Critical inflammatory mechanisms underlying arrhythmias

摘要

During the past few decades, cardiovascular research has increasingly focused on systemic inflammatory mechanisms, particularly in the field of atherosclerosis but also in association with cardiac arrhythmogenesis. Objective inflammatory markers including C-reactive protein and cytokines, also called biomarkers, seem to serve as predictors of onset and prognosis of cardiac arrhythmias. This review gives an overview of potential mechanisms underlying inflammatory processes and arrhythmias, especially atrial fibrillation, which is the most common sustained arrhythmia in daily clinical routine. The association between inflammatory pathways and cardiac arrhythmia is highly complex and includes direct as well as indirect pathways. While past research into arrhythmia focused on fibrosis, altered action potential properties, and ischemia, novel concepts include coagulation and inflammation in cardiac tissue. The underlying mechanisms are altered electrophysiological properties, including ion channel disturbance, early and late afterdepolarizations, as well as enhanced fibrosis and structural remodeling in cardiomyopathies. These pathophysiological factors favor the occurrence of ectopic pacemakers as well as re-entry tachycardia. Further studies are essential to better understand the main inflammatory signal cascades and the exact proarrhythmic effect of interacting key mediators. This will facilitate the evaluation of future anti-inflammatory therapeutic approaches for arrhythmias, analogous to recent developments in atherosclerosis. ZusammenfassungIn den letzten Jahren ruckte die Rolle von inflammatorischen Prozessen bei Herzkreislauferkrankungen immer mehr in den Vordergrund. Der wissenschaftliche Fokus lag hier primar auf Atherosklerose, aber auch die Assoziation mit kardialen Arrhythmien wurde intensiv untersucht. Neben der Rolle von Biomarkern, z.B. C-reaktives Protein (CRP) oder Zytokine, wurden auch gemeinsame pathophysiologische Mechanismen von Entzundungen und Arrhythmien evaluiert. Dieser Artikel gibt einen uberblick uber die komplexen Zusammenhange zwischen inflammatorischen Prozessen und verschiedenen kardialen Arrhythmien, insbesondere bei Vorhofflimmern. Altere wissenschaftliche Arbeiten fokussierten sich primar auf das Auftreten von Fibrose und veranderten Eigenschaften des Aktionspotenzials. Neue Konzepte beschaftigen sich mit der kausalen Interaktion von Koagulationsmechanismen und Arrhythmien sowie intrazellularen Entzundungsprozessen in Kardiomyozyten. Es gibt verschiedene Faktoren, die aus einer akuten oder chronischen Entzundungsreaktion resultieren, welche die Entstehung von Herzrhythmusstorungen begunstigen konnen: eine gestorte Ionenkanal-Homoostase, fruhe und spate Nachdepolarisationen, Fibrosierung und strukturelles Remodeling des Myokards. Als Folge wird das Auftreten von getriggerter ektoper Aktivitat, kreisenden Erregungen (Re-entry) und damit die Entstehung und Aufrechterhaltung von kardialen Arrhythmien begunstigt. In der Zukunft werden weitere grundlagenwissenschaftliche sowieklinische Studien benotigt, um die zugrundeliegenden inflammatorischen Signalkaskaden und den exakten proarrhythmischen Effekt von interagierenden Biomarkern zu entschlusseln. Auf dieser Grundlage konnten, analog zur Atherosklerose, neue Therapieansatze fur inflammationsassoziierte Rhythmusstorungen etabliert werden.