Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Magdalena Sterneberg

Experimentelle Untersuchungen zur antiarrhythmischen

Wirkung von Antazolin am isolierten Kaninchenherzen

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109544

title (engl.)

Experimental analysis of the antiarrhythmic properties of antazoline in isolated rabbit hearts

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/sternebergm_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Hintergrund und Ziel der Arbeit:

Das Auftreten lebensgefährlicher Arrhythmien kann sowohl im Tierreich als auch in der Humanmedizin zu plötzlichen Todesfällen führen. Eine besondere Bedeutung hierbei kommt polymorphen Tachyarrhythmien vom Torsade de Pointes-Typ zu, welche infolge einer Verlängerung der QT-Zeit aufgrund verschiedener Medikationen auftreten können. Ebenso stellt die Therapie des Vorhofflimmerns als häufigste Arrhythmieform mit zunehmender Tendenz noch immer ein Problem dar. Das Antihistaminikum Antazolin zeigte in klinischen humanmedizinischen Arbeiten bereits eine starke antiarrhythmische Wirkung bei unterschiedlichen Arrhythmien, allerdings fehlen bisher grundlegende experimentelle elektrophysiologische Studien. Ziel dieser Arbeit ist es, die ventrikuläre und atriale antiarrhythmische Wirkung von Antazolin aufzuzeigen, insbesondere im Zusammenhang mit proarrhythmisch wirkenden Substanzen und die grundlegenden elektrophysiologischen Mechanismen darzulegen.

Methoden und Ergebnisse:

Untersuchungen auf ventrikulärer Ebene:

Es wurden herzgesunden weiblichen Neuseelandkaninchen die Herzen entnommen und in der Langendorff-Apparatur retrograd perfundiert. Die ventrikulären monophasischen Aktionspotentiale wurden über acht epi- und endokardiale Katheter abgeleitet und anschließend ausgewertet. Dafür wurde nach der Herstellung des AV-Blockes in Zykluslängen zwischen 900ms und 300ms stimuliert. Die Applikation der IKr-Blocker Sotalol (100µM) und Erythromycin (300µM) sowie Veratridin (0,5µM) als Inhibitor der Natriumkanal-Inaktivierung führten zu einer signifikanten Verlängerung der APD90, der QT-Zeit und zu einer erhöhten Dispersion der Repolarisation. Diese provozierte während der hypokaliämischen Versuchsphase das Auftreten früher Nachdepolarisationen und Torsades de Pointes. Durch die zusätzliche Infusion von Antazolin (20µM) konnten diese jedoch deutlich unterdrückt werden. Ausschlaggebend dafür war die signifikante Reduktion der Dispersion, wohingegen die APD90 und die QT-Zeit durch Antazolin weiter verlängert wurden.

Untersuchungen auf Vorhofebene:

Auch in den atrialen Versuchsreihen wurden die Herzen von gesunden weiblichen Neuseelandkaninchen in der Langendorff-Apparatur verwendet. Die atrialen monophasischen Aktionspotentiale wurden an jeweils zwei Stellen des linken und rechten Vorhofes abgeleitet. Es erfolgten Stimulationen bei einer Zykluslänge von 350ms, 250ms und 150ms. Durch die Zugabe einer Acetylcholin-Isoproterenol-Kombinations-lösung (1µM/1µM) zum Perfusat wurde die aAPD90, aERP und die aPRR signifikant verkürzt und das Auftreten von atrialen Flimmerepisoden deutlich gesteigert. Die zusätzliche Infusion von Antazolin (20µM) im weiteren Versuchsablauf konnte das Auftreten von Vorhofflimmern wieder deutlich reduzieren. Die elektrophysiologischen Grundlagen dafür waren eine Umkehr der Wirkung durch Acetylcholin und Isoproterenol. So wurden die aAPD90, aERP, aPRR und die Überleitungszeit durch Antazolin wieder signifikant verlängert.

In weiteren Versuchsreihen wurde das Versuchsprotokoll mit weiteren antiarrhythmisch wirkenden Substanzen wie Vernakalant (10µM), Flecainid (2µM) und Ivabradin (3µM) anstelle von Antazolin wiederholt. Keiner der genannten Antiarrhythmika konnte jedoch die Inzidenz von Vorhofflimmern unter Acetylcholin und Isoproterenol so stark hemmen wie Antazolin. Als Ursachen können die unter Antazolin ausgeprägteren Veränderungen der elektrophysiologischen Parameter gesehen werden.

Schlussfolgerung:

Antazolin hemmt sowohl im Modell des LQT2-Syndromes, ausgelöst durch Sotalol und Erythromycin, als auch im Modell des LQT3-Syndromes, ausgelöst durch Veratridin, effektiv die Entstehung von frühen Nachdepolarisationen und Torsades de Pointes. Ursächlich dafür kann die starke Verringerung der totalen Dispersion der Repolarisation gesehen werden.

Darüber hinaus ist Antazolin in der Lage, die mit Acetylcholin und Isoproterenol gesteigerte Prävalenz von Vorhofflimmern effektiv zu verringern. Im Vergleich mit anderen wirksamen Substanzen, die zur Therapie von atrialem Flimmern eingesetzt werden, wie Vernakalant, Flecainid und Ivabradin, zeigt Antazolin eine deutlich stärkere Effektivität. Dabei spielt insbesondere eine Verlängerung der aAPD90, der aERP, der Überleitungszeit und der aPRR eine entscheidende Rolle.

abstract (englisch)

Background and Aim of the study:

The incidence of life-threatening arrhythmias can result in sudden cardiac death, both in veterinary and human medicine. Polymorphic ventricular tachyarrhythmias of the torsades de pointes-type, which can appear because of different medications leading to a prolongation of the QT-interval, represent an important proarrhythmic mechanism. Pharmacologic therapy of atrial fibrillation, the most common arrhythmia, remains a challenge. The antihistamine antazoline already indicated strong antiarrhythmic properties in different clinical studies, but basic experimental and electrophysiological studies are not available. The aim of this study was to show the atrial and ventricular antiarrhythmic effects of antazoline particulary in relation to proarrhythmic medications and to present the fundamental electrophysiological mechanisms.

Methods and Results:

Model of ventricular arrhythmias:

Hearts of female New Zealand-rabbits were retrogradely perfused using the Langendorff-apparatus. Ventricular monophasic action potentials were recorded by eight endo- and epicardial catheters and analyzed afterwards. Hearts were stimulated in cycle lengths between 900 and 300ms after mechanical induction of atrioventricular block. The application of the IKr-inhibitors sotalol (100µM) and erythromycin (300µM) as well as veratridine (0,5µM), an inhibitor of sodium channel inactivation, resulted in a significant prolongation of APD90, QT- interval and spatial dispersion of repolarization. This resulted in occurence of early afterdepolarizations and torsades de pointes after lowering of potassium concentration. These arrhythmias were significantly reduced by the additional use of antazoline (20µM). The underlying electrophysiological mechanisms for this, were the significant reduction of the total dispersion whereas the APD90 and the QT-interval increased further with antazoline.

Model of atrial fibrillation:

Again, hearts of healthy female New Zealand-rabbits were retrogradely perfused in the Langendorff-apparatus. Atrial monophasic action potential was recorded at two areas both at the left and the right atrium. We stimulated in cycle lengths of 350ms, 250ms and 150ms. The addition of acetylcholine and isoproterenol (1µM/1µM) resulted in a significant reduction of aAPD90, aERP and of aPRR and in an increased occurrence of atrial fibrillation. The further infusion of antazoline (20µM) resulted in a complete elimination of atrial fibrillation. The underlying electrophysiological mechanisms were the reversal of the effect of acetylcholine and isoproterenol. Thus, Antazoline significantly prolonged aAPD90, aERP, aPRR and interatrial conduction time.

In further test series, the study protocol was repeated with other antiarrhythmic agents like vernakalant (10µM), flecainide (2µM) and ivabradine (3µM) instead of antazoline. None of the mentioned antiarrhythmics was able to reduce the incidence of atrial fibrillation, with acetylcholine and isoproterenol, as effectively as antazoline. The underlying mechanisms were the more pronounced changes of the electro-physiological parameters with the use of antazoline.

Conclusion:

Antazoline inhibits the development of early afterdepolarizations and torsades de pointes both in the model of the LQT2-syndrome and in the model of the LQT3-syndrome. The causal connection for this is the significant reduction of spatial dispersion of repolarization.

Moreover, antazoline is able to decrease the incidence of atrial fibrillation, induced by acetylcholine and isoproterenol. In comparison with other antiarrhythmic agents like vernakalant, flecainide and ivabradine, antazoline was more effective. The prolongation of aAPD90, aERP, conduction time and of aPRR play a decisive role in this case.

keywords

Antazolin, Torsades de Pointes, Vorhofflimmern, antazoline, torsades de pointes, atrial fibrillation

kb

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