Effects of changes in frequency on guinea pig ventricular action potential duration and on QT interval under different experimental conditions

Summary

Isolated perfused guinea pig hearts (Langendorff preparation) were arrested by carbachol (0.1–0.2 mg/l) and electrically stimulated in the region of the av-conducting system. The QT interval was determined by means of extracellular electrodes at different driving frequencies. Separate experiments were performed on papillary muscles from the right ventricle to measure the duration of the transmembrane action potential under comparable conditions.

At 35 °C (K ⁺_e 5.4 mmol/l) increasing the frequency of stimulation (range 12–120/min) caused the action potential duration (APD) to decrease to a greater extent than the QT interval. Stepwise rising of the external K⁺ concentration up to 16.2 mmol/l produced a nearly parallel shift of the APD-frequency relation to lower values. Again, the QT interval was less affected by increasing the external K⁺ concentration than the APD. Stepwise reduction of the temperature down to 20 °C prolonged the APD as well as the QT interval, the effects being more pronounced at lower than at higher stimulation frequencies. Under all examined experimental conditions, the APD proved to be markedly shorter than the QT interval even when the latter is diminished by the duration of QRS.

The results suggest that no close relation exists between the APD and the QT interval. The observed divergencies may be due to functional differences among various parts of the ventricles.

Zusammenfassung

Isolierte perfundierte Meerschweinchenherzen (Langendorff-Präparation) wurden mittels Carbachol (0,1–0,2 mg/l) stillgestellt und durch elektrische Reizung in der AV-Region mit einstellbarer Frequenz getrieben. Das QT-Interval wurde mittels extrazellulärer Elektroden bei verschiedenen Frequenzen jeweils im Steady-state bestimmt. In getrennten Versuchen an isolierten Papillarmuskeln aus dem rechten Ventrikel des Meerschweinchenherzens wurde mittels intrazellulärer Ableitung die Aktionspotentialdauer bestimmt.

Bei 35°C (K_e 5,4 mmol/l) nahm bei Erhöhung der Reizfrequenz (12–120/min) die Aktionspotentialdauer (APD) stärker ab als das QT-Intervall. Stufenweise Erhöhung der extrazellulären K-Konzentration bis 16,2 mmol/l bewirkte eine annähernd parallele Verschiebung der APD-Frequenz-Beziehung zu geringeren APD-Werten. Auch unter diesen Bedingungen wurde die QT-Dauer weniger stark beeinflußt als die APD. Stufenweise Erniedrigung der Temperatur bis 20 °C verlängerte die APD und das QT-Intervall. Die Effekte waren bei niedrigen Frequenzen deutlich stärker ausgeprägt als bei höheren. Unter allen geprüften Bedingungen war die APD wesentlich kürzer als das QT-Intervall, selbst wenn letzteres um den Betrag von QRS vermindert wurde.

Die Ergebnisse zeigen, daß zwischen der APD des isolierten Papillarmuskels und dem QT-Intervall des Ganzherzens keine enge Beziehung besteht. Die Unterschiede sind wahrscheinlich auf funktionelle Besonderheiten des Myokards in verschiedenen Kammerregionen des Herzens zu beziehen.