Herzrhythmusstörungen bei Hypo-/Hyperkaliämie

[racecadotril]

Hallo,

über welche Mechanismen kommt es bei Hypokaliämie und Hyperkaliämie zu tachykarden ventrikulären Rhythmusstörungen wie Kammerflattern, Kammerflimmern und ventrikulären Extrasystolen?

[Prof. Dr. Martin Pfaffendorf]

L.S.,
zu Ihrer Frage bezüglich der Auswirkungen nichtphysiologischer Kaliumkonzentrationen am Herzen ist folgendes zu sagen:

Hypokaliämie
Eine Hypokaliämie wirkt sich am Schrittmacher- und Arbeitsmyokard verschieden aus. Durch die niedrigere extrazelluläre Kaliumkonzentration steigt der Gradient für dieses Ion zwischen intra- und extrazellulär, d.h. das Ruhepotential wird negativer. Die spannungsgesteuerten Kationenkanäle im Schrittmachergewebe, die so genannten Funny Channels, reagieren darauf überschießend, da sie bei stärker negativen Membranpotentialen länger öffnen. Das daraus resultierende Aktionspotential steigt steiler an, der Schrittmacher gibt sein Signal nun öfter ab: positive Chronotropie bzw. Tachykardie. Am Arbeitsmyokard beeinflusst die extrazelluläre Kaliumkonzentration die Repolarisation nach einem Aktionspotential. Die Kaliumkanäle dort sind nur aktiv, wenn auf der Außenseite Kalium gebunden ist. Diese Bindung ist porportional zur extrazellulären Kaliumkonzentration , d.h. bei einer Hypokaliämie wird weniger gebunden und die Leitfähigkeit für Kalium nimmt ab. Andere Membranpotenial-relevante Ionen gewinnen dadurch einen größeren Einfluss auf das Membranpotential und es kommt, gemäß der Goldman-Gleichung, zu einer Depolarisation der Kardiomyozyten. Wenn unter diesen Umständen ein Aktionspotential abläuft, sind die Zellen für die kaliumabhängige Repolarisation nicht mehr durchlässig genug; die Herzmuskelzelle verbleibt depolarisiert und ist damit in der Systole arretiert. Dieser Vorgang an der Einzelzelle ist natürlich zunächst stochastischer Natur, einzelne Zellen geraten aus dem Takt, womit die o.g. Rhythmusstörungen gut erklärbar sind.

Hyperkaliämie
Eine Hyperkaliämie bis etwa 8 mmol/L führt zunächst insgesamt zu positiver Chronotropie und Inotropie, da die Herzzellen etwas depolarisiert und damit leichter erregbar sind. Bei einer Hyperkaliämie ab etwa 10 mmol/L wird das Membranpotential gemäß der Nernst-Gleichung stark positiv. Die Zelle kann nach einem einzigen Aktionspotential nicht mehr unter die ca. -40mV repolarisieren, und nur unterhalb dieser Schwelle öffnen die Aktionspotential-initiierenden spannungsabhängigen Natriumkanäle. Das Herz wird damit in der Diastole arretiert. Dies nutzt man in der Herzchirurgie: Das Herz wird bei Operationen mit so genannter kardiopleger Lösung (Kalium >15mmol/L) perfundiert und fängt bei normaler Durchblutung meist ohne Komplikationen eigenständig wieder an zu schlagen.

Ich hoffe, diese Ausführungen helfen Ihnen weiter.

Mit freundlichen Grüßen

Martin Pfaffendorf

[racecadotril]

Vielen, vielen Dank für die schnelle und ausführliche Beantwortung. Genau das wollte ich wissen.