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Originalien

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Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre diastolische Funktion bei koronarkranken Patienten Eine echokardiographische Studie T. Stork, R. Müller, C. Ewert, G. Piske, S. Wienhold und H. Hochrein III. Medizinische Klinik- Kardiologie/Intensivmedizin (Leiter: Prof. Dr. H. Hochrein), Klinikum Rudolf Virchovv (Standort Wedding), und Institut für Medizinische Statistik und Informatik der Freien Universität Berlin

21 Patienten (6 Frauen und 15 Männer im mittleren Alter von 51,8 [38-73] Jahren) mit einer angiographisch gesicherten koronaren Herzkrankheit (Stenose > 50%) und einer mindestens fünfjährigen Raucheranamnese ( 2 0 - 5 0 Zigaretten pro Tag) wurden jeweils vor und nach Inhalation von 0,9 mg Nicotin echokardiographisch untersucht. Dabei wurden die Füllungsparameter des linken Ventrikels mittels transmitraler gepulster Dopplersonographie ermittelt. Das Flußprofil über der Mitralklappe ist hierbei durch den passiven frühdiastolischen (E-Welle) und aktiven, durch atriale Kontraktion hervorgerufenen spätdiastolischen Einstrom in den linken Ventrikel (A-Welle) charakterisiert. Ferner wurde die isovolumetrische Relaxationszeit mittels simultaner M-ModeAbleitung über der Aorten- und Mitralklappe bestimmt. Als wesentliche signifikante Veränderungen nach Nicotinkonsum fanden sich hierbei (Median; einseitiger Wilcoxon-Test; P < 0,05) eine Abnahme des Geschwindigkeitsmaximums der E-Welle von 43 auf 34,4 cm/s, eine Zunahme des A/E-Quotienten der Geschwindigkeitsmaxima von 1,02 auf 1,37, eine Abnahme des GeschwindigkeitZeit-Integrals der E-Welle von 4,77 auf 3,57 cm, eine Zunahme des A/E-Quotienten der Geschwindigkeit-Zeit-Integrale von 0,66 auf 1,15 sowie eine Zunahme der isovolumetrischen Relaxationszeit von 90 auf 121ms. - Die akute Nicotinwirkung führt somit bei koronarkranken Rauchern zu einer Abnahme des frühdiastolischen transmitralen Blutflusses und zu einer Zunahme der isovolumetrischen Relaxationszeit. Das bedeutet eine signifikante Beeinträchtigung der diastolischen Funktion des linken Ventrikels.

Mehrere umfangreiche epidemiologische Untersuchungen (1, 22, 24, 31) belegen den Zusammenhang zwischen langjährigem NicotinkonDtsch. med. Wschr. 115 (1990), 6 1 0 - 6 1 7 © Georg Thieme Verlag Stuttgart New York

A c t i o n of n i c o t i n e o n left ventricular diastolic function in patients with coronary heart disease

Echocardiography was performed before and after inhalation of 0.9 mg nicotine in 21 patients (6 women and 15 men with a mean age of 51.8 [38-73] years). All of them had angiographically confirmed coronary heart disease (stenosis > 50%) and smoked 20 — 50 cigarettes daily for at least 5 years. In addition, left ventricular filling parameters were determined by transmitral pulsed Doppler ultrasonography. In this technique the flow profile across the mitral valve is divided into the passive, early diastolic inflow (E wave) phase and the active, late diastolic inflow phase caused by atrial contraction (A wave). Isovolumetric relaxation time was measured by simultaneous M-mode recordings over the aortic and mitral valves. The following significant changes were noted after the dose of nicotine (medians; onesided Wilcoxon test; P < 0.05): peak velocity of the E wave decreased from 43 to 34.4 cm/s; the ratio between A and E wave peak velocities increased from 1.02 to 1.37; the velocity/time integral of the E wave decreased from 4.77 to 3.57 cm; the ratio between the velocity/time integrals of the A and E waves rose from 0.66 to 1.15; isovolumetric relaxation time increased from 90 to 121 ms. — In cigarette smokers with coronary heart disease, acute administration of nicotine hence caused a decrease in early diastolic transmitral blood flow and an increase in isovolumetric relaxation time. These changes point to significant impairment of left ventricular diastolic function.

sum und dem Auftreten einer koronaren Herzkrankheit. Ferner wurde eine positive Beziehung zwischen Nicotinkonsum und der Häufigkeit des plötzlichen Herztodes nachgewiesen (31, 35). Nicotinkonsum hat außerdem einen ungünstigen Einfluß auf den Lipidstoffwechsel (8, 36, 40, 41) und das Gerinnungssystem (28, 48).

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Stork u. a.: Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre

Bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit wurde die akute Nicotinwirkung auf kardiozirkulatorische Funktionsparameter wiederholt untersucht (9, 20, 25, 26, 30, 32, 37, 45, 47, 50). Der Nicotineinfluß auf Herz und Kreislauf äußert sich demnach in einem erhöhten Sauerstoffbedarf bei erniedrigtem Sauerstoffangebot (25, 26, 32, 37, 50), einer koronaren Vasokonstriktion mit Abnahme des koronaren Blutflusses (25, 26, 30, 32, 37, 50) sowie einem a-adrenerg vermittelten Anstieg von Herzfrequenz und systemischem Blutdruck (9, 20, 45, 47, 50). Alle Daten, welche die direkte Wirkung von Nicotin auf Herz und Kreislauf betreffen, wurden hierbei mittels invasiver Messungen gewonnen (9, 20, 25, 26, 30, 32, 37, 45, 47, 50). Die transmitrale Dopplersonographie als nicht-invasives, den Patienten wenig belastendes Verfahren hat sich zur Beurteilung des diastolischen Füllungsverhaltens des linken Ventrikels im Vergleich sowohl mit der Angiographie (39) als auch mit der Szintigraphie (15, 43) als treffsicher erwiesen. Mehrere Studien belegen, daß dopplersonographisch eine Veränderung des diastolischen Füllungsverhaltens des linken Ventrikels bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit erfaßt werden kann (14, 16, 27). Zudem liegen erste Ergebnisse der nicht-invasiven dopplersonographischen Messung des enddiastolischen Druckes im linken Ventrikel vor (44). Wir haben mittels Echokardiographie untersucht, ob außer dem epidemiologisch belegten atherogenen Risiko durch Nicotin (1, 22, 24, 31) ein akuter Nicotineinfluß auf das Herz die kardiale Funktion beeinträchtigt und den koronarkranken Patienten zusätzlich gefährdet.

Patienten und Methodtik Patienten. Untersucht wurden 21 konsekutive Patienten (6 Frauen, 15 Männer) im mittleren Alter von 51,8 ( 3 8 - 7 3 ) l a h r e n , die bei der aus diagnostischen Gründen durchgeführten Koronarangiographie eine oder m e h r e r e mindestens 50%ige Stenosen an einem oder m e h r e r e n der drei großen Koronargefäße aufwiesen (Tabelle 1). Bei sämtlichen Patienten traten pektanginöse Beschwerden allenfalls unter physischer oder psychischer Belastung auf; kein Patient w a r manifest kardial dekompensiert. Alle Patienten rauchten seit mindestens 5 J a h r e n täglich 20—50 Zigaretten.

Funktion

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geführt. Bei keinem Patienten w a r aus klinischen Erwägungen w ä h r e n d der letzten 24 Stunden eine koronartherapeutische Medikation mit ß-Rezeptorenblockern erforderlich. Alle Patienten waren mindestens 8 Stunden nüchtern und ohne akute Medikamenteneinwirkung. Studienprotokoll. Die echokardiographische Untersuchung erfolgte direkt vor sowie 30 Minuten nach Beendigung des Nicotinkonsums. Die Patienten w a r e n angehalten, eine Zigarette von jeweils gleicher Marke bzw. gleichen Typs mit der definierten Menge von 0,9 mg Nicotin zu inhalieren. Die für das Rauchen einer Zigarette benötigte Zeit lag zwischen 4 und 11 (Mittelwert Standardabweichung: 7,1 1,8) Minuten.

Echokardiographische Untersuchungen Dopplersonographie. Die dopplersonographische Untersuchung erfolgte in Linksseitenlage mit einem konventionellen Ultraschallgerät (Toshiba SSH 60A) mit integriertem Dopplermeßvolumen (2,5-MHz-Schallkopf)Vom apikalen Vierkammerblick aus wurde das 3 m m weite Dopplermeßvolumen genau in der Mitte der Mitralanulusebene positioniert, so daß der Abstand zum Mitralanulus auf beiden Seiten gleich groß w a r (Abbildung 6). Der Schallstrahl w u r d e hierbei möglichst parallel zum interventrikulären Septum ausgerichtet. In Abhängigkeit von der Position des Meßvolumens werden unterschiedliche Flußgeschwindigkeiten gemessen. So sind die Flußgeschwindigkeiten im Bereich der Spitzen der Mitralsegel h ö h e r als in der Mitralanulusebene oder im linken Vorhof (5, 12, 14, 15, 17, 27, 29, 33, 39, 44). Zum einen ist jedoch das Verhältnis von spät- zu frühdiastolischem Mitralfluß aussagekräftiger als die entsprechenden Absolutwerte, zum a n d e r n w u r d e bei Positionierung des Meßvolumens in der Mitralanulusebene von einer guten Reproduzierbarkeit des transmitralen Flußprofils berichtet (27, 29, 44). Die Mitte des Mitralringes für die Lage des Dopplermeßvolumens wurde gewählt, weil hier nach Kontrolle mittels konventioneller gepulster Dopplersonographie für den Bereich der Mitralanulusebene die höchsten Geschwindigkeiten gemessen w u r d e n . Wegen des h ö h e r e n Auflösungsvermögens für einen genau definierten Meßbereich wurde die konventionelle gepulste Dopplersonographie der farbkodierten bei der Erfassung der höchsten Geschwindigkeiten im Bereich der Mitralanulusebene vorgezogen. Das Flußprofil des transmitralen Einstroms in den linken Ventrikel wurde mit einem Papiervorschub von 50 m m / s abgeleitet, wobei niedrige Frequenzen bis 400 Hz unterdrückt w u r d e n (Abbildung 6).

Als weiteres Einschlußkriterium wurde ein normfrequenter Sinusrhythmus (Herzfrequenz 6 0 - 1 0 0 / m i n ) gefordert. Zu den Ausschlußkriterien zählten eine hypertensive Herzkrankheit (Wanddicke des linken Ventrikels > 12 m m im Echokardiogramm oder Blutdruck > 160/95 m m H g ) (21), Herzrhythmusstörungen wie höhergradige AVBlockierungen und Arrhythmia absoluta bzw. höhergradige ventrikuläre Extrasystolien (Lown-Klasse IV-V) sowie angiographisch nachgewiesene Herzklappenfehler (46) oder intrakardiale Shunt-Vitien.

In Abbildung 1 sind die dopplersonographisch erfaßten P a r a m e t e r des frühdiastolischen passiven (E = E-Welle) und spätdiastolischen aktiven, durch atriale Kontraktion hervorgerufenen Einstroms in den linken Ventrikel (A = A-Welle) dargestellt: Geschwindigkeitsmaxima aus Früh- und Spätdiastole (VmaxE, VmaxA), Dauer des früh- und spätdiastolischen Einstroms in den LV (ED, AD) sowie die frühdiastolische Akzelerations- und Dezelerationszeit (AZ, DZ). Akzeleration (AKZ) und Dezeleration (DEZ) der E-Welle w u r d e n berechnet (AKZ = VmaxE/AZ, DEZ = VmaxE/DZ). Die Geschwindigkeit-Zeit-Integrale (GZI) aus frühem (GZI-E) und spätem diastolischen Einstrom (GZI-A), das heißt, die Flächen unter den Flußprofilen von E- und A-Welle w u r d e n ermittelt, indem das jeweilige Produkt aus der Maximalgeschwindigkeit und der Dauer des Einstroms halbiert w u r d e (Abbildung 1).

Die koronartherapeutische Medikation mit Calciumantagonisten und Nitraten wurde bei sämtlichen Patienten entsprechend den klinischen Erfordernissen durch-

Die durch Unterdrückung der niedrigen Frequenzen bis 400 Hz unterbrochene Linie der Dopplerkurve (Abbildung 6) wurde dabei bis zur Grundlinie verlängert, so

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Stork u. a.: Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre

Funktion

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den die Ergebnisse von jeweils fünf konsekutiven Merzzyklen gemittelt. M-Mode-Echokardiographie. Zur Bestimm u n g der isovolumetrischen Relaxationszeit (IVB) w u r d e n simultan M-Mode-Ableitungen ü b e r Aorten- und Mitralklappe registriert (Abbildung 2). Der Beginn der IVR w u r d e als Zeitpunkt des Aortenklappenschlusses, das Ende der IVR als Beginn der Öffnungsbewegung der Mitralklappe definiert (Abbildung 2). Als zusätzlicher P a r a m e t e r w u r d e der prozentuale zeitliche Anteil der IVR am Herzzyklus berechnet (%IVR). Ferner w u r d e als P a r a m e t e r der systolischen LV-Funktion die segmentale F a s e r v e r k ü r z u n g (SFV) nach der S t a n d a r d m e t h o d e ermittelt (13). Der Papiervorschub betrug 50 m m / s . Auch hier w u r d e n die Ergebnisse aus jeweils fünf konsekutiven Herzzyklen gemittelt.

A b b . 1 Schematische Darstellung des Flußprofils über der Mitralklappe mit dazugehörigem EKG. E = E-Welle (frühdiastolischer Einstrom), A = A-Welle (spätdiastolischer Einstrom), VmaxE = Maximalgeschwindigkeit der E-Welle, VmaxA = Maximalgeschwindigkeit der A-Welle, ED = Dauer der E-Welle, AZ = Akzelerationszeit der E-Welle, DZ = Dezelerationszeit der E-Welle, AD = Dauer der A-Welle.

daß von zwei den transmitralen Fluß charakterisierenden Dreiecken ausgegangen w e r d e n konnte (Abbildung 1). Bei der Erfassung der dopplersonographischen LV-Füllungsparameter w u r d e i m m e r die äußere Doppelkontur der Dopplerkurve als Begrenzung g e n o m m e n (Abbildung 1). Des weiteren w u r d e n der Quotient der GZI aus Spät- und Frühdiastole (GZI-A/E) sowie der Quotient der Geschwindigkeitsmaxima aus später und früher Diastole (Vmax-A/E) berechnet. Bei allen genannten Messungen wur-

Interobserver-Variabilität der echokardiographischen Messungen. Zur Erfassung der Interobserver-Variabilität w u r d e n das transmitrale Flußprofil und die M-ModeE c h o k a r d i o g r a m m e bei 15 der 21 Patienten von zwei Untersuchern u n a b h ä n g i g voneinander abgeleitet und ausgewertet. Es w u r d e jeweils das arithmetische Mittel aus fünf Herzzyklen berechnet. Die Abweichungen zwischen den Untersuchungen hinsichtlich Ableitung und Auswertung betrugen (Mittelwert Standardabweichung) für VmaxE 2,1 0,6 cm/s, für VmaxA 2,9 1,1 cm/s, für ED 10,3 3 , 4 m s , für AD 11,6 5 , 9 m s , für AZ 5,9 2,2 ms, für DZ 7,8 3,1 ms, für AKZ 0,3 0,1 m / s , 0,1 cm, für GZI-A 0,2 für DEZ 0,5 0,1 m / s , für GZI-E 0,2 0,1 cm, für GZI-A/E 0,07 0,03, für Vmax-A/E 0,11 0,08, für IVR 3,2 1,7 ms und für SVF 2,9 1,9%. 2

2

Statistische Verfahren. Da die einzelnen Variablen in den e n t s p r e c h e n d e n Gruppen vor und nach Nicotink o n s u m keine Normalverteilung aufwiesen, w u r d e zur Erfassung der V e r ä n d e r u n g e n vor und nach Nicotinkonsum der parameterfreie Wilcoxon-Test für v e r b u n d e n e Stichproben angewandt. Für die einzelnen P a r a m e t e r sind entsprechend der Median und die 5%- und 95%-Perzentilen angegeben. Die Unterschiede zwischen den Gruppen mit und ohne Myokardinfarkt w u r d e n mit dem Mann-Whitney-Test für unverbundene Stichproben ermittelt.

Ergebnisse Die Befunde bei den einzelnen Patienten vor und nach Inhalation von 0,9 mg Nicotin sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

lUliiiJiiiiiiiiiliiiiliiiiLiiiiiiiLiiLiLiliiiiliiiii'iiiiJiiiiliiiiI

llllllllllllllllll

A b b . 2 Originalregistrierung zweier simultaner M-Mode-Ableltungen über Aorten-und Mitralklappe zur Bestimmung der isovolumetrischen Relaxationszeit. AO = Aortenklappe, MI = Mitralklappe, LV = linker Ventrikel, LA = linker Vorhof, Pfeile nach links oben = Beginn der isovolumetrischen Relaxationszeit zum Zeitpunkt des Aortenklappenschlusses, Pfeile nach rechts unten = Ende der isovolumetrischen Relaxationszeit zum Beginn der Öffnungsbewegung der Mitralklappe.

Die Werte der einzelnen hämodynamischen Parameter vor und nach Inhalation von 0,9 mg Nicotin für die Gesamtgruppe sind aus Tabelle 2 ersichtlich. Da die einzelnen Variablen in den entsprechenden Gruppen keine Normalverteilung aufwiesen, sind die Mediane und die 5%- und 95%Perzentilen angegeben. Die Tabelle verdeutlicht eine signifikante Zu- oder Abnahme der einzelnen Meßparameter in Abhängigkeit vom Nicotinkonsum (Wilcoxon-Test, P < 0,05). Im einzelnen nahm VmaxE signifikant ab, Vmax-A/E signifikant zu; ED, AZ und DZ nahmen signifikant ab. Das GeschwindigkeitZeit-Integral der E-Welle (GZI-E) zeigte eine signifikante Abnahme; das Verhältnis der Geschwindigkeit-Zeit-Integrale von A- zu E-Welle nahm signifikant zu. Eine ebenfalls signifikante Zunahme ließ sich sowohl für die absolute (IVR) als auch für die

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Tab. 1 Patientenübersicht mit individuellen Befunden vor und nach Nicotinkonsum. VmaxE = Geschwindigkeitsmaximum der E-Welle, VmaxA = Geschwindigkeitsmaximum der A-Welle, ED = Dauer der E-Welle, AZ = Akzelerationszeit des frühdiastolischen Einstroms, AD = Dauer der A-Welle, IVR = isovolumetrische Relaxationszeit, HF = Herzfrequenz

1 2 3 4 5 6 7 co

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Geschlecht 41 47 46 43 73 49 52 62 58 56 39 51 43 54 49 61 49 58 71 47 38

m m m m m m m m m m w m w w w m w w m m m

Infarkt nein ja ja ja nein nein ja nein ja nein nein ja nein ja nein ja nein nein ja ja ja

VmaxE (cm/s) vor nach Nicotin 62 45 38 55 33 42 45 35 34 40 60 42 45 38 36 36 55 44 34 42 51

35 40 29 36 27 44 38 20 37 30 40 30 40 38 27 25 38 38 29 43 38

VmaxA (cm/s) vor nach Nicotin 43 43 48 36 50 48 48 16 54 49 43 43 44 52 46 18 38 42 45 47 45

32 54 47 27 47 64 52 36 60 54 42 51 52 58 51 33 36 47 44 58 41

ED (ms) vor nach Nicotin

AZ (ms) vor 1 nach Nicotin

AD ms) vor nach Nicotin

IVR (ms) vor nach Nicotin

258 212 197 190 240 204 210 379 400 191 256 193 220 372 199 360 182 208 230 201 240

111 101 115 98 115 99 120 172 200 107 124 106

157 147

75 80 100 60 90 70 110 80 90 90 72 92 102 98 101 88 87 108 99 87 89

237 195 174 216 153 178 188 282 280 126 224 128 193 280 198 205 190 176 187 179 170

121 190 108 186 100 112 117 113 131

88 84 71 101 88 82 138 142 168 67 115 69 113 142 101 121 103 104 101 100 89

144 126 161 171 119 295 112 124 151 186 158 143 141 298 171 139 162 156 205

176 159 163 169 163 163 150 140 136 132 169 132 176 162 159 180 188 163 156 180 172

90 105 130 80 160 95 160 100 135 120 89 123 121 132 130 109 114 149 151 113 131

Blutdruck (mm Hg) syst/dlast. vor nach 145/75 170/90 160/90 145/90 170/70 135/75 145/80 130/80 145/80 130/75 130/80 135/85 115/75 125/85 160/90 170/90 160/90 150/85 170/85 150/90 140/80

145/80 170/95 160/90 140/95 170/75 135/80 145/85 150/80 150/85 140/80 135/80 135/80 120/75 130/85 165/95 170/95 170/85 155/85 170/90 150/95 145/85

HF (min- ) 1

vor

. nach

68 68 83 71 80 60 89 55 68 86 62 70 78 61 80 56 72 83 68 71 61

'

78 78 84 79 86 91 93 85 76 93 73 83 95 93 98 65 77 91 82 79 73

dem Ausgangswert bestanden in einer Abnahme um mindestens 4 cm/s für das Geschwindigkeitsmaximum der E-Welle (VmaxE, P < 0,05), einer Zunahme um mindestens 0,2 für das Verhältnis der GeschwinDie Abbildungen 3 — 5 liefern Histo- digkeitsmaxima aus Spät- zu Frühdiastole (Vmaxgramme für das Verhalten einiger wichtiger echokar- A/E, P < 0,01) (Abbildung 3), einer Abnahme um diographischer Meßparameter (Vmax-A/E, GZI-A/E mindestens 1 cm für das Geschwindigkeit-Zeit-Inteund %IVR) vor und nach Nicotinkonsum. Ferner ist gral der E-Welle (GZI-E, P < 0,01), einer Zunahme das Signifikanzniveau für eine genau definierte, kli- von mindestens 0,3 für das Verhältnis der Geschwinnisch bedeutsame einseitige Veränderung (Zu- oder digkeit-Zeit-Integrale aus Spät- zu Frühdiastole (GZIAbnahme) angegeben. A/E, P < 0,001) (Abbildung 4), einer Zunahme um mindestens 20 ms für die isovolumetrische RelaxaDie Veränderungen der einzelnen tionszeit (IVR, P < 0,001) sowie in einer Zunahme Meßparameter nach Nicotinkonsum im Vergleich mit um mindestens 40% des Ausgangswertes für den relative isovolumetrische Relaxationszeit (%IVR) nachweisen; das Doppelprodukt (DP) stieg signifikant an.

A b b . 3 Verhältnis der Geschwindigkeitsmaxima vor und nach Nicotinkonsum. Vmax-A/E = Quotient aus spätdiastolischem und frühdiastoiischem Geschwindigkeitsmaximum.

A b b . 4 Verhältnis der Geschwindigkeit-Zeit-Ingetrale vor und nach Nicotinkonsum. GZI-A/E = Quotient aus spätdiastolischem und frühdiastolischem Geschwindigkeit-Zeit-Integral.

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Alter, Fall

Funktion

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7 7 5 . Jg.. Nr. 16

Tab. 2 Hämodynamische Parameter bei 21 Patienten vor und nach Nicotinkonsum. VmaxE = Geschwindigkeitsmaximum der E-Welle, VmaxA = Geschwindigkeitsmaximum der A-Welle, VmaxA/E = Quotient aus spätdiastolischem und frühdiastolischem Geschwindigkeitsmaximum, ED = Dauer der E-Welle, AD = Dauer der A-Welle, AZ = Akzelerationszeit der E-Welle, AKZ = Akzeleration der E-Welle, DZ = Dezeleratlonszeit der E-Welle, DEZ = Dezeleration der E-Welle, GZI-E = Geschwindigkeit-Zeit-Integral der E-Welle, GZI-A = Geschwindigkeit-Zeit-Integral der A-Welle, GZI-A/E = Quotient aus spätdiastolischem und frühdiastolischem Geschwindigkeit-Zeit-Integral, IVR = isovolumetrlsche Relaxationszeit, % IVR = relativer zeitlicher Anteil der IVR am Herzzyklus, DP = Doppelprodukt aus Herzfrequenz und systolischem Blutdruck, SFV = segmentale Faserverkürzung des linken Ventrikels, HF = Herzfrequenz. RRm = mittlerer systemarterieller Blutdruck Parameter

Median (5%/95%-Perzentile) vor Nicotin

nach Nicotin

Signifikanz"

VmaxE (cm/s) VmaxA (cm/s) Vmax-A/E

43 (33,1/61,8) 45(16,2/53,8) 1,02 (0,46/1,58)

34.4(20,5/43,9) 47 (27,5/63,6) 1.37 (0,77/1,88)

•2 n.s. •1

ED (ms) AD (ms) AZ (ms) AKZ (m/s ) DZ (ms) DEZ (m/s )

212(182/398) 156(112/298) 115(98/199) 3,7(1,7/5.6) 105 (82/206) 4,5(1,7/6.6)

190(126/282) 163(132/187) 101 (67.2/165) 3.6(1.5/5,3) 87 (50,9/148) 3.7(1.5/7,4)

•2 n.s. •2 n.s

GZI-E (cm) GZI-A (cm) GZI-A/E

4,77 (3,60/7,97) 3,25 (2,82/4,56) 0,66 (0,36/1,01)

3.57 (1.89/5,30) 3,83 (2,31/5,22) 1,15(0,60/1,88)

•2 •1 •1

IVR (ms) %IVR(%)

90(61/110) 10,3(7,0/16,2)

121 (81/160) 17.0(10,6/24,6)

•1 •1

10,3 (7,2/13,6) 35 (23,4/40,3) 70 (55,1/88,7) 106 (91,5/122)

12.3(10/16) 3 8 (25,8/42,1) 8 3 (65,8/97,7) 111 (93,9/125)

•1 n.s. '1 •1

2

2

DP (xlO ) SFV {%) HF ( m i n ) RRm (mm Hg) 3

1

n.s

unverbundener Wilcoxon-Test." 1 = signifikante Zunahme (P< 0,05), ' 2 = signifikante Abnahme ( P < 0.05), n.s. = nicht signifikant

A b b . 6 Beispiel für ein typisches Flußprofil vor (oben) und nach Nicotinkonsum (unten), aus dem eine Abnahme von Geschwindigkeitsmaximum, Einstromdauer und Geschwindigkeit-Zelt-Integral des frühdiastolischen Elnstroms ersichtlich wird. Der Dopplerschallstrahl Ist, ausgehend v o m apikalen Vierkammerblick, senkrecht zur Ebene des Mltralringes gelegt. Das Dopplermeßvolumen Ist In der Mitte der Mitralanulusebene positioniert. E = E-Welie (frühdiastolischer Einstrom). A = A-Welle (spätdlastolischer Einstrom), LV = linker Ventrikel, LA = linker Vorhof, RV = rechter Ventrikel, RA = rechter Vorhof, SV = Dopplermeßvolumen.

relativen zeitlichen Anteil der isovolumetrischen Relaxation am Herzzyklus (%IVR, P < 0,01) (Abbildung 5). Abbildung 6 zeigt beispielhaft das transmitrale Flußprofil eines Patienten vor und nach Inhalation von 0,9 mg Nicotin.

A b b . 5 Relativer zeitlicher Anteil der isovolumetrischen Relaxationszeit am Herzzyklus (%IVR) vor und nach Nicotinkonsum.

Nach dem Mann-Whitney-Test für unverbundene Stichproben wurden die hämodynamischen Parameter in den Untergruppen mit (n = 10) und ohne Myokardinfarkt (n = 11) auf unterschiedliches Verhalten vor und nach Nicotinexposition getestet. Bei keinem der in Tabelle 2 aufgeführten Parameter konnte jedoch ein signifikanter Unterschied {P < 0,05) festgestellt werden.

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Stärk u. ct.: Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre

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Stork u. a.: Wirkung von Nicotin auf die linksvenlrikuläre

Diskussion Die Ergebnisse dieser Studie belegen, daß akuter Nicotineinfluß bei koronarkranken Rauchern eine signifikante Änderung der linksventrikulären Füllungsparameter und der isovolumetrischen Relaxationszeit einerseits sowie der Herzfrequenz und des Blutdrucks andererseits hervorruft. Linksventrikuläre Füllungsparameter Unter akutem Nicotineinfluß kommt es bei den Patienten mit koronarer Herzkrankheit zu einer signifikanten Verringerung des frühdiastolischen Geschwindigkeitsmaximums (VmaxE), der Dauer des frühdiastolischen Einstroms in den linken Ventrikel (ED) und damit auch des GeschwindigkeitZeit-Integrals der frühen diastolischen Füllung (GZI-E). Das entspricht einer signifikanten Abnahme des frühdiastolischen transmitralen Blutflusses. Ferner nehmen die Quotienten sowohl der Geschwindigkeitsmaxima (Vmax-A/E) als auch der Geschwindigkeit-Zeit-Integrale von später zu früher Diastole (GZI-A/E) signifikant zu. Unter der Annahme eines konstanten Durchmessers des Mitralanulus während der gesamten Diastole (29) ergibt sich hieraus eine signifikante Abnahme des relativen Anteils des frühdiastolischen Einstroms an der linksventrikulären Füllung. Der transmitrale Blutfluß während der frühen passiven Füllungsphase des linken Ventrikels (GZI-E) ist als wesentlicher Erschlaffungsparameter der linken Kammer anzusehen und spricht zusammen mit der Abnahme des frühdiastolischen Geschwindigkeitsmaximums (VmaxE) für eine Störung der linksventrikulären Relaxation (6, 7). In Übereinstimmung mit anderen Studien ist diese diastolische Relaxationsstörung im Sinne eines erhöhten Sauerstoffbedarfs oder eines erniedrigten Sauerstoffangebots für die energieverbrauchende Repolarisation der Myokardzellen zu deuten (25, 26, 32, 37, 50); sie ist charakterisiert durch die Abnahme des relativen Anteils des frühdiastolischen Einstroms an der Füllung des linken Ventrikels (Zunahme von GZI-A/E und VmaxA/E) (6, 7). Diese Relaxationsstörung, die durch die beschriebene Veränderung der Füllungsparameter gekennzeichnet ist, wurde analog unseren Befunden von mehreren Autoren im Zusammenhang mit einer eingeschränkten linksventrikulären Funktion besonders bei koronarkranken Patienten beobachtet (12, 14, 16, 27). Ferner wurden auch bei hypertensiver Herzkrankheit (21) in Abhängigkeit vom Lebensalter (5, 17, 33) sowie anläßlich verschiedener diagnosti-

Funktion

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scher und therapeutischer Interventionen (3, 4, 19, 34) pathologisch veränderte diastolische Füllungsparameter festgestellt. Isovolumetrische

Relaxationszeit

Sowohl der Absolutwert der isovolumetrischen Relaxationszeit (IVR) als auch ihr relativer Anteil an der Dauer des Herzzyklus (%IVR) nehmen unter Nicotinwirkung signifikant zu. Das führt zu einer Beeinträchtigung der transmitralen Füllung des linken Ventrikels besonders während der frühen Diastole. So findet die diastolische Relaxationsstörung (6, 7) ihren Ausdruck vor allem in der signifikanten Abnahme der Dauer des frühdiastolischen Einstroms (ED). Koronare Vasokonstriktion Abnahme des koronaren Blutflusses

und

Die diastolische Funktionseinschränkung des linksventrikulären Myokards ist einerseits gekennzeichnet durch eine Veränderung der Füllungsparameter (VmaxE, GZI-E, GZI-A/E) hin zu pathologischen Werten, andererseits durch eine Zunahme der isovolumetrischen Relaxationszeit (IVR, %IVR). Aus der Tatsache, daß der Großteil des Koronarflusses während der Diastole erfolgt (18), wird die hämodynamische Bedeutung der Veränderung von Füllungsparametern und isovolumetrischer Relaxationszeit bei koronarkranken Patienten leicht verständlich. Von klinischer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang auch Berichte von einer durch Zigarettenrauchen hervorgerufenen Verschlechterung der regionalen Myokardperfusion bis hin zu regionalen Kontraktionsstörungen (10, 25, 32). Der in unserer Untersuchung geführte Nachweis einer Einschränkung der diastolischen linksventrikulären Funktion durch Nicotin entspricht dem von mehreren Autoren beschriebenen Befund einer ebenfalls durch Nicotin induzierten koronaren Vasokonstriktion mit Abnahme des koronaren Blutflusses bei koronarkranken Patienten (25, 26, 30, 32, 37, 50). Ob zwischen der durch Zigarettenrauchen bedingten diastolischen Funktionseinschränkung des linken Ventrikels (Zunahme von GZI-A/E und von IVR) und der durch Nicotinkonsum hervorgerufenen koronaren Vasokonstriktion mit Abnahme des koronaren Blutflusses ein kausaler Zusammenhang besteht, läßt sich aufgrund unserer Untersuchung nicht entscheiden. Bei der Beurteilung dieses Zusammenhangs müssen zudem Studien berücksichtigt werden, die von einem cc-adrenerg vermittelten indirekten Nicotineffekt auf den Tonus des erkrankten Koronargefässes berichten (25, 26, 30, 32, 37, 50).

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Stork u. a.: Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre

Herzfrequenz

und

Funktion

Blutdruck

Die Ergebnisse unserer Untersuchung weisen auf eine durch Nicotin vermittelte signifikante Steigerung der Herzfrequenz, des mittleren arteriellen Blutdrucks und des Doppelproduktes aus Herzfrequenz und systolischem arteriellem Druck hin. Das entspricht den Befunden anderer Autoren, die sowohl nach inhalativer als auch nach intravenöser Aufnahme von Nicotin einen Anstieg des mittleren arteriellen Druckes um 5 - 1 0 mm Hg und einen Anstieg der Herzfrequenz um 10 — 25 Schläge pro Minute beschrieben (2, 11, 38). Herzfrequenz- und Blutdruckverhalten bewegten sich in unserer Studie in einem relativ engen Bereich, in dem eine Frequenz- und blutdruckvermittelte Beeinflussung des Flußprofils über der Mitralklappe ausgeschlossen werden konnte (17). Die durch Zigarettenrauchen bewirkten Veränderungen von Herzfrequenz, Blutdruck und Doppelprodukt werden durch nicotinvermittelte a-adrenerge Stimulation hervorgerufen (2,9, 11, 20, 38, 45, 47, 50) und können durch eine a-adrenerge Blockade aufgehoben werden (50).

Folgerung Die durch akute Nicotineinwirkung hervorgerufene Abnahme des frühdiastolischen im Vergleich zum spätdiastolischen transmitralen Blutfluß und die damit einhergehende Zunahme der isovolumetrischen Relaxationszeit führen zu einer signifikanten Beeinträchtigung der diastolischen LVFunktion. Durch diese Störung der energetisch bedeutsamen Füllungsphase des Herzens wird der koronare Patient über das bekannte atherogene Risiko hinaus zusätzlich gefährdet. Literatur 1 Ball, K., R. Turner: Smoking and the heart: the basis for action. Lancet 1974/11, 822. 2 Benowitz, N. L., P. Jacob, R. T. Jones, J. Rosenberg: Interindividual variability in the metabolism and cardiovascular effects of nicotine in man. J. Pharmacol, exp. Ther. 221 (1982), 368. 3 Bonow, R. O.. V. Dilstzian, D. R. Rosing, B. J. Maron, S. L. Bacharach, M. V. Green: Verapamil-induced improvement in left ventricular diastolic filling and increased exercise tolerance in patients with hypertrophic cardiomyopathy. Short and long term effects. Circulation 72 (1985), 853. 4 Bonow, R. 0 . , D. F. Vitale, S. L. Bacharach, T. M. Frederick, K. M. Kent, M. V. Green: Asynchronous left ventricular regional function and impaired global diastolic filling in patiens with coronary artery disease. Reversal after coronary angioplasty. Circulation 71 (1985), 297. 5 Bryg, R. J., G. A. Williams, A. J. Labowitz: Effect of aging on left ventricular diastolic filling in normal subjects. Amer. J. Cardiol. 59(1987), 971. 6 Carroll, J. D., 0. M. Hess, H. 0. Hirzel, H. P. Krayenbuehl: Exercise induced ischemia. The influence of altered relaxation on early diastolic pressures. Circulation 67 (1983), 521.

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7 Carroll, J. D., 0. M. Hess, H. 0. Hirzel, M. Turina, H. P. Krayenbuehl: Left ventricular systolic and diastolic function in coronary artery disease. Effects of revascularization on exercise-induced ischemia. Circulation 72 (1985), 119. 8 Cluette-Brown, J., J. Mulligan, K. Doyle, S. Hagan, T. Osmolski, J. Hojnacki: Oral nicotine induces an atherogenic lipoprotein profile. Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.) 182 (1986), 409. 9 Cryer, P. E., M. W. Haymond, J. W. Santiago, S. D. Shah: Norepinephrine and epinephrine release and adrenergic mediation of smoking-associated hemodynamic and metabolic events. New Engl. J. Med. 295 (1976), 573. 10 Deanfield, J. E., M. J. Shea, R. A. Wilson, P. Horlock, C. M. de Landsheere, A. P. Selwyn: Direct effects of smoking on the heart: silent ischemic disturbances of coronary flow. Amer. J. Cardiol. 57 (1986), 1005. 11 Dietz, R., A. Schönig, K. Kusterer, A. Dart, W. Kubier: Vasodepressor systems during smoking in humans. Klin. Wschr. 62, Suppl. 11(1984), 11. 12 Dimitriu, M., H. W. Klempt, N. Kostic, L. Faber: Die diastolische linksventrikuläre Funktion bei Gesunden und Patienten mit koronarer Herzerkrankung. Eine dopplerechokardiographische Untersuchung unter Ergometerbelastung. Herz-Kreisl. 21 (1989), 5. 13 Feigenbaum, H.: Echocardiography, 3rd ed. (Lea 8; Febiger: Philadelphia 1982), 282. 14 Fisher, D. C, W. F. Woyles, W. Sikes, E. R. Greene: Left ventricular filling patterns during ischemia. An echo Doppler study in open chest dogs. J. Amer. Coll. Cardiol. 5 (1985), 426 (Abstract). 15 Friedman, B. J., N. Drinkovic, H. Miles, W. J. Shih, A. Mazzoleni, A. N. De Maria: Assessment of left ventricular diastolic function. Comparison of Doppler and gated blood pool scintigraphy. J. Amer. Coll. Cardiol. 8 (1986),1348. 16 Fujii, J., Y. Yazaki, H. Sawada, T. Aizawa, H. Watanabe, H. Kato: Noninvasive assessment of left and right ventricular filling in myocardial infarction with a two-dimensional Doppler echocardiographic method. J. Amer. Coll. Cardiol. 5 (1985), 1155. 17 Gardin, J., M. Rohan, D. Davidson, A. Dabestani, M. Sklawsky, R. Gareia, M. L. Knoll, D. B. White, S. K. Gardin, W. L. Henry: Doppler transmittal flow velocity parameters. Relationship between age, body surface area, blood pressure and gender in normal subjects. Amer. J. noninvas. Cardiol. 1 (1987), 3. 18 Gregg, D. E., E. M. Khouri, C. R. Rayford: Systemic and coronary energetics in the resting unanesthetized dog. Circulation 16(1965), 102. 19 Herzog, C. A., K. J. Elsperger, M. Manoles, M. Murakami, R. Asinger: Effect of atrial pacing on left ventricular diastolic filling measured by pulsed Doppler echocardiography. J. Amer. Coll. Cardiol. 9 (1987), 197 (Abstract). 20 Houben, H., T. H. Thien, A. van't Laar: Haemodynamic effects of cigarette smoking during chronic selective and non-selective beta-adrenoceptor blockade in patients with hypertension. Brit. J. clin. Pharmacol. 12 (1981), 67. 21 Inouye, I., B. Massie, D. Loge, N. Topic, D. Silverstein, P. Simpson, J. Tubau: Abnormal left ventricular filling: an early finding in mild to moderate systemic hypertension. Amer. J. Cardiol. 53 (1984), 120. 22 Kannel, W. B.: Cigarettes. Coronary occlusion and myocardial infarction. J. Amer. med. Ass. 246 (1981), 871. 23 Kannel, W. B., J. T. Doyle, P. M. McNamara, P. Quickenton, T. Gordon: Predictors of sudden coronary death. Factors related to the incidence of sudden death. Circulation 51 (1975), 606. 24 Kannel, W. B., A. Schatzkin: Risk factor analysis. Progr. cardiovasc. Dis. 26(1983), 309. 25 Klein, L. W.: Cigarette smoking, atherosclerosis and the coronary hemodynamic response: a unifying hypothesis. J. Amer. Coll. cardiol.4(1984), 972. 26 Klein, L. W., J. Ambrose, A. Pichard, J. Holt, R. Gorlin, L. E. Teichholz: Acute coronary hemodynamic response to cigarette smoking in patients with coronary artery disease. J. Amer. Coll. Cardiol. 3 (1984), 879. 27 Kücherer, H., K. Ruffmann, E. Schaefer, W. Kubier: Nichtinvasive Bestimmung linksventrikulärer diastolischer Füllungsparameter mittels Dopplerechokardiographie. Klinische Anwendung bei Patienten mit KHK. Z. Kardiol. 77 (1988), 179.

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Stork u.

28 Levine, P. H.: An acute effect of cigarette smoking on platelet function. A possible link between smoking and arterial thrombosis. Circulation 48 (1973), 619. 29 Lewis, J. F., L. C. Kuo, L. G. Nelson, M. C. Limacher, M. A. Quiñones: Pulsed Doppler echocardiographic determination of stroke volume and cardiac output. Clinical validation of two new methods using the apical window. Circulation 70 (1984), 425. 30 Maouad, J., F. Fernandez, A. Barrillon, A. Gerbaux, J. Gay: Diffuse or segmental narrowing (spasm) of the coronary arteries during smoking demonstrated on angiography. Amer. J. cardiol. 53(1984), 354. 31 Marmot, M. G.: Epidemiology of cardiovascular disease in different countries in relation to smoking. In Schettler, F. G. (Ed.): Atherosclerosis (Springer: Berlin-Heidelberg-New York 1983), 888. 32 Martin, J. L., R. J. Wilson, N. Ferraro, W. K. Laskey, J. P. Klaeveland, J. W. Hirshfeld jr.: Acute vasoconstrictive effects of cigarette smoking in coronary heart disease. Amer. J. Cardiol. 54(1984), 56. 33 Miyatake, K., M. Okamoto, N. Kinoshita, M. Owa, I. Nakasone, H. Sakakibara, Y. Nimura: Augmentation of atrial contribution to left ventricular inflow with aging as assessed by intracardiac Doppler flowmetry. Amer. J. Cardiol. 53 (1984), 586. 34 Monrad, E. S., R. G. McKay, D. S. Baim: Improvement in indexes of diastolic performance in patients with congestive heart failure treated with milrinone. Circulation 70 (1984), 1030. 35 A. J.: Prediction and prevention of sudden cardiac death. Ann. Rev. Med. 31 (1980), 1. 36 Mjos, O. D.: Lipid effects of smoking. Amer. Heart J. 115 (1988), 272. 37 Nicod, P., R. Rehr, M. D. Winniford, W. B. Campbell, B. G. Firth, L. D. Hillis: Acute systemic and coronary hemodynamic and serologic responses to cigarette smoking in long-term smokers with atherosclerotic coronary artery disease. J. Amer. Coll. Cardiol. 4(1984),964. 38 Robertson, D., C. J. Tseng, M. Appalsamy: Smoking and mechanism of cardiovascular control. Amer. Heart J. 115 (1988), 258. 39 Rokey, R., L. Kuo, W. A. Zoghbi, M. C. Limacher, M. A. Quiñones: Determination of parameters of left ventricular diastolic filling with pulsed Doppler echocardiography. Comparison with cineangiography. Circulation 71 (1985), 543. 40 Seidel, D., P. Cremer, H. Elster, M. Weise, H. Wieland: Influence of smoking on the plasma lipoprotein profile. Klin. Wschr. 62, Suppl. 11(1984), 18. 41 Seidel, D., A. Walli: Influence of smoking on cellular lipid metabolism. Klin. Wschr. 62, Suppl. II (1984), 28. 42 Sonnenfeld, T., A. Wennmalm: Inhibition by nicotine of the formation of prostacyclin-like activity in rabbit and human vascular tissue. Brit. J. Pharmacol. 71 (1980), 609. 43 Spirito, P., B. J. Matón, R. 0. Bonow: Noninvasive assessment of left ventricular diastolic function. Comparative analysis of Doppler echocardiographic and radionuclide angiographic techniques. J. Amer. Coll. Cardiol. 7 (1986), 518. 44 Stork, T., G. Piske, C. Ewert, R. Müller, H. Hochrein: Nichtinvasive dopplersonographische Messung des linksventrikulären enddiastolischen Druckes (LVEDP). Z. Kardiol. 77 (1988), 767. 45 Tachmnes, L., R. J. Fernandez, M. A. Sackner: Hemodynamic effects of smoking cigarettes of high and low nicotine content. Chest 74 (1978), 243. 46 Takaneka, K., A. Dabestani, J. M. Gardin: Pulsed Doppler echocardiographic study of left ventricular filling in dilated cardiomyopathy. Amer. J. Cardiol. 58 (1986), 143. 47 Trap-Jensen, J., J. E. Carlsen, T. L. Svendsen, N. J. Christensen: Cardiovascular and adrenergic effects of cigarette smoking during immediate non-selective ß-adrenoceptor blockade in humans. Europ. J. clin. Invest. 9 (1979), 181. 48 Wennmalm, A.: Effects of nicotine on cardiac prostaglandin and platelet thromboxane synthesis. Brit. J. Pharmacol. 64 (1978), 559. 49 Wennmalm, A.: Nicotine inhibits hypoxia and arachidonateinduced release of prostacyclin-like activity in rabbit hearts. Brit. J. Pharmacol. 69 (1980), 545.

Wirkung von Nicotin auf die linksventrikuläre

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50 Winniford, M. D„ K. R. Wheelan, M. S. Kremers: Smokinginduced coronary vasoconstriction in patients with atherosclerotic coronary artery disease. Evidence for adrenergically mediated alterations in coronary artery tone. Circulation 73 (1986), 662.

Dr. Th. Stork, Dr. Ch. Ewert, Dr. G. Piske, Dr. S. Wienhold, Prof. Dr. H. Hochrein III. Medizinische Klinik - Kardiologie/Intcnsivmedizin Klinikum Rudolf Virchow (Standort Wedding) der Freien Universität Augustenburger Platz 1 1000 Berlin 65 Dipl.-Math. R. Müller Institut für Medizinische Statistik und Informatik der Freien Universität H i n d e n b u r g d a m m 130 1000 Berlin 47

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[Effects of nicotine on left ventricular diastolic function in patients with coronary disease. An echocardiographic study].

Echocardiography was performed before and after inhalation of 0.9 mg nicotine in 21 patients (6 women and 15 men with a mean age of 51.8 [38-73] years...
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