Conduction between left superior pulmonary vein and left atria and atria fibrillation under cervical vagal trunk stimulation

Abstract

Objective: The effect of cervical vagal trunk stimulation on conduction between left superior pulmonary vein and left atria and atria fibrillation have not been systematically studied. We attempted to investigate the electrical conduction between LA and LSPV in dogs with cervical vagal trunk stimulation and evaluate the possible underline substrates for local reentry and initiation and maintenance of AF. Methods:12 mongrel dogs (18-25 kg) underwent cervical vagal trunk stimulation at high-frequency (60 ms, 1-4V) to produce sinus arrest lasting >2 seconds,complete atrioventricularAV blocking or the sinus rate decreasing more than 50%. Left lateral thoracotomy was performed and the heart was exposed in a pericardial cradle. The HRA, LAA, PV-LAJ, LSPVm and LSPVd was locally stimulated (100 ms, 2-8V). ERP of HRA, LAA, PV-LAJ and within LSPV, ERP heterogeneity within LSPV and conduction between left superior pulmonary vein and left atria and atrial fibrillation inducing rate with vagal response was analyzed. Results: 1. During cervical vagal stimulation, the heart rate was reduced significantly from baseline 156±34 bpm to 75±34 bpm (p<0.05, n=12), ERP of HRA, LAA, PV-LAJ, LSPVm and LSPVd sites was shortened locally in all animals, ERP heterogeneity (COV-ERP ) was increased from baseline 3±3% to 30±13% (on average, p<0.05; n=12) and inducibility of AF was increased from baseline 49.9% to 70.9% with S1S1stimulation (100 ms, 2-8V) and from baseline 3.7% to 43.5% with S1S2 (5 ms decremented stepwise S1S2 300/200 ms, 2-8V, n=12; 2. LA and PV potentials at LA, PV-LAJ, LSPVm and LSPVd was overlapped during sinus rate and separated remarkably by stimulating at distal part of LSPV (n=9); 3. Unidirectional and bi-directional conduction(n=9), bi-directional decremented conduction (n=6), delayed conduction from LSPVp to LSPVd (n=12) and slow conduction from stimulating signal to local tissue potential (n=9) before onset of AF were recorded by pacing from both LSPV and LA. Conclusion: Our study strongly suggested that fast ectopic beating, abnormal vagal nerve activation as well as remodeling conduction between left superior pulmonary vein and left atria might are the common underline substrates for local reentry and AF initiation and maintenance. Objetivo: El efecto del estímulo del tronco nervioso cervico-vagal sobre la conducción entre la vena pulmonar superior izquierda (LSPV, siglas en inglés), la aurícula izquierda (LA, siglas en inglés) y la fibrilación auricular (AF, siglas en inglés), no se ha estudiado sistemáticamente. Se intentó investigar la conducción eléctrica entre la LA y la LSPV, con el estímulo del tronco nervioso cervico-vagal y evaluar los posibles substratos subyacentes para la reentrada local, la iniciación y el mantenimiento de la AF. Métodos: En 12 perros sin raza (18-25 kg), se estimuló el tronco cervico-vagal con alta frecuencia (60ms, 1-4V) para producir detenimiento sinusal con duración >2 s, completo bloqueo atrio-ventricular (AV) o un descenso superior a 50% en el ritmo sinusal. Se hizo una toracotomía lateral izquierda y se expuso el corazón en la malla pericárdica. Los HRA, LAA, PV-LAJ, LSPVm y LSPVd se estimularon localmente (100 ms, 2-8V). El de HRA, LAA, PV-LAJ y dentro de la LSPV, la heterogeneidad dentro de la LSPV y la conducción entre la vena pulmonar superior izquierda, la aurícula izquierda y la fibrilación auricular que induce un ritmo con respuesta vagal, también se analizaron. Resultados: 1. Durante el estímulo vago-cervical, el ritmo cardíaco se redujo significativamente desde la línea basal 156±34 bpm a 75±34bpm (p<0.05, n=12); los sitios ERP de HRA, LAA, PV-LAJ, LSPVm y LSPVd se acortaron localmente en todos los animales. La heterogeneidad (COV-ERP) aumentó desde la línea basal 3±3% A 30±13% (en promedio, p<0.05, n012) y la capacidad de ser inducida la AF aumentó desde la línea base 49.8% a 70.9% con un estímulo S1S1 (100 ms, 2-8V) y desde la línea basal 3.7% a 43.5% con S1S2 5ms reducido paso a paso S1S2 300/200ms, 2-8V, n=12. 2. Los potenciales de la LA y la PV en LA, PV-LAJ, LSPVm y LSPVd, se sobrepusieron durante el ritmo sinusal y se separaron notablemente por el estímulo en la porción distal de LSPV (n=9). 3. La conducción uni-direccional y bi-direccional (=9), la conducción disminuida (n=6), la conducción retardada de LSPVp a LSPVD (n=12) y la conducción lenta desde la señal estímulo hasta el potencial tejido local (n=9), antes del comienzo de la AF se registraron paso a paso tanto desde la LSPV como desde la LA. Conclusión: Este estudio sugirió con mucho vigor que los latidos ectópicos, la activación anormal del vago, así como la conducción remodelante entre la vena pulmonar superior izquierda y la aurícula izquierda son substratos comunes subyacentes para el reingreso local, la iniciación y el mantenimiento de la fibrilación auricular.