ISSN 2412-4036 (print)
ISSN 2713-1823 (online)

Hypokalemia in a patient with heart failure and atrial fibrillation as a predictor of life-threatening arrhythmia

Tatarintseva Z.G., Katushkina Yu.A., Kosmacheva E.D., Babicheva O.V.

1) Professor S.V. Ochapovsky Research Institute – Regional Clinical Hospital No. 1 of the Ministry of Healthcare of Krasnodar territory, Krasnodar; 2) Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, Krasnodar
Abstract. Atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmia in patients with heart failure (HF). Growing evidence indicates an interaction between hypokalemia and AF. The presented clinical case demonstrates one of the life-threatening complications of hypokalemia in a patient with HF and AF – development of ventricular fibrillation, which was successfully terminated by electropulse therapy and did not recur in the presence of antiarrhythmic therapy and hypokalemia correction. Low potassium level could be eliminated by titrating mineralocorticoid receptor antagonists. In addition, to increase K+ level in tissues, it is advisable to take drugs containing high doses of potassium and magnesium aspartate. This clinical example emphasizes the critical importance of adequate drug therapy to prevent life-threatening complications such as ventricular fibrillation.

Keywords

atrial fibrillation
heart failure
hypokalemia
clinical case
ventricular fibrillation

ВВЕДЕНИЕ

У пациентов с сердечной недостаточностью (СН) фибрилляция предсердий (ФП) является наиболее распространенной аритмией: она диагностируется примерно у трети пациентов, имеющих СН со сниженной фракцией выброса (СНнФВ) [1]. Примечательно, что в случае СН с сохраненной фракцией выброса (СНсФВ) распространенность ФП еще выше – от одной трети до половины пациентов [2].

При этом более чем у 1/3 пациентов с СНсФВ и исходным отсутствием ФП данная аритмия развивается в последующем, по мере развития основного заболевания. У 45–50% больных с СНнФВ ФП манифестирует в течение 1-го года наблюдения [3].

Электролитные нарушения, включая гипокалиемию, гипомагниемию, гиперфосфатемию и гиперкальциемию, тесно связаны с электрофизиологическим ремоделированием миокарда ввиду аритмогенного эффекта последних [4]. Все больше данных указывает на связь между гипокалиемией и ФП.

Гипокалиемия определяется как концентрация калия (К+) в плазме < 3,5 ммоль/л. Ее можно классифицировать на основе уровня в плазме как легкую (3,0–3,5 ммоль/л), умеренную (2,5– 3,0 ммоль/л) и тяжелую (< 2,5 ммоль/л).

У пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями (гипертонической болезнью, хронической сердечной недостаточностью, острым инфарктом миокарда) отмечается повышенная частота гипокалиемии [5].

Savarese G. et al. обнаружили, что 20,3% пациентов с СН испытали по крайней мере один эпизод гипокалиемии в течение одного года исследования, причем у 3,7% регистрировалась тяжелая форма этого электролитного нарушения [6]. Наиболее распространенной этиологией гипокалиемии у этих пациентов является потеря К+ через почки вследствие терапии диуретиками [7].

Гипокалиемия сопряжена с серьезными медицинскими последствиями, включая увеличение внутрибольничной смертности из-за ее влияния на сердечный ритм и артериальное давление. Пациенты с СН в значительной степени подвержены внезапной сердечной смерти из-за гипокалиемии [8].

Аритмогенные эффекты гипокалиемии, как предполагается, становятся результатом повышенной склонности к эктопической активности. Несмотря на то что основные механизмы в кардиомиоцитах предсердий недостаточно изучены, эктопическая активность на фоне гипокалиемии гипотетически связана с дисрегуляцией клеточного гомеостаза кальция (Ca2+). Первоначально снижение внеклеточных уровней К+ увеличивает активность натрий-кальциевого обменника, который опосредованно вытесняет Ca2+ из клетки и временно уменьшает содержание и высвобождение Ca2+ в саркоплазматическом ретикулуме [9]. Однако пониженные уровни K+ также ингибируют Na+-K+-АТФазу, снижая вытеснение Ca2+ из клетки и приводя к прогрессирующей перегрузке внутриклеточным Ca2+ [8]. Спонтанный высвобождаемый из перегруженного саркоплазматического ретикулума Ca2+ удаляется из клетки через натрий-кальциевый обменник, что вызывает фазовую деполяризацию, которая классифицируется как ранняя или задержанная постдеполяризация, в зависимости от того, происходит ли она во время потенциала действия или между ударами. Ранняя постдеполяризация дополнительно стимулирует продление потенциала действия на фоне гипокалиемии.

В представленном ниже клиническом случае демонстрируется одно из жизнеугрожающих осложнений гипокалиемии у пациента с СН и ФП – развитие фибрилляции желудочков (ФЖ). Этот пример подчеркивает решающее значение адекватной медикаментозной терапии для предотвращения подобных осложнений.

ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО СЛУЧАЯ

Пациентка А., 62 года, с СНнФВ (ФВ левого желудочка 20%) на фоне ишемической болезни сердца (ИБС) поступила в кардиологическое отделение с жалобами на сердцебиение, перебои в работе сердца, сопровождающиеся чувством комка в горле, затрудненного дыхания в течение предшествующих 3 сут.

Анамнез заболевания: в 2018 г. пациентка перенесла инфаркт миокарда, ей была выполнена коронароангиография, выявлено многососудистое поражение коронарных артерий. От предло­женной реваскуляризации миокарда методом аортокоронарного шунтирования пациентка отказалась. Также у нее имела место хроническая форма ФП. На регулярной основе принимала спиронолактон 50 мг/сут., торасемид 40 мг/сут., бисопролол 5 мг/сут., периндоприл 5 мг/сут., апиксабан 5 мг 2 р./сут., аторвастатин 40 мг/сут., дапаглифлазин 10 мг/сут.

Физикальный осмотр: температура тела 36,6 °C, пульс 160–180 уд./мин., аритмичный, частота дыхания 18 вдохов в минуту, артериальное давление 118/79 мм рт. ст. Насыщение кислородом составляло 99% при дыхании комнатным воздухом. При аускультации легких выслушивалось везикулярное дыхание, без хрипов, при аускультации сердца определялся нерегулярный ритм сердца с полифонией I тона на верхушке и без шумов. При осмотре брюшной полости выявлялись кишечные шумы, пальпация безболезненная. Периферические отеки отсутствовали.

Результаты лабораторных исследований продемонстрировали значимую гипокалиемию (2,1 ммоль/л), в остальных показателях отклонений от референсных значений не наблюдалось (табл. 1 и 2).

124-1.jpg (180 KB)

На электрокардиограмме (ЭКГ) при поступлении зафиксирована тахисистолическая форма ФП с частотой желудочковых сокращений 160– 180 в минуту (рис. 1).

Через час от момента поступления в стационар пациентка потеряла сознание, на ЭКГ была зарегистрирована ФЖ (рис. 2).

125-1.jpg (305 KB)

После электроимпульсной стимуляции ФЖ была купирована, восстановлена исходная ФП, уровень сознания также восстановлен. В стационаре проводилась антиаритмическая терапия бисопрололом 10 мг, внутривенно вводились препараты калия, кроме того, была продолжена антикоагулянтная и антигипертензивная терапия, которую пациентка получала амбулаторно. При выписке из стационара уровень К+ крови поднялся до 3,4 ммоль/л.

Пациентка была выписана на 5-е сутки в удовлетворительном состоянии. В рамках амбулаторного лечения в дополнение к базисной терапии СН и антигипертензивной терапии был назначен высокодозный препарат калия и магния аспаргината (316 + 280 мг соответственно) по 1 таблетке 3 раза в день, дозировка бисопролола увеличена с 5 до 10 мг/сут.

На контрольном осмотре у кардиолога через 1,5 мес. самочувствие пациентки было удовлетворительным, приступы сердцебиения ее не беспокоили, частота пульса составила 80–90 уд./ мин., уровень К+ крови – 4,15 ммоль/л.

ОБСУЖДЕНИЕ

Различные исследования указывают на существование тесной связи между гипокалиемией и сердечно-сосудистой смертностью. Кроме того, выявлены независимые факторы риска для первичной конечной точки, такие как ИБС, низкое содержание гемоглобина крови, повышенный уровень мочевой кислоты в сыворотке и использование антикоагулянтов. Подчеркивается исключительная важность профилактики и коррекции гипокалиемии для улучшения прогноза у пациентов с мерцательной аритмией [10].

Как было сказано ранее, внеклеточный низкий уровень К+ влияет на деполяризацию и реполяризацию миокарда желудочков с разных сторон, что приводит к значительному повышению вероятности аритмии и, следовательно, к увеличению частоты сердечно-сосудистой смерти.

У пожилых пациентов при сочетании ФП с ИБС часто наблюдается гемодинамически значимый атеросклероз коронарных артерий. Помимо этого, при возникновении ФП мышцы предсердий теряют способность эффективно сокращаться, а диастолический объем наполнения левого желудочка уменьшается как минимум на четверть. Из-за этого миокард левого желудочка испытывает тяжелую ишемию, а сопутствующая гипокалиемия может вызывать значительное возрастание позднего натриевого тока и увеличение ранней постдеполяризации, следствием чего становятся различные аритмии [11].

Как и наличие ИБС, уровень гемоглобина при ФП тоже выступает независимой переменной, связанной с первичной конечной точкой. Когда его содержание в крови снижено, абсолютное количество связанного с ним кислорода на единицу объема крови уменьшается, и доставка кислорода в ткани падает. На фоне ФП миокард желудочков сердца находится в состоянии тяжелой гипоксии из-за снижения ФВ левого желудочка. Таким образом, анемия также может приводить к различным аритмиям [12].

Развитию гипокалиемии при СН способствуют несколько механизмов.

1. Гипоперфузия почек активирует ренин-ангиотензин-альдостероновую систему, а высвобождение альдостерона способствует задержке натрия и выведению К+.

2. Стимуляция β2-адренергических рецепторов повышенными количествами циркулирующих катехоламинов способствует реабсорбции натрия, выведению К+ и перемещению калия во внутриклеточное пространство.

3. Применение петлевых диуретиков или их комбинации с тиазидными диуретиками вызывает дальнейшие потери калия почками. Петлевые диуретики ингибируют Na+-K+-2Cl – котранспортер в петле Генле. Таким образом, натрий доставляется в дистальный каналец, где он реабсорбируется за счет большей экскреции К+, что влечет за собой возникновение гипокалиемии и контракционного алкалоза [13].

Существуют данные, позволяющие предположить, что гипокалиемия влияет на электрическую стабильность сердца посредством множества механизмов, которые включают:

  • прямое проаритмогенное воздействие на миокард желудочков;
  • потенцирование аритмий, вызванных лекарственными средствами, например, кардиотоксичность, связанная с применением дигиталиса, проаритмическое действие симпатомиметиков, удлинение интервала QT другими фармакологическими агентами, удлиняющими интервал QT (например, антибиотиками фторхинолонового ряда);
  • потенцирование сердечной аритмии в условиях структурных сердечных аномалий (например, ИБС и дилатации левого желудочка) [5].

В представленном клиническом случае гипокалиемия, вызванная приемом диуретиков на фоне структурного ремоделирования сердца, спровоцировала рецидивирующие эпизоды желудочковой аритмии (ФЖ).

К важным патофизиологическим процессам при СН, способствующим ФЖ, относятся:

  • гипертрофия миокарда, фиброз и ишемия;
  • электрофизиологические изменения при СН, включая аномальный гомеостаз кальция, реполяризацию и ремоделирование щелевых контактов;
  • изменения нейрогормональной сигнализации и роли эндотелина [14].

Другими факторами, располагающими к развитию ФЖ у пациентов с СН, являются серьезные нарушения электролитного баланса, например гипокалиемия, побочные эффекты некоторых лекарственных препаратов и расстройства, обусловленные употреблением психоактивных веществ, в частности кокаина.

Низкий уровень К+ можно устранить с помощью титрования антагонистов минералокортикоидных рецепторов, которые продемонстрировали преимущества в отношении выживания пациентов в клинических испытаниях. Ингибирование альдостерона имеет также плейотропные эффекты, включая увеличение диуреза, ослабление фиброза и ремоделирования сердца. Кроме того, для повышения уровня К+ в тканях необходимо введение высокодозных препаратов калия. Так, в качестве средств, позволяющих устранить гипокалиемию и гипомагниемию у пациентов с нарушениями сердечного ритма различной этиологии и СН, могут использоваться пероральные препараты с повышенными дозами калия и магния аспарагината (316 мг + 280 мг соответственно). Соль аспарагиновой кислоты служит переносчиком ионов калия и магния и способствует их проникновению во внутриклеточное пространство. Поступая в клетки, аспарагинат включается в процессы метаболизма. Ион магния при этом играет важную роль в поддержании гомеостаза К+ и кальция, обладает свойствами блокатора кальциевых каналов, участвует во многих ферментативных реакциях, метаболизме белков и углеводов [15].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время появляются доказательства того, что стабильность уровня К+ в пределах нормы является маркером стабильного прогноза пациентов с СН. Поддержание концентрации калия в сыворотке в пределах нормы должно быть терапевтической целью, при этом представляется желательным достижение его уровня не менее 4,0 ммоль/л. При должном наблюдении за пациентом с СН и/или ФП и гипокалиемией врачи должны рассмотреть возможность использования высокодозных препаратов калия, которые поддерживают оптимальный уровень К+ в крови и улучшают прогноз пациентов с СН.

Информированное согласие

От пациентки было получено письменное добровольное информированное согласие на публикацию результатов обследования и лечения.

References

1. Packer M., Anker S.D., Butler J. et al.; EMPEROR-Reduced Trial Investigators. Cardiovascular and renal outcomes with empagliflozin in heart failure. N Engl J Med. 2020; 383(15): 1413–24.

https://doi.org/10.1056/NEJMoa2022190. PMID: 32865377.

2. McMurray J.J.V., Packer M., Desai A.S. et al.; PARADIGM-HF Investigators and Committees. Angiotensin-neprilysin inhibition versus enalapril in heart failure. N Engl J Med. 2014; 371(11): 993–1004.

https://doi.org/10.1056/NEJMoa1409077. PMID: 25176015.

3. Reddy Y.N.V., Obokata M., Verbrugge F.H. et al. Atrial dysfunction in patients with heart failure with preserved ejection fraction and atrial fibrillation. J Am Coll Cardiol. 2020; 76(9): 1051–64.

https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.07.009. PMID: 32854840. PMCID: PMC7455760.

4. Wu Y., Kong X.-J., Ji Y.Y. et al. Serum electrolyte concentrations and risk of atrial fibrillation: An observational and mendelian randomization study. BMC Genomics. 2024; 25(1): 280.

https://doi.org/10.1186/s12864-024-10197-2. PMID: 38493091. PMCID: PMC10944597.

5. Fargaly H., Schultz R.J., Chung U.Y., Rossi N.F. Hypokalemia-induced life-threatening arrhythmia in a patient with congestive heart failure. Cureus. 2023; 15(2): e34971.

https://doi.org/10.7759/cureus.34971. PMID: 36938242. PMCID: PMC10019554.

6. Savarese G., Xu H., Trevisan M. et al. Incidence, predictors, and outcome associations of dyskalemia in heart failure with preserved, mid-range, and reduced ejection fraction. JACC Heart Fail. 2019; 7(1): 65–76.

https://doi.org/10.1016/j.jchf.2018.10.003. PMID: 30553905.

7. Ferreira J.P., Butler J., Rossignol P. et al. Abnormalities of potassium in heart failure: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol. 2020; 75(22): 2836–50.

https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.04.021. PMID: 32498812.

8. Skogestad J., Aronsen J.M. Hypokalemia-induced arrhythmias and heart failure: New insights and implications for therapy. Front Physiol. 2018; 9: 1500.

https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01500. PMID: 30464746. PMCID: PMC6234658.

9. Aronsen J.M., Skogestad J., Lewalle A. et al. Hypokalaemia induces Ca2+ overload and Ca2+ waves in ventricular myocytes by reducing Na+, K+-ATPase α2 activity. J Physiol. 2015; 593(6): 1509–21.

https://doi.org/10.1113/jphysiol.2014.279893. PMID: 25772299. PMCID: PMC4376427.

10. Wang X.-D., Wang Y., Liu J. et al. Prognosis of older adult patients suffering from atrial fibrillation and hypokalemia. Clin Interv Aging. 2023; 18: 1363–71.

https://doi.org/10.2147/CIA.S422801. PMID: 37609041. PMCID: PMC10441655.

11. Guzel T., Kıs M., Senoz O. The correlation between the left atrial volume index and atrial fibrillation development in heart failure with mildly reduced ejection fraction and long-term follow-up results. Acta Cardiol. 2022; 77(7): 647–54.

https://doi.org/10.1080/00015385.20222.2067674. PMID: 35466864.

12. Chung M.K., Refaat M., Shen W.-K. et al.; ACC Electrophysiology Section Leadership Council. Atrial fibrillation: JACC Council Perspectives. J Am Coll Cardiol. 2020; 75(14): 1689–713.

https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.02.025. PMID: 32273035.

13. Cunningham J.W., Mehra M.R. Hypokalemia in heart failure: A low or a high point? Eur J Prev Cardiol. 2021; 28(3): 313–15.

https://doi.org/10.1177/2047487320914745. PMID: 33611466.

14. Alvarez C.K., Cronin E., Baker W.L., Kluger J. Heart failure as a substrate and trigger for ventricular tachycardia. J Interv Card Electrophysiol. 2019; 56(3): 229–47.

https://doi.org/10.1007/s10840-019-00623-x. PMID: 31598875.

15. Государственный реестр лекарственных средств Минздрава России. Инструкции по медицинскому применению лекарственных препаратов с МНН калия аспарагинат + магния аспарагинат. Доступ: https://grls.rosminzdrav.ru/GRLS.aspx?RegNumber=&MnnR=Калия+аспарагинат%2bМагния+аспарагинат&lf=&TradeNmR=&OwnerName=&MnfOrg=&MnfOrgCountry=&isfs=0&regtype=1%2c6&pageSize=10&token=429c9023-dd79-4811-aa14-13d2e7ed8379&order=Registered&orderType=desc&pageNum=1 (дата обращения – 20.08.2024). (State Register of Medicines of the Ministry of Healthcare of Russia. Instructions for medical use of the medicinal products with INN potassium aspartate + magnesium aspartate. Registration certificate: ЛП-№(000178)-(РГ-RU). URL: https://grls.rosminzdrav.ru/GRLS.aspx?RegNumber=&MnnR=Калия+аспарагинат%2bМагния+аспарагинат&lf=&TradeNmR=&OwnerName=&MnfOrg=&MnfOrgCountry=&isfs=0&regtype=1%2c6&pageSize=10&token=429c9023-dd79-4811-aa14-13d2e7ed8379&order=Registered&orderType=desc&pageNum=1 (date of access – 20.08.2024) (In Russ.)).

About the Authors

Zoya G. Tatarintseva, MD, PhD (Medicine), head of the Cardiology Department of Professor S.V. Ochapovsky research institute – Regional Clinical Hospital No. 1 of the Ministry of Healthcare of Krasnodar territory, assistant at the Department of cardiac surgery and cardiology of the Faculty of advanced training and professional retraining of specialists, Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 350086, Krasnodar, 167 1-go Maya St.
E-mail: z.tatarintseva@list.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3868-8061
Elena D. Kosmacheva, MD, Dr. Sci. (Medicine), professor, head of the Department of therapy No. 1 of the Faculty of advanced training and professional retraining of specialists, Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia, deputy chief physician for medical affairs, S.V. Ochapovsky Research Institute – Regional Clinical Hospital No. 1 of the Ministry of Healthcare of Krasnodar territory. Address: 350063, Krasnodar, 4 Mitrofana Sedina St.
E-mail: kosmachova_h@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5690-2482
Yulia A. Katushkina, MD, endocrinologist at the Department of endocrinology, S.V. Ochapovsky Research Institute – Regional Clinical Hospital No. 1 of the Ministry of Healthcare of Krasnodar territory, assistant at the Department of therapy No. 1 of the Faculty of advanced training and professional retraining of specialists, Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 350901, Krasnodar, 140 Rossiyskaya St.
E-mail: ukadoc@gmail.com
ORCID: https://orcid.org/0009-0009-7334-9928
Olga V. Babicheva, MD, PhD (Medicine), cardiologist at Professor S.V. Ochapovsky Research Institute – Regional clinical hospital No. 1 of the Ministry of Healthcare of Krasnodar territory, associate professor of the Department of cardiac surgery and cardiology of the Faculty of advanced training and professional retraining of specialists, Kuban State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 350086, Krasnodar, 167 1-go Maya St.
E-mail: babolga@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3010-492Х

Similar Articles