Bedeutung des intrinsischen kardialen autonomen Nervensystems für die ventrikuläre Elektrophysiologie und Arrhythmieinduzierbarkeit

Abstract

Das autonome Nervensystem beeinflusst alle Stellgrößen der kardialen Elektrophysiologie. Das neuronale Remodeling im Zuge akuter und vor allem chronischer Herzerkrankungen führt zu einer Dysbalance dieses Systems zugunsten eines gesteigerten Sympathikotonus. Der erhöhte adrenerge Tonus prädisponiert für die Genese maligner ventrikulärer Arrhythmien und ist damit Teil des Substrates des plötzlichen Herztodes. Auf Organebene bilden autonome Nerven- und Ganglienplexus (GP) das intrinsische kardiale autonome Nervensystem (ICANS). Das ICANS wurde lange Zeit als reine parasympathische Relaisstation der vagalen Innervation verstanden. Mittlerweile ist bekannt, dass das ICANS der Integration zentraler Efferenzen sowie regionaler und peripherer Afferenzen in die regionale Regulation der Herzaktivität dient und ein wesentlicher Teil der autonomen Innervation darstellt. Ferner ist bekannt, dass die Neurone des ICANS auch nach zentraler Denervation ihre Aktivität nicht verlieren. Die funktionelle Bedeutung des ICANS für die ventrikuläre Elektrophysiologie, die Entstehung ventrikulärer Arrhythmien und den plötzlichen Herztod ist bisher nicht abschließend verstanden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Bedeutung des ICANS für die ventrikuläre Elektrophysiologie und die ventrikuläre Arrhythmogenese in der C57Bl/6-Wildtyp-Maus zu untersuchen. Hierzu wurde ein kombiniertes in-vivo und ex-vivo Modell zur elektrophysiologischen Untersuchung etabliert. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Versuche erbrachten folgende Ergebnisse: (1) Eine experimentelle Untersuchung des ICANS und dessen Bedeutung für die kardiale Elektrophysiologie im isolierten Organ ist möglich, (2) das ICANS übt unabhängig von übergeordneten autonomen Zentren Einfluss auf die ventrikuläre Funktion aus und (3) das ICANS beeinflusst die ventrikuläre Elektrophysiologie sowie die ventrikuläre Arrhythmogenese. Somit konnte die Relevanz des ICANS für die ventrikuläre Elektrophysiologie und die Entstehung ventrikulärer Arrhythmien in der Maus dargestellt werden. Da die Architektur des ICANS des Menschen in Grundzügen mit der in kleineren Säugetieren zu vergleichen ist, könnte das ICANS in der Humanmedizin in der Therapie ventrikulärer Arrhythmien perspektivisch von Interesse sein.

The autonomic nervous system modulates all variables of the cardiac electrophysiology. The neuronal remodeling due to acute and especially chronic heart diseases results in an impaired balance of this system for the benefit of an increased sympathetic tone. The elevated adrenergic tone predisposes towards ventricular arrhythmogenesis and therefore forms a substrate of sudden cardiac death. On the level of the heart there is an extensive neural network consisting out of autonomic nerves and ganglionated plexi which form the intrinsic cardiac autonomic nervous system (ICANS). For a long period of time the ICANS was recognized as a simple parasympathetic relay station of the vagal innervation. Today it is known that the ICANS integrates central efferences on the one hand and sensory afferences on the other into regional cardiac regulation. Moreover, it is shown that the GPs do not lose neuronal activity after central denervation. Until now the functional meaning of the ICANS respecting the ventricular electrophysiological properties, ventricular arrhythmogenesis and sudden cardiac death stays unclear. The intention of this present work is to investigate the impact of the ICANS on the ventricular electrophysiology and the ventricular arrhythmogenesis in the C57Bl/6-wildtype-mouse. On that account a combined in-vivo and ex-vivo model was established. The findings of the experiments within the scope of this work demonstrated the following: (1) The isolated heart is a suitable model to study the ICANS, its epicardial neurons and its impact on the ventricular electrophysiological properties, (2) the ICANS impacts the ventricular function irrespective of central autonomic innervation and (3) the ICANS affects the ventricular electrophysiological properties and the ventricular arrhythmogenesis. In this work the relevance of the ICANS regarding the ventricular electrophysiological properties and the ventricular arrhythmogenesis is shown. Due to a similar neuronal architecture of the ICANS in man and smaller mammals the ICANS could be of interests to treat ventricular arrhythmias in human perspectively.