Десятимесячный кастрированный самец домашней длинношерстной кошки весом 4,62 был обследован из-за острой летаргии и затрудненного дыхания. До этого кот был здоров. Результаты физического обследования показали, что у кота было нарушение ментального статуса в виде притупления, но он реагировал на окружающее. Ректальная температура составляла 37,7°C (99,8 ° F). Аускультация сердца выявила частоту сердечных сокращений > 300 ударов в минуту с регулярным ритмом и отсутствием шума или звуков галопа. Бедренный пульс был ослаблен. У кошки было тахипноэ с частотой дыхания 60 вдохов / мин и слабовыраженным затруднением дыхания.. Аускультация легких выявила жесткое дыхание. Была проведена рентгенография грудной клетки, и снимки были просмотрены сертифицированным ветеринарным рентгенологом; результаты включали легкую кардиомегалию и умеренный диффузный бронхиальный рисунок, но не было никаких признаков застойной сердечной недостаточности.
Коту была выполнена эхокардиография, которая выявила тяжелую концентрическую гипертрофию левого желудочка (при двумерном обзоре по длинной оси сердца толщина задней стенки левого желудочка в диастолу составляла 0,8 см [референтный интервал, 0,31-0,41 см] , а толщина межжелудочковой перегородки в диастолу - 0,6 см [референтный интервал, 0,29-0,39 см]) и выраженная дилатация левого предсердия и умеренная дилатация ушка левого предсердия (отношение размера левого предсердия к диаметру корня аорты-3,00; референтный интервал, 1,13-1,68). Левый желудочек выглядел объемно недогруженным, а систолическая функция оказалась адекватной, несмотря на выраженную тахиаритмию.
Предполагаемый диагноз - гипертрофическая кардиомиопатия с началом в молодом возрасте (ГКМП). Было рассмотрено транзиторное утолщение миокарда; однако не было выявлено предшествующего случая заболевания, и ранее не сообщалось о тяжелом ремоделировании сердца и сопутствующих аритмиях в ассоциации с этим заболеванием у кошек. Учитывая молодой возраст кота, гипертрофия левого желудочка, вторичная по отношению к гипертиреозу, акромегалии или системной гипертензии,рассматривалась маловероятной. Была проведена электрокардиография.
Изобр 1 ЭКГ в 6 отведениях полученная от 10-месячной кошки, которая была оценена из-за одышки и летаргии. При первичном физикальном обследовании были выявлены тахикардия и слабый пульс. ЭКГ было выполнено вскоре после прибытия в больницу. Обратите внимание на бигеминальный паттерн чередующейся морфологии QRS-комплексов с переменной насечкой в комплексах в паттерне SrS, совместимом с переменным частичным блоком ветви пучка Гиса. Скорость бумаги = 50 мм/с; 1 см = 1 мВ.
При записи ЭКГ в 6 отведениях (Изобр 1), полученной от кошки, был выявлен регулярный синусовый ритм с частотой желудочковых сокращений 140 уд/мин. Каждый комплекс QRS во втором отведении имел амплитуду R-волны 0,1 мВ (референсный диапазон, < 0,9 мВ), значительно увеличенную ширину комплекса QRS - 0,06 секунды (референсный диапазон, <0,04 секунды) и глубокие S-волны. Интервалы QT были значительно увеличены (длительность - 0,2У4 секунды; референсный диапазон-0,12-0,18 секунды). Средняя электрическая ось сердца составляла -180°, что указывает на сдвиг оси вправо. Учитывая среднюю электрическую ось сердца и другие параметры ЭКГ был поставлен диагноз блокады правой ветви пучка Гиса.
Обсуждение
У людей легкая гипермагниемия приводит к неспецифическим клиническим симптомам, таким как приливы жара или покраснение кожи или головокружение. Однако концентрации магния в циркулирующей крови от 6 до 12 мг/дл (от 5 до 10 мэкв/л) приводят к характерным изменениям ЭКГ, включая удлинение интервала PR, увеличение длительности комплекса QRS, увеличение интервала QT, задержку внутрижелудочковой проводимости, брадикардию и увеличение амплитуды Т-волны. Концентрации магния в циркулирующей крови от 9 до 12 мг/дл (7,5-10 мэкв/л) могут вызывать сонливость и гипотензию; концентрации > 12 мг/дл (10 мэкв/л) потенциально могут привести к синоатриальной и атриовентрикулярной блокаде, желудочковым аритмиям, гиповентиляции и параличу, а концентрации, которые превышают 15,6 мг/дл (13 мэкв / л), могут привести к сердечной асистолии или остановке дыхания.
На основании клинического сходства и сходства ЭКГ гипермагниемия обычно ошибочно диагностируется как гиперкалиемия, что затрудняет количественную оценку истинной частоты ЭКГ и клинических аномалий, ассоциированных с нарушениями, связанными с гипермагниемией. Для кошки из настоящего сообщения характеристики ЭКГ включали пролонгацию QRS-комплекса, блокаду правой ветви пучка Гиса и удлинение интервала QT. Когда нарушения проводимости желудочков приводят к удлинению QRS-комплекса, оценка изменений в конце QRS-комплекса может помочь определить направленность вектора силы и указать на смещение оси. У этой кошки изменения в конце QRS были негативными, указывая на смещение оси вправо и наличие блокады правой ветви пучка Гиса.
В данном случае блокада правой ветви пучка Гиса может быть случайной находкой или следствием нарушения межжелудочковой проводимости, вызванного высокой концентрацией магния в сыворотке крови. Магний является четвертым по распространенности катионом и вторым по распространенности внутриклеточным электролитом (после калия) у человека. Хотя он в большом количестве находится внутри клеток, не имеется большого градиента концентрации катионов магния через клеточную мембрану. В одном исследовании продемонстрировано, что свободные внутриклеточные концентрации Mg 2+ варьируют от 0,6 до 1,3 ммоль/л, а внеклеточные - от 0,8 до 1,1 ммоль/л в клетках печени, почек и головного мозга крыс. Физиологическая концентрация свободного внутриклеточного Mg 2+ в миоцитах желудочков крыс колеблется от 0,8 до 1,0 ммоль / л.
Таким образом, изменения ЭКГ, наблюдаемые вторично по отношению к гипермагниемии, непосредственно не связаны с изменениями мембранного потенциала покоя. Однако магний может косвенно влиять на наблюдаемые изменения ЭКГ через нецелевые влияния на другие ассоциированные с электролитами процессы, таких как натриево-калиевый мембранный транспорт и препятствие высвобождению кальция в саркоплазматическом ретикулуме клеток миокарда. Брадикардия является распространенным клиническим явлением у людей с гипермагниемией. Результаты одного исследования, в котором оценивалось действие магния в синусовом узле собак, указывают на то, что Mg 2+ , вероятно, препятствует медленному внутреннему Na+ току, что в конечном итоге оказывает отрицательный хронотропный эффект.
В другом исследовании было показано отрицательное хронотропное действие магния на синусовый узел кроликов. В дополнение к возможному прямому препятствованию току электролитов в этих клетках ионы магния также оказывают косвенное влияние на мембранный потенциал покоя через воздействие на Na+/K+ АТФ - азный насос.
Первичные ионы, участвующие в установлении мембранного потенциала покоя и быстрой деполяризации миокарда и синусового узла сердца, включают Na+, K+ и Ca 2+. Важнейшим компонентом поддержания соответствующего мембранного потенциала покоя и последующей клеточной деполяризации является Na+/K+ АТФ-азный насос. Функция Na+/K+ АТФ-азного насоса заключается в восстановлении соответствующих градиентов ионов Na+ и K+ после распространения потенциала действия, что приводит к реполяризации клеточной мембраны. Чтобы насос Na+ / K+ АТФ-азы функционировал надлежащим образом, ионы Mg 2+ должны связываться с АТФ, тем самым индуцируя его биологически активное состояние. Можно сделать вывод, что выраженная гипермагниемия или гипомагниемия могут косвенно вызывать заметные нарушения проводимости за счет изменений мембранного потенциала покоя, вторичных по отношению к влиянию Mg 2+ на мембранные концентрации Na+ и K+.
Лежащая в основе причина удлинения интервала QT у пациентов с высокой концентрацией магния в сыворотке крови не совсем понятна и необходимы дальнейшие исследования. Синдром удлиненного интервала QT - это хорошо известное состояние у людей, для которого генетические (наследственные) каналопатии являются наиболее распространенной причиной. У некоторых лиц с генетической предрасположенностью также может развиться приобретенный синдром удлиненного интервала QT, вторичный по отношению к лечению определенными лекарственными препаратами. Для развития клинического синдрома удлиненного QT должны быть либо заторможены реполяризующие потоки ионов K+, либо пролонгированы входящие потоки ионов Na+. У людей синдром удлиненного интервала QT является результатом мутаций в 1 из 3 основных генов восприимчивости: LQT1, LQT2 и LQT3.
При синдроме удлиненного интервала QT 1-го типа имеется дефект в медленном компоненте реполяризующего калийного тока. При синдроме удлиненного интервала QT типа 2 ген специфических калиевых каналов сердца человека (hERG), является дефектным. Ген hERG кодирует порообразующую субъединицу быстро активирующегося замедленного калиевого канала (IKr), который имеет решающее значение для реполяризации миокарда. Далее была оценена мутация hERG с синдромом удлиненного интервала QT типа 2, и было установлено, что ионы магния не играют роли в инактивации hERG, поскольку присутствие или отсутствие магния в растворе не влияет на скорость или степень инактивации гена. Наконец, мутации, ответственные за синдром удлиненного интервала QT 3 типа вызывают нарушения натриевого канала (SCN5A), которые приводят к увеличению внутренних токов ионов Na+ и длительной деполяризации.
Приобретенное удлинение интервала QT также было связано с другими электролитными нарушениями, такими как гипокалиемия, гипокальциемия и гипомагниемия. Магний также оказывает отрицательное инотропное действие, препятствуя с высвобождению Са 2+ из саркоплазматического ретикулума сердечных миоцитов. Было установлено, что магний может препятствовать высвобождению Са 2+ из саркоплазматического ретикулума через два отдельных механизма (типы I и II) на рианодиновых рецепторах (RyRs). Тип I характеризуется связыванием Mg 2+ с высокоаффинным Са 2+ - участком на RyRs, в то время как тип II характеризуется связыванием Mg 2+ с низкоаффинным Са 2+- участком на RyRs.
Когда внутриклеточные концентрации Mg 2+ резко повышаются, вероятность того, что большее количество каналов RyR будет закрыто из-за ионов Mg 2+ , вытесняющих ионы Ca 2+ для связывания участка активации, возрастает. Это ингибирование в конечном счете блокирует индуцированный кальцием путь высвобождения кальция и снижает общую внутриклеточную концентрацию Са 2+ . Количество доступных внутриклеточных ионов Са 2+ непосредственно влияет на пиковую сократительную силу, создаваемую миокардом.Эти эффекты были постулированы как патофизиологический механизм, лежащий в основе отрицательного инотропного эффекта, обычно выявляемого у людей с гипермагниемией.
Хотя магний может оказывать заметное ингибирующее действие на общее саркоплазматическое высвобождение Са 2+ , эти изменения не влияют на фазы 1 и 2 потенциала действия миоцитов. Поэтому в настоящее время неясна причина пролонгации QRS-комплекса в случаях гипермагниемии.Лечение гипермагниемии включает в себя выявление и лечение основной причины, такой как почечная недостаточность, запор, плохая подвижность желудочно-кишечного тракта, экзогенные источники или какой-либо тип эндокринопатии. В легких случаях удаление любы
Оригинал статьи
ECG Interpretation
The 6-lead ECG recording (Figure 1) obtained from the cat revealed a regular sinus rhythm with a ventricular rate of 140 beats/min. Each QRS com-plex of the lead II tracing had an R-wave amplitude of 0.1 mV (reference range, < 0.9 mV), markedly prolonged duration of 0.06 seconds (reference range, <0.04 seconds), and deep S waves. The QT intervals were markedly prolonged (duration, 0.24 seconds; reference range, 0.12 to 0.18 seconds). The overall mean electrical axis was –180° indicative of a right axis shift. In light of the mean electrical axis and oth-er ECG findings, a diagnosis of right bundle branch block was made
.Discussion
In humans, mild hypermagnesemia results in nonspecific clinical signs such as flushing, warmth, or lightheadedness. However, circulating magnesium concentrations of 6 to 12 mg/dL (5 to 10 mEq/L) result in characteristic ECG changes including prolongation of the PR interval, increased duration of the QRS com-plex, prolonged QT interval, delayed intraventricular conduction, bradycardia, and increased amplitude of the T wave.1,2 Circulating magnesium concentra-tions of 9 to 12 mg/dL (7.5 to 10 mEq/L) can induce somnolence and hypotension; concentrations > 12 mg/dL (10 mEq/L) may potentially result in sinoatrial and atrioventricular block, ventricular arrhythmias, hypoventilation, and paralysis, and those exceeding 15.6 mg/dL (13 mEq/L) can result in cardiac asystole or respiratory arrest.1,3 On the basis of clinical and ECG similarities, hypermagnesemia is commonly misdiagnosed as hyperkalemia, thereby making the true incidence of ECG and clinical abnormalities asso-ciated with hypermagnesemia-related derangements difficult to quantify. For the cat of the present report, ECG characteristics included QRS-complex prolonga-tion, right bundle branch block, and QT-interval pro-longation. When ventricular conduction disturbances result in QRS-complex prolongation, assessment of the terminal forces late in the QRS complex can help indicate force vector directionality and further sup-port an axis shift. In this cat, the late terminal forces of the QRS complexes were negative, further sup-porting a right axis shift and presence of right bundle branch block. In this case, the right bundle branch block may have been an incidental finding or sec-ondary to interventricular conduction disturbances caused by the high serum magnesium concentration.Magnesium is the fourth most abundant cation and the second most abundant intracellular electro-lyte (after potassium) in humans.1,2 Although it is abundant intracellularly, there is no major Mg2+ con-centration gradient across the cellular membrane. One study4 demonstrated that free intracellular Mg2+concentrations range from 0.6 to 1.3 mmol/L, with extracellular concentrations ranging from 0.8 to 1.1 mmol/L in the liver, kidney, and brain cells of rats.5The physiologic concentration of free intracellular Mg2+ in rat ventricular myocytes ranges from 0.8 to 1.0 mmol/L.6 Therefore, the ECG changes observed secondary to hypermagnesemia are not directly at-tributable to alterations in resting membrane poten-tial. However, magnesium may be indirectly contrib-uting to observed ECG changes via off-target effects on other electrolyte-associated processes such as sodium-potassium membrane transport and interfer-ence with calcium release within the sarcoplasmic reticulum of myocardial cells.Bradycardia is a common clinical finding in hu-mans with hypermagnesemia.3 Results of a study7that evaluated the effect of magnesium in the sinus node of dogs indicate Mg2+ likely interferes with the slow inward Na+ current, which ultimately has a neg-ative chronotropic effect. In another study,8 a nega-tive chronotropic effect of magnesium on the sinus node of rabbits was evident. In addition to possible direct interference with electrolyte currents in these cells, magnesium ions also have an indirect effect on resting membrane potential through effects on the Na+/K+ ATPase pump. The primary ions involved in determining the resting membrane potential and rap-id depolarization of the myocardium and pacemaker tissues include Na+, K+, and Ca2+. A crucial compo-nent of maintaining an appropriate resting mem-brane potential and subsequent cellular depolariza-tion is the Na+/K+ ATPase pump. The function of the Na+/K+ ATPase pump is to reestablish the appropriate ion gradients of Na+ and K+ after an action potential is propagated, resulting in repolarization of the cellular membrane.9 For the Na+/K+ ATPase pump to function appropriately, Mg2+ ions are required to bind to ATP, thereby inducing its biologically active state.2,10 It can be inferred marked hypermagnesemia or hypomag-nesemia could indirectly cause appreciable conduc-tion disturbances through alterations in resting mem-brane potential secondary to the effects of Mg2+ on Na+ and K+ membrane concentrations.The underlying cause of QT-interval prolongation in patients with a high serum magnesium concentra-tion is not well understood, and further research is indicated. Long QT syndrome is a well-established condition in humans for which genetic (inherited) channelopathies are cited as the most common cause. Some individuals with a genetic predisposition may also develop acquired long QT syndrome secondary to treatment with certain medications. For clinical long QT syndrome to develop, either the repolarizing K+ ion currents must be inhibited or the inward Na+ion currents must be prolonged.11 In humans, long QT syndrome is the result of mutations in 1 of the 3 major susceptibility genes: LQT1, LQT2, and LQT3. In long QT syndrome type 1, there is a defect in the slow component of the repolarizing potassium cur-rent. In long QT syndrome type 2, the human ether-a-go-go–related gene (hERG) is defective.11 The hERGgene encodes for the pore-forming subunit of the rapidly activating delayed potassium channel (IKr), which is crucial for myocardial repolarization.12 The long QT syndrome type 2 hERG mutation has been further evaluated, and it was determined that magne-sium ions do not play a role in hERG inactivation be-cause the presence or absence of magnesium in solu-tion made no difference on the rate or extent of gene inactivation.13 Lastly, mutations responsible for long QT syndrome type 3 cause abnormalities in a sodium channel (SCN5A), which allow for increased inward Na+ ion currents and prolonged depolarization.11Acquired QT-interval prolongation has also been as-sociated with other electrolyte disturbances such as hypokalemia, hypocalcemia, and hypomagnesemia.14Magnesium also has a negative inotropic effect through interference with Ca2+ release from the sar-coplasmic reticulum of cardiac myocytes. It has been identified that magnesium can interfere with Ca2+release from the sarcoplasmic reticulum through 2 separate mechanisms (types I and II) on ryanodine re-ceptors (RyRs). Type I is characterized by Mg2+ bind-ing to the high-affinity Ca2+ site on the RyRs, whereas type II is characterized by Mg2+ binding to the low-affinity Ca2+ site on the RyRs.15 When intracellular Mg2+ concentrations are markedly elevated, the prob-ability that more RyR channels will be closed because of Mg2+ ions outcompeting Ca2+ ions for activation site binding increases. This inhibition ultimately blocks the calcium-induced calcium-release pathway and de-creases overall intracellular Ca2+ concentration. The amount of available intracellular Ca2+ ions directly in-fluences the peak contractile force generated by the myocardium.16 These effects have been postulated as the pathophysiologic mechanism underlying the negative inotropic effect commonly identified in hu-mans with hypermagnesemia. Although magnesium can have an appreciable inhibitory effect on overall sarcoplasmic release of Ca2+, these changes do not af-fect phases 1 and 2 of the myocyte action potential. Therefore, at this time, the reason for QRS-complex prolongation in cases of hypermagnesemia is unclear.The treatment of hypermagnesemia involves identification and management of the underlying cause, such as kidney failure, constipation, poor gas-trointestinal tract motility, exogenous sources, or some type of endocrinopathy. In mild cases, removal of any exogenous sources of magnesium is generally sufficient for effective treatment. Calcium gluconate may be administered IV to stabilize a patient in criti-cal condition because of the antagonizing effects of Ca2+. In severe cases that are secondary to chronic kidney disease, serial hemodialysis is required to lower blood magnesium concentration.3 The cat of the present report was given an IV 40-mL bolus of lactated Ringer solution and subsequently maintained on an IV infusion of LRS (9 mL/h) for an unspecified time prior to euthanasia.
References
1. Jhang WK, Lee YJ, Kim YA, et al. Severe hypermagnesemia presenting with abnormal electrocardiographic findings similar to those of hyperkalemia in a child undergoing peri - toneal dialysis. Korean J Pediatr 2013 ;56 :30 8 –311. 2. Reinhart RA. Magnesium metabolism. Wis Med J 199 0 ; 89 : 579–583. 3. Swaminathan R. Magnesium metabolism and its disorders. Clin Biochem Rev 2003;24:47–66. 4. Veloso D, Guynn RW, Oskarsson M, et al. The concentrations of free and bound magnesium in rat tissues. Relative constan - cy of free Mg 2+ concentrations. J Biol Chem 1973;248:4811– 4819. 5. Schipperheyn JJ. The pathophysiology of potassium and magnesium disturbances. A cardiac perspective. Drugs 198 4 ;2 8 (suppl 1) :112–119. 6. Tashiro M, Inoue H, Konishi M. Magnesium homeosta - sis in cardiac myocytes of Mg-deficient rats. PLoS One 2 013 ; 8 : e73171. 7. Woods WT, Katholi RE, Urthaler F, et al. Electrophysiological effects of magnesium on cells in the canine sinus node and false tendon. Circ Res 1979;44:182–188. 8. Op’t Hof T, Mackaay AJ, Bleeker WK, et al. Differences be - tween rabbit sinoatrial pacemakers in their response to Mg, Ca and temperature. Cardiovasc Res 1983;17:526–532. 9. Stanfield C, Germann W. Cell membrane transport. In: Prin - ciples of human physiology . 3rd ed. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings, 2008;109–110. 10. Jahnen-Dechent W, Ketteler M. Magnesium basics. Clin Kid - ney J 2012 ;5 (suppl 1) : i3 –i14. 11. Opie LH. Arrhythmias of channelopathies: inherited versus acquired long QT syndrome. In: Heart physiology: from cell to circulation . Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 20 04 ; 611. 12. Lamothe SM, Guo J, Li W, et al. The human ether-a-go-go- related gene (hERG) potassium channel represents an un - usual target for protease-mediated damage. J Biol Chem 2016;291:20387–20401. 13. Smith PL, Baukrowitz T, Yellen G. The inward rectification mechanism of the HERG cardiac potassium channel. Nature 1996;379:833–836. 14. Salmon SJ, Stauthammer CD, Baldo CF. ECG of the Month. J Am Vet Med Assoc 2018;253:46–48. 15. Laver DR, Baynes TM, Dulhunty AF. Magnesium inhibition of ryanodine-receptor calcium channels: evidence for two independent mechanisms. J Membr Biol 19 97;15 6 : 213 –229. 16. Opie LH. Control of contractile cycle by calcium ions. In: Heart physiology: from cell to circulation . Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2004;229