Mecanismo fisiopatológicos das arritmias cardíacas

Mecanismo fisiopatológicos das arritmias cardíacas
Rogerio Braga Andalaft
Os mecanismos fisiopatológicos das diversas arritmias são variáveis e
complexos. Entretanto a compreensão deles permite ao profissional de saúde
uma visão melhor da ação das diversas opções terapêuticas o que em ultima
instancia nos levaria há um maior índice de sucesso no tratamento clinico de
nossos pacientes. Neste capitulo traçaremos os principais mecanismos
fisiopatológicos dos eventos arrítmicos tentando facilitar ao leitor o
entendimento destes para maior compreensão do arsenal farmacológico.
Introdução
Para compreender a gênese dos eventos arrítmicos devemos visualizar que
estes eventos são frutos de três fatores determinantes para o surgimento e
manutenção da arritmia. Para que o evento se inicie e se propague são
necessários a presença de um gatilho, o substrato anatômico ou funcional e um
fator modulador que na grande maioria dos casos e gerado por um desbalanço
no sistema nervoso autônomo.
Figura 1 – Fatores necessários para se manter um evento arrítmico. Os três fatores estão
interligados e se influnciam mutuamente
O papel do sistema nervoso autônomo
Numerosos reflexos autonômicos podem gerar arritmias através de seus
mediadores a acetilcolina e a norepinefrina 1,2
O melhor exemplo destes fatos ocorre em pacientes isquêmicos submetidos a
elevado estresse adrenérgico onde medicações betabloqueadoras permitem
não só a melhora do desempenho cardiovascular como também melhora das
arritmias e eventos súbitos.
De forma geral defeitos do sistema simpático influenciam as correntes iônicas
gerando novos potenciais de ação e consequentemente arritmias 3. A influência
autonômica pode ocorrer secundaria a mecanismos compensatórios como na
ICC assim como em influencias externas como dor e febre, PR exemplo.
Em alguns casos o desbalanço autonômico pode ser a causa principal dos
eventos arrítmicos como ocorre em alguns casos de bradicardia sinusal por
desproporção entre o tônus simpático e parassimpático que pode ser
evidenciado por analise da variabilidade da freqüência cardíaca e relação
LF/HF (simpático/parassimpático) menor que 1. Na situação oposta existem
alguns casos de taquicardia sinusal devido à hiperatividade simpática (relação
LF/HF maior que 1). Os mesmos desbalanços autonômicos podem ocorrer em
casos de sincope neuromediada que em ultima analise podem gerar episódios
de bradicardia e pausas sinusais prolongadas. Muitos episódios de sincope são
associados à vasodilatação e queda significativa da função simpática.
4
Nos casos de taquicardia sinusal inapropriada onde existe em muitos casos um
predomínio do tônus simpático a análise da variabilidade da FC habitualmente
demonstra uma piora da função parassimpática como motivo da desproporção.
5
Nos casos de fibrilação atrial o aumento do tônus simpático poderia encurtar o
período refratário do átrio e manter os eventos arrítmicos com maior
heterogeneidade do período refratário atrial em diferentes pontos do átrio.
6
Estes efeitos autonômicos sobre o átrio poderiam estar na base dos complexos
eventos que permitem o remodelamento elétrico atrial. Assim os efeitos
parassimpáticos poderiam prevenir o remodelamento. Exceção deve ser feita
aos casos de fibrilação atrial isolada mediada pelo sistema nervoso
parassimpática. 7
A importância do sistema nervoso autônomo para as taquicardias por reentrada
tanto nodal como atrioventricular tem representação tanto na fisiopatologia
quanto no tratamento. Estudo com 133 pacientes sem cardiopatia estrutural e
TPSV demonstra que 53 e 33 % apenas respondem a manobras vagais
respectivamente 8. A baixa taxa de resposta pode ser devida ao aumento do
tônus simpático durante a manutenção da taquicardia que diminui
progressivamente as chances de sucesso das manobras vagais. Quando
abordamos as arritmias ventriculares o desbalanço simpático que gera um
estado hiperadrenérgico pode alimentar e estar na base de muitos eventos
arrítmicos e ser causa de morte súbita. Quando analisamos quadros
eletrogenéticos as chamadas canalopatias como as taquicardias ventriculares
catecolaminérgicas e as formas 1 e 2 do QT longo congênito (codificados pelos
genes KCNQ1 w HERG respectivamente) observamos que estados
hiperadrenérgicos são os principais responsáveis pelas mortes nestes
pacientes9. Em modelos animais a ressecção ganglionar que diminui o estresse
adrenérgico pode prevenir quadros de fibrilação ventricular10. Em modelos
humanos a busca de alterações da variabilidade da FC em pacientes
portadores de doença coronariana (com aumento do tônus simpático e queda
da variabilidade da FC). Portanto a influencia simpática pode promover a
ocorrência de eventos assim como no caminho oposto a terapia beta
bloqueadora promove a prevenção de eventos súbitos e diminui o número de
terapias dos pacientes portadores de CDI.
Compreendendo os mecanismos fisiopatológicos gerais
Conhecer os mecanismos fisiopatológicos das arritmias cardíacas permite ao
profissional de saúde envolvido com o tratamento desta condição um perfeito
ajuste entre o esquema terapêutico a ser utilizado e a melhor resposta
terapêutica possível quando se utiliza a opção por tratamento farmacológico.
De forma geral as diversas formas de arritmia obedecem a três mecanismos
fisiopatológicos básicos que envolvem: a) focos hiperautomáticos, b) defeitos
canaliculares que permitem a geração de novos potenciais de ação que
ocorrem nos pós potenciais precoces e tardios e c) as arritmias geradas por
mecanismos de reentrada.
Os focos podem se localizar em qualquer posição do miocárdio gerando
ectopias supraventriculares ou ventriculares que podem ocorrer de forma
isolada e também acoplada que culmina nas taquicardias, A pesquisa por
mecanismos fisiopatológicos evoluem constantemente de forma que em
arritmias como a fibrilação atrial o perfeito conhecimento fisiopatológico
possibilitara no futuro tratamentos mais efetivos melhorando a morbi
mortalidade.
Introduzindo os mecanismos geradores de arritmias
a) Hiperautomaticidade
Representa a ativação acelerada de células que podem ter função automática
gerando despolarizações espontâneas. Esta hiperatividade pode ser primaria
ou mesmo ser secundaria a alterações no sistema nervoso autônomo ou
mesmo desbalanços clínicos e metabólicos como febre, quadros de choque,
acidose ou endocrinopatias como o hipertiroidismo. Lembramos que em
situações de normalidade as despolarizações espontâneas na fase 4 do
potencial de ação não ocorrem 11-12.
b) Atividade deflagrada
São alterações geradas por variações no potencial de membrana que geram
novos potenciais de ação e consequentemente eventos arrítmicos. A atividade
deflagrada habitualmente ocorre por variações no potencial de ação nas fases
2 e 3 do potencial de ação (pós potenciais precoces) ou mesmo após o termino
do processo de repolarização como ocorre nos pós potenciais tardios. Desta
forma os pós potenciais precoces põem ser o resultado de uma diminuição do
efluxo iônico na célula ou mesmo aumento de influxo de íons positivos gerando
novos potenciais. Outra possibilidade é a presença de combinação destes dois
mecanismos gerando os pós potenciais precoces. Quanto aos pós potenciais
tardios que ocorrem durante o processo final de repolarização existe uma
corrente transitória de influxo não canal de cátion especifica ativada por um
acumulo de cálcio intracelular. No decorrer deste capitulo lhe forneceremos
mais informações sobre estes complexos eventos iônicos que figuram na base
fisiopatológica de muitos eventos arrítmicos
11-13
.
Figura 2 – Presença de remodelamento elétrico associado a presença de pós potenciais como
base fisiopatológica de eventos como fibrilação atrial e fibrilação ventricular, por exemplo
c) Reentrada
Inicialmente descrito em 1914 por George Mines este tipo de mecanismo
fisiopatológico é o principal causador de eventos arrítmicos supraventriculares
e ventriculares. Existem condições básicas para que um circuito de reentrada
ocorra. Estes fatores envolvem a presença de um circuito com duas vias e um
obstáculo anatômico e ou funcional. Também envolve a presença de um
bloqueio unidirecional nas vias do circuito. Estas vias também possuem
peculiaridades para que o circuito de reentrada ocorra. Estas vias têm que
apresentar diferentes velocidades de condução assim como diferentes
períodos refratários.
Figura 3 – Circuito de reentrada anatômico. Presença de dois braços no circuito com períodos
refratários e velocidade de condução diferentes. Para que a arritmia se inicie deve existir
bloqueio unidirecional no circuito.
Estas variáveis podem ser mensuradas e combinadas para se calcular o
comprimento de onda que pode ser utilizada para se compreender a ação de
diversos fármacos nos circuitos arrítmicos.
Comprimento de onda (metros)= Velocidade de Condução (m/s)x Período
refratário(s)
Desta forma toda vez que o comprimento de onda exceder o tamanho
anatômico do circuito a arritmia se extingue. Da mesma forma se o
comprimento de onda é menor que o circuito arrítmico a arritmia se tornara
sustentada. Assim podemos aplicar estes conceitos à utilização de fármacos
antiarrítmicos, por exemplo, a amiodarona que tem ação predominantemente
sobre os canais de K (apesar de ser considerada uma droga multicanal)
prolonga a calda do vetor prolongando o período refratário e
consequentemente o comprimento de onda. Logo, é amplamente eficaz em
interromper circuitos arrítmicos. Portanto compreender os eventos por
reentrada facilita a compreensão e o tratamento dos diversos eventos nos
quais estão envolvidos tais como taquicardias supraventriculares tais como
flutter atrial, fibrilação atrial, taquicardias por reentrada nodal e atrioventricular
mediadas por vias acessórias e mesmo as taquicardias ventriculares que
ocorrem na cardiomiopatia chagásica, displasia de ventrículo direito,
cardiopatias congênitas e no período mais tardio pós infarto do miocárdio
11-13
.
Vale ressaltar que alguns circuitos de reentrada como ocorrem no flutter atrial
muitas vezes são determinados não por uma cicatriz ou área de fibrose e sim
por barreiras anatômicas do coração como ocorre com os circuitos
dependentes do istmo cavotricuspídeo.
O circuito de reentrada como principal elemento fisiopatológico das
arritmias
Não nos resta duvidas que os mecanismos de reentrada que ocorrem no
ventrículo são as principais causas de morte no mundo ocidental 14. No período
logo após o infarto podemos ter arritmias ventriculares secundarias a
hiperautomatismo ou mesmo atividade deflagrada. Entretanto com o evoluir do
tempo em uma fase mais tardia totalmente estabelecida após 40 dias pós
infarto os circuitos de reentrada são os grandes responsáveis pelos eventos
malignos que levam ao implante dos desfibriladores implantáveis.
Quando analisamos circuitos de reentrada estes podem ter um obstáculo
anatômico tal qual uma área de fibrose (no infarto) ou tecido gorduroso (na
displasia arritmogênica do ventrículo direito) entremeado com miocárdio normal
ou mesmo apresentar um obstáculo funcional onde a onda pode seguir uma
rotação em espiral. As regras para manutenção ou interrupção do circuito de
reentrada, seja ele funcional ou anatômico segue as mesmas regras já citadas
a respeito do comprimento de onda e do tamanho do circuito arritmogênico.
O principio das reentradas funcionais é sustentada pela heterogeneidade de
diferentes partes da musculatura cárdica em diferentes regiões (endocárdio e
pericárdio, por exemplo) 15-17.
Os quadros de reentrada funcional, as ondas em espiral podem ser
desencadeadas em protocolos clássicos de estimulação utilizando extras
estímulos ao estudo eletrofisiológico ou por pós potenciais em casos de início
espontâneo. 18-20
Neste momento observamos que os caminhos que levam a luz do
conhecimento fisiopatológico das arritmias são complexos e ainda não
totalmente compreendidos. Ate mesmo fenômenos complexos como a
fibrilação ventricular não tem sua documentação funcional em seres humanos e
quase todo conhecimento deriva de modelos animais e estudo de corações
isolados. Se buscarmos um padrão visual para os eventos de fibrilação
ventricular, por exemplo, observaremos a possibilidade de 3 fases distintas já
observadas na década de 30. Neste estudo clássico teríamos uma primeira
fase taqui sistólica com queda progressiva da PA, uma segunda fase de
incoordenação muscular mais grosseira que ocorre 30 a 40 segundos após o
inicio da PCR e uma terceira fase de tremor mais fino após 2 a 3 minutos do
inicio do evento. Esta ultima evolui para uma fibrilação atônica que caminha
rumo à parada completa da atividade elétrica 21. Assim estudos em modelos
animais sugerem que rotores estariam envolvidos em alguns destes eventos
nestes eventos. Os mecanismos para estabelecimento de um rotor são
complexos e não serão discutidos neste momento, porem vale ressaltar que o
evento crítico para um rotor se iniciar dentro de um istmo é a formação de uma
nova onda retrograda que se propaga em sentido contrario e passa a formar
agora um par de rotores. Estes rotores podem se extinguir no momento em que
há a colisão das frentes de onda
22
Este mesmo mecanismo poderia ocorrer no
átrio em episódios de fibrilação atrial.
O papel das veias cardíacas e torácicas e os mecanismos de
remodelamento atrial.
Nos últimos anos gatilhos em veias pulmonares vem sendo colocados como
geradores de taquicardia atrial e principalmente episódios de fibrilação atrial.
Em alguns estudos a origem das taquicardias nas veias pulmonares pode ser
observada em 16% de todas as taquicardias focais e em mais de 75% das
taquicardias atriais de átrio esquerdo. Estes eventos servem de gatilhos para o
surgimento de instabilidade elétrica atrial e consequentemente fibrilação
atrial.23
Estes episódios de instabilidade elétrica atrial originada das veias que
desembocam no átrio esquerdo podem envolver uma grande miscelânea de
eventos arrítmicos tais como ectopias atriais, taquicardias atriais não
sustentadas, flutter atrial e por fim fibrilação atrial 23, 24.
Um dos prováveis mecanismos para arritmogênese está na capacidade destas
estruturas manterem a hiperautomaticidade que parece ser um resquício de
tecido de condução nestas estruturas durante a embriogênese 25
Os mecanismos fisiopatológicos envolvidos parecem ser pós potenciais
precoces e tardios (vide acima) e hiperautomaticidade irregular destes focos
em alta freqüência. Os motivos clínicos que favorecem estes mecanismos
envolvem não só estados hiperadrenérgicos, mas também distensão do átrio
em resposta a variações hemodinâmicas ou mesmo insuficiência cardíaca
26,27
O tratamento invasivo destes mecanismos pelo isolamento das veias
pulmonares pela ablação por radiofreqüência parece ser mais eficazes em
pacientes portadores de fibrilação atrial paroxística em coração estruturalmente
normal. Os mesmos tipos de alterações encontradas nas veias pulmonares
também podem ser observados nas veias cavas, seio coronário e mesmo no
ligamento de Marshall. 28-30
Desta maneira podemos inferir que estas veias torácicas exercem um
importante fator na gênese de arritmias atriais, principalmente na fibrilação
atrial, dando suporte à desconexão das veias pulmonares, por exemplo, como
um dos possíveis pilares no tratamento de casos de fibrilação atrial.
Outro aspecto importante na abordagem dos eventos arrítmicos atriais
encontra-se nos remodelamentos elétricos e anatômicos do átrio que auxiliam
na manutenção da arritmia atrial seja ela qual for. Em casos de taquicardia
atrial este remodelamento elétrico se dá por um encurtamento do período
refratário o que permitiria tornar verdadeiro oi fato de que “Fibrilação atrial gera
fibrilação atrial” 31
Figura 4– Mudanças morfológicas do potencial de ação após o remodelamento elétrico.
Observe a esquerda o potencial de ação normal e a direita o potencial de ação remodelado
com perda do período refratário efetivo (PRE)
Os mecanismos fisiopatológicos envolvidos no remodelamento elétrico
englobam a ação de gatilhos e substratos anatômicos sobre o átrio o que gera
episódios de fibrilação atrial. Com a evolução temporal da arritmia por horas ou
dias permitem um influxo aumentado de sódio no citossol celular determinando
o início do remodelamento. As células para se protegerem reduzem por si a
corrente de cálcio. Inicialmente a resposta mais rápida ocorre por influenciar
apenas os canais de cálcio, mas em longo prazo existe uma alteração na
produção de proteínas intracelulares que diminuem em quantidade a produção
de proteínas que integram os canais realizando uma redução mais permanente
da corrente de cálcio e consequentemente redução da fase de platô e do
período refratário relativo. Estes fatos deixam a célula exposta a novas
deflagrações mantendo a arritmia 31.
Estas modificações permitem do ponto de vista terapêutico combater o
remodelamento elétrico e o remodelamento mecânico com suas áreas de
fibrose, inflamação e dilatação. Assim no tratamento atual dos casos de
fibrilação atrial a utilização de medicações que bloqueiem o influxo de cálcio, o
uso de inibidores da enzima conversora de angiotensina e a modulação da
inflamação podem ser importantes armas adjuvantes a terapia antiarrítmica. 3235
Os circuitos de reentrada com participação da junção atrioventricular
(taquicardia por reentrada nodal e taquicardia por reentrada
atrioventricular).
Após a fibrilação atrial e o flutter atrial a taquicardia por reentrada nodal e a
taquicardia por reentrada atrioventricular (aquelas que utilizam as vias
acessórias) são as causas mais freqüentes de taquicardia supraventriculares.
A TRN é a forma de taquicardia mais freqüente no adulto e pressupõe a
presença de um circuito de reentrada chamado dupla via nodal. Este circuito e
formado por uma via rápida chamada via Beta e uma via lenta chamada via
alfa. As características destas vias é que a via rápida conduz rapidamente,
porém se recupera lentamente. A via lenta conduz lentamente, porem se
recupera rapidamente. Estas características permitem que, caso haja um
gatilho como, por exemplo, uma extra sístole, exista um bloqueio unidirecional
e se estabeleça o circuito de microreentrada dentro da junção atrioventricular.
Figura 5 – Esquema de início de uma taquicardia por reentrada nodal. Observe o duplo salto do
intervalo PR após a extra sístole (vermelho) representando a condução pela via lenta. Os raios
demonstram condução pela via rápida e a seta indica condução pela via lenta
Circuito de reentrada semelhante, porém maior e com participação da
musculatura ventricular ocorre nos casos de via acessória.
Figura 6 – Esquema das diversas formas de taquicardia supraventricular por reentrada
utilizando via acessória. Observe os requisitos básicos para um circuito de reentrada (duas
vias, obstáculo, bloqueio unidirecional)
Um batimento extra sistólico pode bloquear unidirecionalmente a via acessória
e estabelecer um circuito que desce pelo nodo atrioventricular e ascende ao
átrio pela via acessória, nos casos de taquicardia ortodrômica.
Figura 7 – Esquema das diversas formas de taquicardia supraventricular por reentrada
utilizando via acessória. Como o circuito é maior e utiliza a musculatura ventricular a tradução
eletrocardiográfica é a presença da onda P retrógrada no segmento ST
Nos casos de taquicardia antidrômica os estimulo desceria ao ventrículo pela
via acessória e subiria aos átrios pelo nodo atrioventricular. Por despolarizar o
ventrículo por uma musculatura não especializada esta taquicardia entra no
diagnostico diferencial de taquicardia de complexos QRS alargados 12-13.
Conclusão
Os mecanismos fisiopatológicos variam de acordo com o tipo de evento
arrítmico encontrado assim como variam de acordo com a condição clínica do
paciente e faixa etária onde a arritmia se insere. Muito ainda temos que
aprender sobre estes mecanismos fisiopatológicos, pois só os compreendendo
poderemos utilizar os fármacos com maestria, otimizando as associações e
medicações adjuvantes buscando sempre a terapia o melhor resultado para
nossos pacientes.
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