Werdan, Karl, Schmidt, Hendrik, Ebelt, Henning, Zorn-Pauly, Klaus, Koidl, Bernd, Hoke, Robert Sebastian, Heinroth, Konstantin, and Muller-Werdan, Ursula
In sepsis, systemic inflammatory response syndrome (SIRS), and multiorgan dysfunction syndrome (MODS), a severe prognostically relevant cardiac autonomic dysfunction exists, as manifested by a strong attenuation of sympathetically and vagally mediated heart rate variability (HRV). The mechanisms underlying this attenuation are not limited to the nervous system. They also include alterations of the cardiac pacemaker cells on a cellular level. As shown in human atria] cardiomyocytes, endotoxin interacts with cardiac hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) ion channels, which mediate the pacemaker current [I.sub.f] and play an important role in transmitting sympathetic and vagal signals on heart rate and HRV. Moreover, endotoxin sensitizes cardiac HCN channels to sympathetic signals. These findings identify endotoxin as a pertinent modulator of the autonomic nervous regulation of heart function. In MODS, the vagal pathway of the autonomic nervous system is particularly compromised, leading to an attenuation of the cholinergic antiinflammatory reflex. An amelioration of the blunted vagal activity appears to be a promising novel therapeutic target to achieve a suppression of the inflammatory state and thereby an improvement of prognosis in MODS patients. Preliminary data revealed therapeutic benefits (increased survival rates and improvements of the depressed vagal activity) of the administration of statins, β-blockers, and angiotensin-converting enzyme inhibitors in patients with MODS. Key words: Autonomic dysfunction, heart rate variability (HRV), endotoxin, HCN channel, cardiac pacemaker current If, sepsis, systemic inflammatory response syndrome (SIRS), multiorgan dysfunction syndrome (MODS), statins, P-blockers, angiotensin-converting enzyme inhibitors (ACEI), multiorgan failure (MOF). Resume : La sepsie, le syndrome de reponse inflammatoire systemique (SRIS) et le syndrome de defaillance multiviscerale (SDMV) sont associes a un grave dysfonctionnement d'interet diagnostique de la fonction autonome cardiaque, qui est illustre par une forte attenuation de la variabilite de la frequence cardiaque (VFC), vehiculee par voie sympathique et vagale. Les mecanismes a l'origine de cette attenuation ne se limitent pas au systeme nerveux. Ils incluent aussi des modifications des cellules regulatrices du rythme cardiaque au niveau cellulaire. Comme demontre dans les cardiomyocytes auriculaires humains, l'endotoxine interagit avec les canaux (HCN) actives par l'hyperpolarisation, modules par les nucleotides cycliques et non selectifs aux cations, qui medient le courant de pacemaker If et jouent un role important dans la transmission des signaux sympathiques et vagaux sur la frequence cardiaque et sa variabilite. De plus, l'endotoxine sensibilise les canaux HCN aux signaux sympathiques. Ces resultats identifient l'endotoxine comme un modulateur pertinent de la regulation nerveuse autonome de la fonction cardiaque. Dans le SDMV, la voie vagale du systeme nerveux autonome en particulier est affaiblie, entrainant une attenuation du reflexe cholinergique anti-inflammatoire. La stimulation de l'activite vagale semble etre une cible therapeutique prometteuse afin d'obtenir la suppression de l'inflammation et, par consequent, un meilleur pronostic chez les patients SDMV. Les premiers resultats preliminaires revelent des benefices therapeutiques (augmentation des taux de survie et stimulation de l'activite vagale deprimee) de l'administration de statines, de beta-bloquants et d'inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine chez les patients souffrant du SDMV. Mots-cles : dysfonctionnement autonome, variabilite de la frequence cardiaque (VFC), endotoxine, canal HCN, courant pacemaker If, sepsie, syndrome de reponse inflammatoire systemique (SRIS), syndrome de defaillance multiviscerale (SDMV), statines, beta-bloquants, inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (IECA), defaillance polyviscerale (DFV). [Traduit par la Redaction], Sepsis, SIRS, and MODS--major problems in intensive care medicine Sepsis, noninfectious systemic inflammatory response syndrome (SIRS), and multiorgan dysfunction syndrome (MODS) (Fig. 1) pose tremendous problems in our health care [...]