Arrhythmiemechanismen und Elektrophysiologie

Herzrhythmusstörungen entstehen, wenn die geordnete Entstehung und Ausbreitung des Herzimpulses gestört ist. Ihre Mechanismen lassen sich in einige wenige konzeptionelle Kategorien einteilen – abnorme Impulsbildung, abnorme Leitung und Kombinationen aus beidem –, die zusammen Störungen von Vorhofflimmern bis hin zu ventrikulärer Tachykardie erklären. Die Kenntnis dieser Mechanismen ist die Grundlage für das Verständnis, warum Arrhythmien auftreten und wie sie durch Ablation und chirurgische Unterbrechung behandelt werden.

Definition

Arrhythmiemechanismen sind die elektrophysiologischen Prozesse – Störungen der Impulsbildung (gesteigerte oder abnorme Automatie, getriggerte Aktivität) und der Impulsleitung (Reentry, Block) –, die abnorme Herzrhythmen hervorrufen.

Scope

Dieser Eintrag behandelt das elektrophysiologische Substrat von Arrhythmien: das kardiale Aktionspotential und Ionenkanäle, Automatie und getriggerte Aktivität, Reentry und die Bedingungen, die es aufrechterhalten, sowie die strukturelle und elektrische Remodellierung, die Rhythmen wie Vorhofflimmern perpetuiert. Es handelt sich um ein Referenz- und Bildungsthema und bietet keine individualisierte antiarrhythmische oder prozedurale Beratung.

Core questions

• Welche Ionenströme prägen das kardiale Aktionspotential und seine regionalen Unterschiede?
• Wie unterscheiden sich gesteigerte Automatie und getriggerte Aktivität als Mechanismen der abnormen Impulsbildung?
• Welche Bedingungen der Leitung und Refraktärität ermöglichen die Initiierung und Aufrechterhaltung von Reentry?
• Wie perpetuiert elektrische und strukturelle Remodellierung Arrhythmien wie Vorhofflimmern?

Key concepts

• Kardiales Aktionspotential und Ionenkanäle
• Automatie
• Getriggerte Aktivität und Nachdepolarisationen
• Reentry und unidirektionaler Block
• Refraktärität und Leitungsgeschwindigkeit
• Elektrische und strukturelle Remodellierung

Key theories

Reentry

Sich selbst aufrechterhaltende Zirkulation eines Impulses um ein anatomisches oder funktionelles Hindernis, die einen unidirektionalen Block und eine ausreichend langsame Leitung erfordert, damit erholtes Gewebe erneut erregt werden kann; der dominante Mechanismus vieler anhaltender Tachyarrhythmien.

Getriggerte Aktivität

Impulsinitiierung, die aus Nachdepolarisationen entsteht – frühe Nachdepolarisationen während der Repolarisation und verzögerte Nachdepolarisationen, die durch Kalziumüberladung ausgelöst werden –, die die Schwelle erreichen und ein Aktionspotential auslösen.

Remodellierung bei Vorhofflimmern

Das Konzept, dass Vorhofflimmern die atriale Elektrophysiologie und Struktur so verändert, dass die Refraktärität verkürzt und weiteres Flimmern gefördert wird, zusammengefasst in der Idee, dass „Vorhofflimmern Vorhofflimmern erzeugt“.

Mechanisms

Ein normaler Rhythmus hängt von der Schrittmacherautomatie im Sinusknoten und der geordneten Leitung durch den Atrioventrikularknoten und das His-Purkinje-System ab. Arrhythmien entstehen, wenn dies auf eine von drei Arten gestört wird. Eine abnorme Impulsbildung umfasst eine gesteigerte oder ektopische Automatie und getriggerte Aktivität durch frühe oder verzögerte Nachdepolarisationen, wobei letztere häufig eine Kalziumüberladung widerspiegeln. Eine abnorme Impulsleitung ermöglicht Reentry, bei dem ein Impuls durch einen Pfad mit unidirektionalem Block und ausreichend langsamer Leitung zirkuliert, um erholtes Gewebe erneut zu erregen. Ischämie und Infarkt erzeugen eine heterogene Leitung und Refraktärität, die ventrikuläres Reentry begünstigen, während Vorhofflimmern zeigt, wie die Arrhythmie selbst die Vorhöfe remodelliert, um eine ungeordnete Aktivierung aufrechtzuerhalten.

Clinical relevance

Diese Mechanismen erklären, warum Arrhythmien nach Ischämie, Operationen oder Kammerdilatation auftreten, und sie bilden die konzeptionelle Grundlage für Ablations- und chirurgische Läsionssätze, die Reentry-Kreisläufe unterbrechen. Der Eintrag beschreibt Mechanismen und ist keine Anleitung zur Auswahl einer antiarrhythmischen Therapie oder von Verfahren für einen einzelnen Patienten.

Evidence & guidelines

Der hier dargestellte mechanistische Rahmen leitet sich eher aus der experimentellen Elektrophysiologie und maßgeblichen Übersichtsartikeln ab als aus Behandlungsleitlinien; das klinische Management spezifischer Arrhythmien wird in speziellen kardiologischen und elektrophysiologischen Leitlinien außerhalb dieses Eintrags behandelt.

History

Das Reentry-Konzept geht auf Studien zur zirkulierenden Erregung aus dem frühen 20. Jahrhundert zurück, und die Unterscheidung zwischen Automatie, getriggerter Aktivität und Reentry wurde durch die zelluläre Elektrophysiologie Mitte und Ende des 20. Jahrhunderts geklärt. Die umfassende Übersicht von Janse und Wit über ischämische ventrikuläre Arrhythmien und Nattels Synthese der Vorhofflimmern-Mechanismen sind Beispiele für das moderne mechanistische Verständnis.

Key figures

• Michiel Janse
• Andrew Wit
• Stanley Nattel
• Gordon Moe

Seminal works

• janse-wit-1989
• nattel-2002

Frequently asked questions

Was sind die Hauptmechanismen von Herzrhythmusstörungen?

Sie werden in Störungen der Impulsbildung (gesteigerte oder abnorme Automatie und getriggerte Aktivität) und Störungen der Impulsleitung (hauptsächlich Reentry) eingeteilt, wobei viele Arrhythmien Elemente beider kombinieren.

Warum neigt Vorhofflimmern dazu, zu persistieren, sobald es beginnt?

Vorhofflimmern induziert eine elektrische und strukturelle Remodellierung, die die atriale Refraktärität verkürzt und die Leitung verändert, wodurch ein Substrat entsteht, das weiteres Flimmern wahrscheinlicher macht – die Idee, dass Vorhofflimmern Vorhofflimmern erzeugt.