低カリウム血症は、心房および心室筋細胞の明確なメカニズムによって不整脈を促進します

理論的根拠：低カリウム血症は、入院患者の最大20％で発生し、心室および心房細動の発生率の増加に関連しています。これらの異なるタイプの不整脈が、心筋細胞に対する低カリウム血症の直接的およびおそらく異なる効果に起因するかどうかは不明です。 目的：心室および心房筋細胞における低カリウム血症の前代性メカニズムを調査する。 方法と結果：実験は、シミュレートされた低カリウム血症条件（5.0から2.7 mmol/Lへの細胞外[K+]の減少）にさらされ、数学的モデリング研究によってサポートされた分離ラット筋細胞で実施されました。低カリウム血症にさらされた心室細胞は、Ca2+の過負荷を示し、自発的なCa2+波の両方の生成と遅延後極分解の増加を示しました。しかし、低カリウム血症中の同様のCa2+依存性自発活性は、Tチューブを含むことが観察された少数の心房細胞でのみ観察されました。この効果は、これらの構造内のNa+ -K+ ATPaseおよびNa+ -Ca2+交換タンパク質の緊密な機能ペアリングに起因しました。心室筋細胞と尿細管筋細胞は、Ca2+過負荷に関連する低カリウム血症中の早期後極分解をさらに示しました。ただし、Ca2+の静止にもかかわらず、未結合心房細胞では早期の後極分極も発生しました。これらの第3相後極分解は、テトロドトキシンによって急速にブロックされたため、非平衡Na+電流の再活性化にむしろリンクされていました。Na+電流駆動型の存在していない心房細胞における後期堆積は、低カリウム血症および短時間の活動電位構成中の膜過分極によって有効になりました。短時間の活動電位は、超微量のK+電流（IKUR）によって順番に維持されました。尿細管内心房細胞および心室筋細胞に存在しないことがわかった電流。 結論：異なるメカニズムは、心室と心房の低カリウム血症誘発性不整脈の根底にありますが、細胞内構造と電気生理学に応じて心房筋細胞間でも異なります。

RATIONALE: Hypokalemia occurs in up to 20% of hospitalized patients and is associated with increased incidence of ventricular and atrial fibrillation. It is unclear whether these differing types of arrhythmia result from direct and perhaps distinct effects of hypokalemia on cardiomyocytes. OBJECTIVE: To investigate proarrhythmic mechanisms of hypokalemia in ventricular and atrial myocytes. METHODS AND RESULTS: Experiments were performed in isolated rat myocytes exposed to simulated hypokalemia conditions (reduction of extracellular [K+] from 5.0 to 2.7 mmol/L) and supported by mathematical modeling studies. Ventricular cells subjected to hypokalemia exhibited Ca2+ overload and increased generation of both spontaneous Ca2+ waves and delayed afterdepolarizations. However, similar Ca2+-dependent spontaneous activity during hypokalemia was only observed in a minority of atrial cells that were observed to contain t-tubules. This effect was attributed to close functional pairing of the Na+-K+ ATPase and Na+-Ca2+ exchanger proteins within these structures, as reduction in Na+ pump activity locally inhibited Ca2+ extrusion. Ventricular myocytes and tubulated atrial myocytes additionally exhibited early afterdepolarizations during hypokalemia, associated with Ca2+ overload. However, early afterdepolarizations also occurred in untubulated atrial cells, despite Ca2+ quiescence. These phase-3 early afterdepolarizations were rather linked to reactivation of nonequilibrium Na+ current, as they were rapidly blocked by tetrodotoxin. Na+ current-driven early afterdepolarizations in untubulated atrial cells were enabled by membrane hyperpolarization during hypokalemia and short action potential configurations. Brief action potentials were in turn maintained by ultra-rapid K+ current (IKur); a current which was found to be absent in tubulated atrial myocytes and ventricular myocytes. CONCLUSIONS: Distinct mechanisms underlie hypokalemia-induced arrhythmia in the ventricle and atrium but also vary between atrial myocytes depending on subcellular structure and electrophysiology.