Linking hypokalemia and atrial fibrillation: cellular mechanisms and clinical intervention
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 2013011
- Ansvarlig person
- Erik Øie
- Institusjon
- Diakonhjemmet Sykehus AS
- Prosjektkategori
- Doktorgradsstipend
- Helsekategori
- Cardiovascular, Metabolic and Endocrine
- Forskningsaktivitet
- 2. Aetiology, 5. Treatment Developement
Rapporter
Artikkel 1 (observasjonstudie): I denne arbeidet har vi studert elektrolyttforstyrrelser blant pasienter som kommer til akuttmottak (enten poliklinike eller som blir innlagt). Våre resultater viser at elektrolyttforstyrrelser er hyppig og assosiert med lengre sykehusopphold og økt mortalitet (under innleggelser, 30-dagers og 1 års).
Artikkel 2 (klinisk studie): Tilskudd at kaliumklorid intravenøst hos pasienter med atrieflimmer (forkammerflimmer)/hjerteflimmer) med varighet under 48 timer og plasma-kalium i nedre referanseområdet øker sannsynligheten for omslag til sinusrytme (normal hjerterytme) hvis det gis rask infusjon med kaliumklorid som medfører signifikant stigning av plasma-kalium.
Artikkel 3 (basal studie): Gjennom denne studien har vi funnet mulige nye mekanismer for utvikling av rytmeforstyrrelser i hjertets forkammer og hovedkammerceller når disse cellene blir utsatt for hypokalemi (lav kaliumkonsentrajson).
Artikkel 1: Leger i akuttmottak bør ha adekvat kunnskap og erfaring for diagnostikk og behandling av pasienter med elektrolyttforstyrrelser.
Artikkel 2: Det er mulig at tilskudd av kaliumklorid kan ha en rolle for behandling av pasienter med forkammerflimmer med symptomvarighet under 48 timer og med kalium i nedre referanseområdet. Dette støttes av våre funn i den basale studien.
Artikkel 3: Hypokalemi kan øke risikoen for hjerterytmeforstyrrelser og disse pasientene bør få korrgert deres lave plasma-kalium.
Pasienten med atrieflimmer som har kalium i blod i nedre normalområdet, får oftere omslag til normal hjerterytme, når de behandles med kaliuminfusjon.Opp til 20 % av hospitaliserte pasienter har hypokalemi (lav kaliumkonsentrasjon i blodet), og dødeligheten hos disse pasientene er 10 ganger høyere enn hos pasienter med normal kaliumkonsentrasjon. Mange studier har observert en assosiasjon mellom hypokakemi og atrieflimmer (hjerteflimmer). Vi hadde som hypotese at en reduksjon i kaliumkonsentrasjon i blodet kan fremme ekstraslag i forkammerceller ved å trigge ekstra celleaktivitet. Ved å isolere hjerteceller (både celler fra forkammer og hovedkammer) fra rotter og deretter redusere kaliumkonsentrasjon utenfor cellen har vi sett at cellen får ekstra aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser. Når kaliumkonsentrasjon økes igjen til øvre normalområdet, blir mange av cellene stabile igjen. Dette kan tyde på at en økning i kaliumkonsentrasjon kan ha terapeutiske konsekvenser hos pasienter med hjerteflimmer.
For å belyse dette har vi utført en klinisk studie der vi har inkludert nær140 pasienter, og inkludering og oppfølging ble avsluttet i november 2017. Halvparten av pasientene fikk infusjon av kalium, mens halvparten fikk infusjon uten kalium (placebo). Våre resultater viser at pasienter med atrieflimmer som fikk infusjon med høy konsentrasjon av kalium, oftere og raskere fikk omslag til normal hjerterytme sammenlignet med pasienter som ikke fikk slik placeboinfusjon. Lav og middels høy dose med kalium så ikke ut til å ha effekt. Bortsett fra svie i armen der kaliuminfusjonen gis er det lite bivirkninger og sjeldent alvorlige komplikasjoner ved kaliuminfusjon. Således kan våre resultater indikere at pasienter som får anfall med atrieflimmer og har lave verdier av kalium i blodet eller verdier i nedre normalområde, kan ha nytte av å få kaliuminfusjon.
Forkammerceller fra rotter som utsettes for lavere kaliumkonsentrasjon får spontan aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser.Opp til 20 % av hospitaliserte pasienter har hypokalemi (lav kaliumkonsentrasjon i blodet), og dødeligheten hos disse pasientene er 10 ganger høyere enn hos pasienter med normal kaliumkonsentrasjon. Mange studier har observert en assosiasjon mellom hypokakemi og atrieflimmer (hjerteflimmer). Vi hadde som hypotese at en reduksjon i kaliumkonsentrasjon i blodet kan fremme ekstraslag i forkammerceller ved å trigge ekstra celleaktivitet. Ved å isolere hjerteceller (både celler fra forkammer og hovedkammer) fra rotter og deretter redusere kaliumkonsentrasjon utenfor cellen har vi sett at cellen får ekstra aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser. Når kaliumkonsentrasjon økes igjen til øvre normalområdet, blir mange av cellene stabile igjen. Dette kan tyde på at en økning i kaliumkonsentrasjon kan ha terapeutiske konsekvenser hos pasienter med hjerteflimmer. For å belyse dette utfører vi for en klinisk studie der vi har per dags dato inludert 115 pasienter og planlegger å inkludere flere i løpet av 2017.
Vi har sett noen forskjeller i kalsiumhåndteringen i hjertets forkammer- og hovedkammerceller som kan tyde på forskjellige egenskaper og mekanismer for utvikling av hjerterytmeforstyrrelser. Intereressant nok ser vi at hypokalemi har forskjellige effekter på forskjellige populasjoner av forkammerceller. Generelt ser forkammerceller ut til å være utsatt for ekstraslag som følge av endringer i formen på deres elektriske aktivitet under hypokalemi. Imidlertid er en undergruppe av forkammerceller i tillegg utsatt for ekstraslag, som et resultat av uregelmessig frigjøring av kalsium inni cellen. Vi gjør for tiden flere celleforsøk for å undersøke dette nærmere.
Forkammerceller fra rotter som utsettes for lavere kaliumkonsentrasjon får spontan aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser.Opp til 20 % av hospitaliserte pasienter har hypokalemi (lav kaliumkonsentrasjon i blodet), og dødeligheten hos disse pasientene er 10 ganger høyere enn hos pasienter med normal kaliumkonsentrasjon. Mange studier har observert en assosiasjon mellom hypokakemi og atrieflimmer (hjerteflimmer). Vi hadde som hypotese at en reduksjon i kaliumkonsentrasjon i blodet kan fremme ekstraslag i forkammerceller ved a trigge ekstra celleaktivitet. Ved å isolere hjerteceller (både celler fra forkammer og hovedkammer) fra rotter og deretter redusere kaliumkonsentrasjon utenfor cellen har vi sett at cellen far ekstra aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser. Når kaliumkonsentrasjon økes igjen til øvre normalomradet, blir mange av cellene stabile igjen. Dette kan tyde på at en økning i kaliumkonsentrasjon kan ha terapeutiske konsekvenser hos pasienter med hjerteflimmer. Vi utforer for tiden en klinisk studie der vi snart har inkludert 100 pasienter, som skal belyse dette.
Vi har sett noen forskjeller i kalsiumhåndteringen i hjertets forkammer- og hovedkammerceller som kan tyde på forskjellige egenskaper og mekanismer for
utvikling av hjerterytmeforstyrrelser. Intereressant nok ser vi at hypokalemi har forskjellige effekter på forskjellige populasjoner av forkammerceller. Generelt ser forkammerceller ut til a vare utsatt for ekstraslag som følge av endringer i formen på deres elektriske aktivitet under hypokalemi. Imidlertid er en undergruppe av forkammerceller i tillegg utsatt for ekstraslag, som et resultat av uregelmessig frigjøring av kalsium inni cellen. Vi gjør for tiden flere celleforsøk for å undersøke dette nærmere.
Forkammerceller fra rotter som utsettes for lavere kaliumkonsentrasjon får spontan aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser.Opp til 20 % av hospitaliserte pasienter har hypokalemi (lav kaliumkonsentrasjon i blodet), og dødeligheten hos disse pasientene er 10 ganger høyere enn hos pasienter med normal kaliumkonsentrasjon. Mange studier har observert en assosiasjon mellom hypokakemi og atrieflimmer (hjerteflimmer). Vi hadde som hypotese at en reduksjon i kaliumkonsentrasjon i blodet kan fremme ekstraslag i forkammerceller ved å trigge ekstra celleaktivitet.
Ved å isolere hjerteceller (både celler fra forkammer og hovedkammer) fra rotter og deretter redusere kaliumkonsentrasjon utenfor cellen har vi sett at cellen får ekstra aktivitet som kan være uttrykk for hjerterytmeforstyrrelser. Når kaliumkonsentrasjon økes igjen til øvre normalområdet, blir mange av cellene stabile igjen. Dette kan tyde på at en økning i kaliumkonsentrasjon kan ha terapeutiske konsekvenser hos pasienter med hjerteflimmer. Vi utfører for tiden en klinisk studie der vi snart har inkludert 70 pasienter, som skal belyse dette.
Vi har sett noen forskjeller i kalsiumhåndteringen i hjertets forkammer- og hovedkammerceller som kan tyde på forskjellige egenskaper og mekanismer for utvikling av hjerterytmeforstyrrelser. Intereressant nok ser vi at hypokalemi har forskjellige effekter på forskjellige populasjoner av forkammerceller. Generelt ser forkammerceller ut til å være utsatt for ekstraslag som følge av endringer i formen på deres elektriske aktivitet under hypokalemi. Imidlertid er en undergruppe av forkammerceller i tillegg utsatt for ekstraslag, som et resultat av uregelmessig frigjøring av kalsium inni cellen. Vi gjør for tiden flere celleforsøk for å undersøke dette nærmere.
Atrieflimmer (hjerteflimmer) er en vanlig hjerterytmeforstyrrelse. Bedre behandlingsmuligheter og forståelse av sykdomsmekanismer er helt essensielt for bedre behandling av atrieflimmer. Våre resultater hittil viser en mulig sammenheng mellom lav kaliumkonsentrasjon i blodet og hjerterytmeforstyrrelser.Atrieflimmer (hjerteflimmer) er en tilstand hvor hjertets forkamre trekker seg ukoordinert og raskere sammen enn vanlig, noe som ofte gir rask puls og redusert pumpekapasitet i hjertet. Atrieflimmer er en vanlig hjerterytmeforstyrrelse og forekommer hos 1-2 % i den generelle befolkningen. Forekomsten av atrieflimmer øker med økende alder; fra < 0,5 % ved 40-50 års alder til 5-15 % ved 80 års alder. Menn er hyppigere affisert enn kvinner. Atrieflimmer gir 5 ganger økt risiko for hjerneslag, og én av fem tilfeller av hjerneslag kan tilskrives denne hjerterytmeforstyrrelsen. Atrieflimmer er assosiert med økt dødelighet, hjerneslag, hjertesvikt, dårligere livskvalitet, og redusert fysisk kapasitet.
Det er stilt spørsmål ved effekten av tilgjengelig behandlingstilbud for atrieflimmer. Atrieflimmer vil hos de fleste utvikle seg fra å være anfallsvis til å bli permanent som er en alvorligere form av denne arytmien. Mange former for behandling har som siktemål å forsinke denne utviklingen, men har dessverre hatt begrenset suksess. Man har også begrenset kunnskap om årsaker til sykdomsutviklingen. Derfor er bedre behandlingsmuligheter og forståelse av sykdomsmekanismer helt essensielt for bedre behandling av atrieflimmer.
I dette prosjektet vil vi undersøke om kaliumtilskudd intravenøst vil kunne føre til omslag av atrieflimmer og om plasma-kalium i øvre normalområdet har betydning for forekomst av atrieflimmer. Vi vil også eksperimentelt studere mekanismer bak hvordan atrieflimmer kan oppstå og bli behandlet ved å studere isolerte muskelceller fra hjertets forkammer.
Prosjektet startet i januar 2013 med doktorgradsstipendiat i 50 % stilling.
Når det gjelder den kliniske studien, indikerer resultatene fra de første 17 pasienter at det er ingen signifikant forskjell mellom den gruppen som får tilskudd med kaliumtilskudd og den gruppen som får placebo. Imidlertid fikk vi ikke den forventede stigningen i plasma-kalium for å kunne teste hypotesen vår. Derfor økte vi hastigheten på intravenøs kaliumtilskudd etter dette. Etter dette har vi hatt relativ få pasienter slik at det er for tidlig å si noe om disse resultatene.
I den basale delen av prosjektet indikerer de eksperimentelle forsøkene som er gjort hittil, at hypokalemi (lav kalium konentrasjon i blodet) kan føre til hjerterytmeforstyrrelser. Vi gjør nå flere eksperimentelle forsøk for å belyse dette nærmere.
Vitenskapelige artikler
Tazmini K, Fraz MS, Nymo SH, Stokke MK, Louch WE, Øie E
Recent-onset atrial fibrillation and flutter and potassium infusion – a single-blinded, randomized clinical trial
Innsendt til vurdering for publikasjon
Kiarash Tazmini K, Nymo SH, Louch WE, Ranhoff AH, Øie E
Electrolyte imbalances in an unselected population in an emergency department
Innsendt til vurdering for publikasjon
Tazmini K, Frisk M, Lewalle A, Lipsett DB, Manfra O, Morotti S, Skogested J, Aronsen JM, Sejersted OM, Sjaastad I, Grandi E, Niederer SA, Øie E, Louch WE
Hypokalemia promotes arrhythmia by distinct mechanisms in atrial and ventricular myocytes
Manuskript under bearbeidelse
Deltagere
- Anette Hylen Ranhoff Medveileder
- Kiarash Tazmini Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
- William Edward Louch Medveileder
- Erik Øie Hovedveileder
- William Louch Biveileder
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport