We gaan aan de slag met het aritmie-mechanisme re-entry. Re-entry is een mechanisme dat is gebaseerd op abnormale impulsgeleiding. Er ontstaat dus een abnormale impuls, waar bij abnormale automaticiteit en getriggerde activiteit juist een abnormale impulsgeneratie ontstaat. Nu verloopt de voortgeleiding van de impuls afwijkend, dit leidt tot aritmie.

Soorten ritmestoornissen

Als we het hebben over hartritmestoornissen kunnen we op meerdere manieren onderscheid maken: op basis van frequentie, waarbij we tachy-aritmie en brady-aritmie onderscheiden, of op basis van locatie. Dan maken we onderscheid tussen ventriculaire aritmie, afkomstig uit het ventrikel, en supraventriculaire aritmie. Dit is afkomstig van een locatie boven het ventrikel, dus de atria of het AV-knoop gebied. Ritmestoornissen kunnen ontstaan op basis van een probleem in de impulsgeneratie en een probleem in de impulsgeleiding. Re-entry behoort bij die tweede groep.

Re-entry is een ingewikkeld concept. Een definitie is dat er een impuls ontstaat, wiens activatiegolf zorgt voor nieuwe activatie van hetzelfde punt of gebied als dat van waar de impuls is ontstaan. Kortom: een impuls ontstaat, vertrekt uit een bepaald gebied en komt vervolgens op hetzelfde punt weer terug. Dat punt of gebied activeert hierdoor opnieuw, waarna hetzelfde opnieuw gebeurd. Vaak maakt men de vergelijking met de hond die zichzelf in zijn staart bijt en dus steeds maar opnieuw rondjes blijft draaien.

Voorwaarden voor re-entry

Voor re-entry zijn een aantal voorwaarden nodig. Er is een cirkelvormig circuit nodig met een centrale blokkade. Dit kan een anatomisch obstakel zijn zoals een hartklep. Dan noemen we het anatomische re entry. Ook kan het een groepje refractaire cellen zijn. Dan noemen we het functionele re entry. Het verschil zit hem dus in de eigenschappen van de centrale blokkade. Op de afbeelding hieronder zien we een cirkelvormig circuit (grijs) met een centrale blokkade (zwart).

Een tweede belangrijke eigenschap voor het ontstaan van re-entry is de aanwezigheid van een unidirectioneel blok in het circuit. Dat zien we op de afbeelding hieronder in het blauw. De cellen in het unidirectioneel blok zijn niet in staat de impuls te geleiden omdat ze bijvoorbeeld nog refractair zijn. De impuls die van de bovenkant het circuit in komt, kan dus alleen rond de andere kant van de centrale blokkade gaan.

Wanneer de impuls aan de bovenzijde het circuit betreedt zal hij dus langs de zijde van het circuit gaan die geen unidirectioneel blok heeft en vervolgens een depolarisatievector naar onderen toe veroorzaken, maar er zal ook een vector ontstaan die terug cirkelt in het circuit, in de richting van het unidirectioneel blok. Dat blok is inmiddels opgeheven omdat bijvoorbeeld de cellen van dat blok niet meer refractair zijn. De cirkel wordt zo rondgemaakt waardoor er een vector ontstaat die steeds maar blijft rondcirkelen in het circuit. Tijdens dat rondcirkelen worden continu depolarisatie-vectoren in het rond ‘geslingerd’ waardoor een tachy-aritmie ontstaat.

Voorwaarden

Wat we dus nodig hebben voor re-entry is:

• Een cirkelvormig circuit
• Een centrale blokkade (anatomische structuur of kern van refractair weefsel
• Mogelijkheid tot termineren van het elektrische circuit
• Een impuls
• Een trigger of ongelukkige timing die bovenstaande samen laat komen

Oorzaken van re entry zijn bijvoorbeeld myocardinfarct of elektrolytenstoornissen, maar ook zaken als acidose of andere hartritmestoornissen zoals atriumfibrilleren. Ook kunnen natuurlijk congenitale aandoeningen of genetische mutaties van cellen meespelen. Enkele voorbeelden van ritmes ten gevolge van re entry zijn atriumfibrilleren, atriumflutter, ventrikeltachycardie, AV-nodale re entry tachycardie (AVNRT) en atrioventriculaire re entry tachycardie (AVRT).

Termineren van re entry kan op verschillende manieren, waaronder elektrische cardioversie en ablatie. Ook kan medicatie of speciale handelingen zoals Valsalva of Carotismassage gebruikt worden. Dit is allemaal wel afhankelijk van welke specifieke aritmie er speelt.

Geschiedenis

Kijken we naar een stukje geschiedenis op het gebied van onderzoek naar re-entry, gaan we voor het eerste belangrijke onderzoek terug naar begin jaren 1900. George Ralph Mines deed in 1913 (‘On dynamic equilibrium in the heart‘) en 1914 (‘On circulating excitation in heart muscle and their possible relation to tachycardia and fibrillation‘) belangrijk onderzoek waarin hij het fenomeen van re-entry in een hondenhart vastlegde, rondom een anatomisch obstakel.

In de jaren 1920 deed vervolgens Thomas Lewis belangrijk onderzoek, waarin hij mechanisme dat door Mines werd gezien bij een hond ook wist vast te leggen in een mens. Zo werd de eerste link tussen re-entry en de mens gelegd. In 1920 deed Lewis dat met ‘Observations upon flutter and fibrillation ii. Nature of auricular flutter’ en in 1921 met ‘A demonstration of circus movement in clinical flutter of the auricles’. Na deze twee baanbrekende onderzoeken volgden meer publicaties met beschrijvingen van anatomische re-entry in de mens.

De eerste beschrijving van functionele re-entry deed Walter Garrey in 1924 (‘Auricul Fibrillation‘) echter had hij dat zelf nog niet door op dat moment. Pas in de jaren 1970 werd functionele re-entry ‘echt’ ontdekt door enkele publicaties van de Nederlandse arts Walter Allessie. In 1973 publiceerde hij ‘Circus movement in rabbit atrial muscle as a mechanism of tachycardia‘ en daarna in 1976 ‘Circus movement in rabbit atrial muscle as a mechanism of tachycardia. II. The role of non-uniform recovery of excitability in the occurrence of unidirectional block, as studied with multiple microelectrodes‘ en in 1977 ‘Circus movement in rabbit atrial muscle as a mechanism of tachycardia. III. The “leading circle” concept: a new model of circus movement in cardiac tissue without the involvement of an anatomical obstacle‘.

Leading Circle concept

Het ‘Leading Circle’ concept was geboren. Dit wordt gezien als de eerste echte beschrijving van functionele re-entry. Bij anatomische re-entry is er sprake van een circuit en daarin een ronddraaiende vector die een stukje korter is dan het circuit. Dit zodat de impuls geen weefsel tegenkomt dat nog refractair is van de vorige keer depolariseren. Er is dus een stukje ruimte en daarmee tijd om te herstellen. Dit wordt de excitable gap genoemd. Het feit dat deze excitable gap er is maakt automatisch de frequentie lager dan in feite mogelijk is: er is immers nog tijd en ruimte over.

Met het Leading Circle concept werd een vorm van re-entry uitgelegd die géén excitable gap had. Het circuit was hier maar nét langer dan de vector en dat zorgt voor het kleinst mogelijke circuit en de hoogst mogelijke frequentie. De impuls circuleert door het circuit en de vector die daarmee ontstaat circuleert steeds naar binnen en naar buiten. Er ontstaat zo een soort cirkel in een cirkel in een cirkel.

De circulerende vector van de middelste cirkel, de ‘leading circle’ circuleert naar binnen en creëert daar een circuit dat te kort is voor zijn vector: er ontstaat refractair weefsel en dat vormt een centrale blokkade voor het re-entry circuit van de middelste cirkel. Het naar buiten circuleren van de leading circle vector zorgt voor een groter circuit daar omheen, maar dat circuit is weer te groot voor zijn vector. Daar ontstaat een excitable gap waardoor de frequentie van het buitenste circuit lager ligt dan die van het middelste circuit: de leading circle!

Spiral Wave re-entry

Al in 1946 werd ook de Spiral Wave variant van re-entry ontdekt. Belangrijk onderzoek werd daarna onder andere gedaan door Arthur Winfree. Hij publiceerde in 1972 ‘Spiral Waves of Chemical Activity‘ en in 1982 ‘When time breaks down: the three-dimensional dynamics of electrochemical waves and cardiac arrhythmias‘. Er volgde veel onderzoek naar dit type re-entry, dat meest waarschijnlijk betrokken is bij het ontstaan van atriumfibrilleren, ventrikelfibrillen en polymorfe ventrikeltachycardie.

Zoals je in de afbeelding hieronder ziet ontstaat er bij spiral wave re-entry en heel typische vorm van depolarisatievector, die om een kleine elektrische blokkade heen draait als een soort golf in de zee.

Phase 2 re-entry

Een andere variant van re-entry is phase 2 re-entry, niet geheel verrassend gelinkt aan fase 2 van de actiepotentiaal. Dit is een relatief nieuw ontdekte vorm van re-entry die met name gelinkt is aan Brugada syndroom. Ten gevolge van ischemische veranderingen in fase 2 van de actiepotentiaal kan re-entry ontstaan en ten gevolge daarvan bijvoorbeeld ventrikelfibrilleren of polymorfe ventrikeltachycardie.

Reflection re-entry

Bij reflection re-entry is er geen rond circuit maar een recht circuit, waarbij een impuls dezelfde route heen en weer moet nemen. In het midden van dit traject zit dan een gebied met een verminderd vermogen tot impulsgeleiding wat een mooie voedingsbodem vormt voor het ontstaan van re-entry.

Figure-8 re-entry

We zijn er nog niet, want we kennen bijvoorbeeld ook nog figure-8 re-entry. Een weergave daarvan zie je in onderstaande afbeelding. Er zijn dan twee circuits naast elkaar, waarbij de impulsen in tegengestelde richting draaien om elkaar in het midden als het ware tegen te komen. Dit vorm zo het cijfer 8. Dit type re-entry is gelinkt aan het ontstaan van post-ischemische ventrikeltachycardie, bijvoorbeeld na een myocardinfarct.

Afsluiting

Kortom, er zijn veel verschillende soorten re-entry, ieder met hun eigen specifieke eigenschappen. Vrij ingewikkeld dus! In onderstaande video wordt alles nog eens rustig uitgelegd. Veel kijkplezier! Vergeet je ook niet te abonneren op ons YouTube-kanaal. Ook zijn we te volgen op LinkedIn en Instagram!