar auf die Elektrophysiologie auswirken. Bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit kann mechanische Heterogenität jedoch zu elektrischer Heterogenität und damit Arrhythmie führen. Die erfassten Daten belegten eine veränderte Repolarisation und vorzeitige Kontraktionen bei veränderter ventrikulärer Belastung. Dies war auf eine vorübergehende aortale Okklusion nach Legen und Entfernen eines Herz-Lungen-Bypasses zurückzuführen. An einem Computermodell und mit experimentellen menschlichen Daten wurde MEF auf zellulärer Ebene untersucht. Das rechnerische Modell zeigte, dass mechanische Belastung und adrenerge Aktivierung die Repolarisationsdynamik beeinflussen können. Beide Prozesse können unter pathologischen Bedingungen aber auch zusammen wirken und gefährliche Arrhythmien verursachen. In einem weiteren Projektabschnitt untersuchte man die zugrunde liegenden Mechanismen von Repolarisation alternans, einem elektromechanischen Phänomen, das auf die reguläre Herzschlagvariabilität von T-Wellen auf dem Elektrokardiogramm zurückgeht. Dabei zeigte sich eine Beteiligung der Proteine Calcequestrin und Ryanodin, die für den Transport von Calciumionen zuständig sind. Insgesamt lieferte die Studie neues Grundlagenwissen zur Kopplung zwischen elektrischer Aktivität und mechanischer Funktion im menschlichen Herzen, was auch von großer Bedeutung für Prognosen ventrikulärer Arrhythmien und das Patientenmanagement ist.

Schlüsselbegriffe

Herz, elektromechanische Rückmeldung, CARDIO MEF, Arrhythmie, Repolarisation alternans

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