Wczesne skurcze komorowe
Patofizjologia i mechanizm
Wczesne skurcze komorowe (PVCs) są najczęstszymi zaburzeniami rytmu serca pochodzenia komorowego, występującymi u 12-20% populacji. Patofizjologia PVCs obejmuje trzy główne mechanizmy: automatyzm, re-entry oraz aktywność wyzwalaną (EADs i DADs). Automatyzm wiąże się ze spontaniczną depolaryzacją ektopową, często modulowaną przez zaburzenia elektrolitowe (hipokaliemia, hipomagnezemia, hiperkalcemia), niedokrwienie i katecholaminy. Re-entry wymaga obecności dwóch dróg przewodzenia z jednokierunkowym blokiem, typowo w obszarach bliznowatych po zawale mięśnia sercowego, co jest częstsze u pacjentów ze strukturalną chorobą serca. Aktywność wyzwalana, najczęstsza w idiopatycznych PVCs z drogi odpływu prawej komory (RVOT), związana jest z zaburzeniami gospodarki wapniowej i zwiększonym stężeniem cAMP. Zaburzenia kanałów jonowych (m.in. zmniejszenie Ito, IK1, ICaL) oraz dysregulacja autonomiczna również odgrywają istotną rolę w patogenezie PVCs i ich potencjalnym wpływie na funkcję lewej komory.
- Mechanizmy powstawania wczesnych skurczów komorowych
- Szczegółowe mechanizmy na poziomie komórek i tkanek
- Zaburzenia gospodarki wapniowej
- Dysfunkcja układu autonomicznego
- Dyssynchronia elektromehaniczna
- Czynniki genetyczne i molekularne
- Czynniki wyzwalające i predysponujące
- Kliniczne konsekwencje mechanizmów patofizjologicznych
- Nowe kierunki badań i koncepcje
Mechanizmy powstawania wczesnych skurczów komorowych
Wczesne skurcze komorowe (Premature Ventricular Contractions, PVCs) są najczęstszymi zaburzeniami rytmu serca pochodzenia komorowego, występującymi u około 12-20% populacji ogólnej. Pomimo powszechności występowania, dokładna patofizjologia PVCs pozostaje nie w pełni wyjaśniona. Obecnie wyróżnia się trzy główne mechanizmy odpowiedzialne za powstawanie wczesnych skurczów komorowych: automatyzm, pobudzenie nawrotne (re-entry) oraz aktywność wyzwalana (triggered activity)123.
Automatyzm
Automatyzm jako mechanizm powstawania PVCs polega na spontanicznym wytworzeniu nowego ogniska depolaryzacji w tkance komorowej, poza fizjologicznym układem przewodzącym4. W warunkach prawidłowych komórki robocze mięśnia sercowego nie wykazują właściwości automatycznych, jednak w pewnych warunkach mogą one nabyć zdolność do spontanicznej depolaryzacji5.
Wzmożony automatyzm może być spowodowany zaburzeniami elektrolitowymi (szczególnie hipokaliemią, hipomagnezemią czy hiperkalcemią), niedokrwieniem mięśnia sercowego, podwyższonym poziomem amin katecholowych (w wyniku stresu, wysiłku fizycznego lub lęku) lub zapaleniem mięśnia sercowego67. Charakterystyczną cechą PVCs powstających w mechanizmie automatyzmu jest występowanie parasystolii, gdzie ektopiczne ognisko wykazuje regularne wyładowania niezależne od rytmu zatokowego8.
W klasycznym obrazie parasystolii, PVCs występują w dokładnych wielokrotnościach cyklu ogniska ektopowego i mogą pojawiać się w całym okresie pobudliwości cyklu sercowego. Blok przewodzenia chroniący ognisko parasystoliczne przed pobudzeniem z zewnątrz musi mieć charakter funkcjonalny, co oznacza, że mimo bloku może zachodzić pewien stopień interakcji elektrotonicznych, pozwalających na modulację ogniska parasystolicznego przez front aktywacji z rytmu zatokowego9.
Re-entry (pobudzenie nawrotne)
Mechanizm re-entry wymaga obecności dwóch różnych dróg przewodzenia z jednokierunkowym blokiem, często związanym z obecnością blizn, zwłóknienia lub nieprawidłowego przewodzenia w określonych regionach mięśnia sercowego10. Re-entry zazwyczaj występuje, gdy wolno przewodząca tkanka (np. niedokrwiony lub bliznowaty mięsień sercowy) sąsiaduje z tkanką o normalnej przewodności1112.
Podłoże arytmogenne dla PVCs u pacjentów po przebytym zawale mięśnia sercowego jest dobrze opisane jako związane z blizną pobudzenie nawrotne o stałym interwale sprzężenia (w przypadkach jednokształtnych PVCs)13. Ten mechanizm jest częstszy u pacjentów ze strukturalną chorobą serca niż u osób bez takiej patologii14.
Charakterystyczną cechą PVCs powstających w mechanizmie re-entry jest niższa zmienność interwału sprzężenia, co sugeruje, że pobudzenie nawrotne może być prawdopodobnym mechanizmem u pacjentów z idiopatycznymi PVCs oraz u chorych z kardiomiopatią rozstrzeniową o nieischemicznym podłożu15.
Triggered activity (aktywność wyzwalana)
Aktywność wyzwalana to mechanizm, w którym następcze depolaryzacje wywołane przez poprzedzający impuls mogą prowadzić do przedwczesnej aktywacji, jeśli osiągną potencjał progowy, co skutkuje powstaniem PVCs1617. Następcze depolaryzacje mogą występować albo podczas (wczesne następcze depolaryzacje, EADs) albo po (późne następcze depolaryzacje, DADs) zakończeniu repolaryzacji18.
Wczesne następcze depolaryzacje (EADs) są najczęściej odpowiedzialne za PVCs związane z bradykardią, ale mogą również występować w przebiegu niedokrwienia i zaburzeń elektrolitowych19. Z kolei późne następcze depolaryzacje (DADs) są zazwyczaj związane ze zwiększonym stężeniem wapnia wewnątrzkomórkowego, co może być spowodowane toksycznością glikozydów naparstnicy, hiperkalcemią, ekspozycją na katecholaminy i zaburzeniami wewnątrzkomórkowego transportu wapnia uwarunkowanymi genetycznie20.
Uważa się, że mechanizm aktywności wyzwalanej jest najczęstszym patofizjologicznym podłożem idiopatycznych PVCs, zwłaszcza tych pochodzących z drogi odpływu prawej komory (RVOT)21. Idiopatyczne zaburzenia rytmu serca wywodzące się z dróg odpływu komór są uważane za spowodowane przez katecholaminy, cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP) i zależne od wapnia późne następcze depolaryzacje22.
Szczegółowe mechanizmy na poziomie komórek i tkanek
Zaburzenia gospodarki wapniowej
Zaburzenia wewnątrzkomórkowej gospodarki wapniowej odgrywają istotną rolę w patogenezie PVCs, szczególnie w mechanizmie aktywności wyzwalanej23. W modelu świńskim kardiomiopatii indukowanej przez PVCs (PVICM) zaobserwowano zmniejszoną ekspresję wapniowej ATPazy retikulum sarkoplazmatycznego (SERCA2a) oraz zwiększoną ekspresję receptora ryanodynowego typu 2 (RyR2), wymiennika sodowo-wapniowego (NCX1), kinazy białkowej zależnej od wapnia/kalmoduliny II alfa (CaMKII-α) i fosfolambanu (PLN)24.
Nadmierna regulacja białka hamującego PLN pogłębia zaburzenia sprzężenia elektromechanicznego kardiomiocytów. Zmiany w kanałach jonowych mogą prowadzić do nieprawidłowej repolaryzacji kardiomiocytów, zwiększając ryzyko złośliwych arytmii25. W badaniach eksperymentalnych zauważono, że PVCs prowadzą do wydłużenia czasu trwania potencjału czynnościowego komórek mięśnia sercowego oraz zmniejszenia gęstości przejściowych prądów potasowych wychodzących (Ito), prostujących prądów potasowych wchodzących (IK1) i prądów wapniowych typu L (ICaL), którym towarzyszy zmniejszona ekspresja związanych z nimi podjednostek kanałów jonowych26.
Dysfunkcja układu autonomicznego
Układ autonomiczny odgrywa istotną rolę w patogenezie, podtrzymywaniu i zakłócaniu arytmii komorowych27. Analiza 24-godzinnego elektrokardiogramu pod kątem zmienności rytmu serca u pacjentów z idiopatycznymi PVCs wykazała, że aktywność autonomiczna jest zaangażowana w występowanie PVCs28.
Mechanizm związku między stresem/lękiem a ektopią komorową polega na zwiększonej aktywności współczulnego układu nerwowego (SNE)29. Wpływ PVCs na funkcję lewej komory może wynikać z dysregulacji autonomicznej, a nie tylko z dyssynchronii mechanicznej30.
Interesujące powiązanie między chorobami górnego odcinka przewodu pokarmowego a PVCs może być wyjaśnione rolą nerwu błędnego, który przyczynia się do tworzenia splotu przełykowego, unerwia mięśnie gładkie przełyku i wydziela gałęzie sercowe, regulując częstość akcji serca poprzez przywspółczulny układ nerwowy31.
Dyssynchronia elektromehaniczna
Dyssynchronia komorowa jest ostrym efektem PVCs, który może przyczyniać się do rozwoju kardiomiopatii32. Częste PVCs mogą powodować kardiomiopatię poprzez złożone przejściowe zmiany w wewnątrzkomórkowym wapniu i prądach jonowych błony komórkowej, dynamice częstości akcji serca, parametrach hemodynamicznych oraz stymulacji i hamowaniu autonomicznym mięśnia sercowego i obwodowych naczyń krwionośnych33.
Mechanizm upośledzonej funkcji lewej komory nie jest w pełni zrozumiały. Niektórzy autorzy opisali dyssynchronię jako główną przyczynę, podczas gdy inni sugerowali nieregularny rytm, rozprzężenie przedsionkowo-komorowe i mechaniczną bradykardię34. Czas trwania zespołu QRS PVCs jest jednym z najbardziej niezależnych czynników predykcyjnych rozwoju kardiomiopatii indukowanej przez PVCs35.
Czynniki genetyczne i molekularne
Na poziomie molekularnym, jednym z wyjaśnień mechanizmu PVCs jest zwiększona ilość cyklicznego AMP (cAMP) w komorowych miocytach sercowych, prowadząca do zwiększonego przepływu jonów wapnia do komórki36. Czynniki genetyczne mogą również odgrywać rolę, co sugerują różnice w mechanizmach arytmii u pacjentów z rodzinną kardiomiopatią rozstrzeniową (grupa mutacji PLN/LMNA), którzy wykazują wysoką zmienność interwału sprzężenia, wskazującą na mechanizm inny niż re-entry lub aktywność wyzwalana37.
Istnieją dowody na związek między PVCs a stanami zapalnymi. Podwyższony poziom białka C-reaktywnego o wysokiej czułości (hs-CRP) był niezależnym predyktorem PVCs w populacji chińskiej, szczególnie u mężczyzn, i był związany z przyszłym występowaniem PVCs u uczestników bez historii zawału mięśnia sercowego lub udaru38.
Czynniki wyzwalające i predysponujące
Strukturalne choroby serca
Istniejące uszkodzenie mięśnia sercowego może również prowokować PVCs. Blizna mięśnia sercowego, która pojawia się po zawale mięśnia sercowego, a także po chirurgicznej naprawie wrodzonych wad serca, może zakłócać system przewodzenia serca i może również drażnić otaczające żywotne miocyty komorowe, zwiększając prawdopodobieństwo ich spontanicznej depolaryzacji39.
Choroby serca zwiększające ryzyko PVCs obejmują nadciśnienie tętnicze, zawał serca, chorobę wieńcową, kardiomiopatię rozstrzeniową, kardiomiopatię przerostową, wrodzone wady serca i niewydolność serca40. U osób ze strukturalną chorobą serca re-entry jest najczęstszym mechanizmem ze względu na obecność tkanki o różnych cechach elektrofizjologicznych w porównaniu ze zdrowym mięśniem sercowym (najczęściej obszary włóknienia), co pozwala fali depolaryzacji na wystarczające spowolnienie, aby dotrzeć do obszaru mięśnia sercowego, który nie jest już refrakcyjny, prowadząc tym samym do jednego lub kilku dodatkowych pobudzeń41.
Zaburzenia elektrolitowe
Zaburzenia elektrolitowe, takie jak niski poziom potasu lub magnezu albo wysoki poziom wapnia, mogą być czynnikami wyzwalającymi PVCs4243. Nieprawidłowe stężenia elektrolitów mogą wpływać na potencjał błonowy kardiomiocytów i zmieniać ich właściwości elektrofizjologiczne, predysponując do arytmii44.
Czynniki hormonalne i stres
Podwyższony poziom adrenaliny w organizmie z powodu stresu lub niepokoju może przyczyniać się do występowania PVCs45. Nadczynność tarczycy to kolejny stan endokrynologiczny, który może być związany z PVCs46.
Leki i substancje
Niektóre leki, w tym leki przeciwhistaminowe i leki na przeziębienie, mogą wywoływać PVCs47. Cilostazol, inhibitor fosfodiesterazy III, został powiązany z występowaniem PVCs u pacjentów z historią zawału mięśnia sercowego48.
Nadmierne spożycie alkoholu, tytoniu lub substancji niedozwolonych również może zwiększać ryzyko PVCs49. Kofeina jest często wymieniana jako potencjalny czynnik wyzwalający, chociaż badania dotyczące jej wpływu są niejednoznaczne50.
Kliniczne konsekwencje mechanizmów patofizjologicznych
Kardiomiopatia indukowana przez PVCs
Częste PVCs mogą prowadzić do potencjalnie odwracalnej formy kardiomiopatii u pacjentów bez strukturalnej choroby serca51. Chociaż dokładny mechanizm patofizjologiczny kardiomiopatii indukowanej przez PVCs (PVICM) nie został jeszcze w pełni wyjaśniony, badania na modelach zwierzęcych sugerują, że nieprawidłowe zarządzanie wapniem i przebudowa serca mogą być kluczowymi mechanizmami leżącymi u podstaw rozwoju kardiomiopatii52.
Obciążenie PVCs (PVC burden) niezbędne do wywołania kardiomiopatii jest określane jako więcej niż 5-10% wszystkich dziennych uderzeń serca w nieznanym przedziale czasowym53. Jednakże nie wszyscy pacjenci z częstymi PVCs rozwiną kardiomiopatię. W rzeczywistości niektórzy pacjenci z wysokim obciążeniem PVCs nigdy nie wykazują żadnej dysfunkcji lewej komory, dlatego podjęto próby znalezienia czynników ryzyka i hipotez przewidujących wystąpienie tego typu kardiomiopatii54.
Kardiomiopatia indukowana przez PVCs jest potencjalnie odwracalnym stanem, w którym dysfunkcja lewej komory może ulec poprawie, a nawet normalizacji dzięki farmakologicznemu tłumieniu lub technikom ablacji55. Badania obserwacyjne wykazały, że redukcja PVCs poprzez zastosowanie leków farmakologicznych, takich jak beta-blokery, amiodaron lub flekainid, lub poprzez ablację cewnikową może poprawić funkcję lewej komory56.
Implikacje dla leczenia
Zrozumienie mechanizmu leżącego u podstaw PVCs jest kluczowe dla wyboru odpowiedniej terapii57. Aktywność wyzwalana, która jest prawdopodobnie najczęstszym mechanizmem idiopatycznych PVCs, może być skutecznie leczona beta-blokerami i antagonistami kanału wapniowego58.
Karwedilol, jeden z najskuteczniejszych beta-blokerów w redukcji tachyarytmii komorowych i śmiertelności u pacjentów z niewydolnością serca, może działać poprzez hamowanie uwalniania wapnia wywołanego przeciążeniem magazynów (SOICR), szczególnie w przypadku aktywności wyzwalanej59.
Flekainid, lek antyarytmiczny klasy IC o właściwościach blokujących kanały sodowe, jest podawany jako monoterapia i wykazuje znaczącą redukcję obciążenia PVCs oraz poprawę objawową, co wspiera potencjalną użyteczność flekainidu jako skutecznej nieinwazyjnej opcji terapeutycznej u odpowiednio wyselekcjonowanych pacjentów60.
U pacjentów z wczesnymi jednokształtnymi ektopami komorowymi, bez wykrycia predyktorów kardiomiopatii arytmogennej (ACM), najskuteczniejsze były leki antyarytmiczne klasy I. U innych pacjentów z wczesnymi i późnymi jednokształtnymi ektopami komorowymi i wykrytymi predyktorami ACM, skuteczne okazały się leki klasy III61.
Ablacja cewnikowa jest bezpieczna i skuteczna oraz może być leczeniem przyczynowym w wielu przypadkach62. Ablacja cewnikowa o częstotliwości radiowej (RFCA) jest szczególnie skuteczna w leczeniu objawowych PVCs pochodzących z drogi odpływu w strukturalnie prawidłowych sercach63.
Znaczenie prognostyczne
PVCs w niektórych przypadkach mogą być pierwszą manifestacją podstawowej strukturalnej choroby serca64. Przez ponad 20 lat akceptowano, że obecność PVCs przy braku strukturalnej choroby serca pociąga za sobą korzystne, łagodne rokowanie, nawet gdy pojawiają się często65.
Jednakże znaczenie prognostyczne PVCs w chorobie niedokrwiennej serca jest mniej łagodne. U pacjentów, którzy przebyli zawał mięśnia sercowego, obecność PVCs wiązała się z trzykrotnie zwiększonym ryzykiem nagłej śmierci66.
PVCs mogą również wyzwalać złośliwe arytmie komorowe u niektórych pacjentów z idiopatycznym migotaniem komór i innymi zespołami67. Ryzyko nagłej śmierci sercowej z powodu złośliwej arytmii komorowej należy rozważyć u pacjentów z chorobą serca, którzy mają częste PVCs68.
Nowe kierunki badań i koncepcje
Mechaniczna indukcja PVCs
Nagłe rozciągnięcie mięśnia sercowego ma wpływ elektrofizjologiczny na mięsień sercowy, zależny od czasu w cyklu sercowym69. Naprężenie mechaniczne zostało wskazane jako czynnik predysponujący pacjentów do arytmii komorowych w różnych chorobach serca, w tym w niedokrwieniu mięśnia sercowego, arytmogennej kardiomiopatii prawej komory i zatrzymaniu akcji serca u pacjentów z wypadaniem zastawki mitralnej70.
Związek PVCs z chorobą przełyku i górnego odcinka przewodu pokarmowego
Zidentyfikowano unikalne powiązanie między chorobami górnego odcinka przewodu pokarmowego a PVCs, proponując podwójny mechanizm działania – przez górny odcinek przewodu pokarmowego i PVCs pośredniczone przez nerw błędny oraz przez bezpośrednie, anatomiczne, zewnętrzne wyzwalanie drogi odpływu prawej komory (RVOT) serca71.
We wszystkich opisanych przypadkach pochodzenie PVCs było zlokalizowane u podstawy drogi odpływu prawej komory (RVOT), a u pacjentów z chorobą górnego odcinka przewodu pokarmowego, którzy mieli skądinąd idiopatyczne obciążenie PVCs, zauważono znaczną redukcję PVCs po interwencjach chirurgicznych lub zabiegowych górnego odcinka przewodu pokarmowego (redukcja o 68,34%, p = 0,024)72.
Związek z migotaniem przedsionków
Związek między PVCs a migotaniem przedsionków (AF) nie jest w pełni zrozumiały. Teoretycznie wsteczne przewodzenie komorowo-przedsionkowe może wystąpić z PVCs, które mogą działać jak przedsionkowe pobudzenia ektopowe. Istnieje więc możliwość, że PVCs mogą zwiększać ryzyko AF poprzez wsteczne przewodzenie komorowo-przedsionkowe73.
Parametry hematologiczne i biomarkery
W analizie związku PVCs z parametrami hematologicznymi stwierdzono, że najważniejszymi czynnikami hematologicznymi związanymi z PVCs były liczba białych krwinek (WBC), płytek krwi (PLT), rozpiętość rozkładu objętości erytrocytów (RDW), rozpiętość rozkładu objętości płytek krwi (PDW) i hematokryt (HCT) u mężczyzn oraz liczba czerwonych krwinek (RBC), płytek krwi (PLT), RDW, średnia objętość krwinki czerwonej (MCV) i mieszane białe krwinki (MXD) u kobiet74.
Chociaż nie ma oczywistego bezpośredniego związku między tymi parametrami a PVCs, według wcześniejszych badań niektóre stany medyczne mogą powodować współwystępowanie wyższych wartości tych parametrów i PVCs. Wykazano, że PVCs mogą być związane z chorobami serca, takimi jak choroba wieńcowa, strukturalna choroba serca, zapalenie mięśnia sercowego i arytmie. Wykazano również, że niektóre z tych parametrów hematologicznych mogą być związane ze zwiększonym ryzykiem różnych chorób serca75.
Ponadto podwyższony poziom białka C-reaktywnego o wysokiej czułości (hs-CRP) był niezależnym predyktorem PVCs w populacji chińskiej, szczególnie u mężczyzn, i był związany z przyszłym PVCs u uczestników bez historii zawału mięśnia sercowego lub udaru76.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.