Beziehung zwischen Tachykardie und Bluthochdruck und Stoffwechselanomalien

Es gibt eine Reihe von Belegen dafür, dass eine erhöhte Herzfrequenz in Ruhe mit einem größeren Risiko für die Entwicklung einer anhaltenden Hypertonie und mit einer erhöhten kardiovaskulären Morbidität und Mortalität verbunden ist.1234 Der Grund für diesen Zusammenhang ist nicht klar; er könnte mit den Beobachtungen in einigen Studien zusammenhängen, in denen ein Zusammenhang zwischen Tachykardie und anderen Risikofaktoren wie Bluthochdruck, Rauchen und Alkoholkonsum festgestellt wurde.234567 Darüber hinaus ist nicht genau bekannt, ob das mit der Herzfrequenz verbundene kardiovaskuläre Risiko gleichmäßig über den gesamten Herzfrequenzbereich verteilt ist oder nur für eine Untergruppe der Bevölkerung mit „abnorm“ hohen Herzfrequenzwerten gilt. Ein weiterer Aspekt, der geklärt werden muss, ist die Frage, ob die hohe Herzfrequenz eine anormale intrinsische Regulierung des Herzschrittmachers widerspiegelt oder ob sie auf die mit dem Arztbesuch und anderen Umweltreizen verbundene Alarmreaktion zurückzuführen ist.

Um Licht in diese kontroverse Frage zu bringen, haben wir die Verteilung der Herzfrequenz und ihre Beziehung zum Blutdruck und anderen klinischen Variablen in drei weißen Populationen untersucht. Das erste Ziel unserer Untersuchung war es, herauszufinden, ob die Variation der Herzfrequenz in diesen Populationen durch eine einzige Normalverteilung oder durch eine Mischung aus zwei Verteilungen erklärt werden kann. Um die beiden Subpopulationen voneinander zu trennen, verwendeten wir die univariate Mischungsanalyse, einen statistischen Test, der im Labor in Ann Arbor entwickelt wurde.8 Wenn zwei Subpopulationen mit „normaler“ und „abnorm“ hoher Herzfrequenz identifiziert werden konnten, untersuchten wir, ob sie sich in Bezug auf Blutdruck, Lipide, Postload-Glukose und Insulin (sofern verfügbar) unterschieden. Schließlich verglichen wir in zwei Populationen, in denen die 24-Stunden-Herzfrequenz und der Blutdruck ambulant aufgezeichnet wurden, die Verteilung der klinischen Herzfrequenz mit der ambulant gemessenen Herzfrequenz.

Methoden

Die Datensätze von drei untersuchten Populationen in verschiedenen Ländern wurden untersucht (Tabelle 1). Eine nordeuropäische Allgemeinbevölkerung (Belgien),9 eine nordamerikanische Allgemeinbevölkerung (Tecumseh Blood Pressure Study, USA),10 und eine hypertensive Population im Stadium I, die an einer multizentrischen italienischen Studie (HARVEST-Studie)11 teilnahm, wurden analysiert. Das Alter der Probanden reichte von 20 bis 88 Jahren in der belgischen Bevölkerung, von 17 bis 41 Jahren in der Tecumseh-Studie und von 18 bis 45 Jahren in der HARVEST-Studie. Ausführliche Informationen zu den klinischen Merkmalen der drei Populationen wurden an anderer Stelle ausführlich beschrieben.9101112 Alle Studien wurden von den örtlichen Ethikausschüssen der Institutionen genehmigt, und die Probanden gaben ihre Einwilligung nach Aufklärung. Die in diesen Studien angewandten Verfahren entsprachen den institutionellen Richtlinien.

Der Blutdruck und die Herzfrequenz wurden in den drei Studien gemäß den Empfehlungen der internationalen wissenschaftlichen Gesellschaften ermittelt, aber die Bedingungen, unter denen sie gemessen wurden, und die Anzahl der Messwerte, aus denen sie berechnet wurden, unterschieden sich von Studie zu Studie (Tabelle 1). In der Tecumseh- und der HARVEST-Studie wurden Blutdruck und Herzfrequenz von einem Arzt gemessen, während sie in der belgischen Studie mit einem automatischen Gerät (Dinamap, Firma Critikon) gemessen wurden. Die Anzahl der Messungen in den drei Studien variierte zwischen zwei und sechs (Tabelle 1). Blutdruck und Herzfrequenz wurden in der HARVEST-Studie im Liegen und in den beiden anderen Studien im Sitzen gemessen.

In der belgischen und der HARVEST-Studie wurden Blutdruck und Herzfrequenz auch durch eine ambulante 24-Stunden-Überwachung aufgezeichnet. In beiden Studien wurden nur Geräte verwendet, die nach den Empfehlungen der British Hypertension Society13 und der Association for the Advancement of Medical Instrumentation14 validiert waren. Über die Methoden, die bei der Anwendung der Geräte und der Analyse der Aufzeichnungen angewandt wurden, ist an anderer Stelle ausführlich berichtet worden.1516

In allen Studien wurden Anamnese und anthropometrische Daten erhoben und Nüchternblutproben für die Routinebiochemie entnommen. In der belgischen Studie wurde auch die Serumglukose nach einer 75-g-Glukosebelastung bestimmt, und in der Tecumseh-Studie wurde das Nüchterninsulin gemessen. Weitere Einzelheiten zu den in den Studien verwendeten Methoden wurden bereits veröffentlicht.9101112

Statistische Analyse

Der unabhängige Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und Blutdruck in den drei Populationen wurde mit einer mehrfachen schrittweisen Vorwärtsregressionsanalyse untersucht, wobei der Blutdruck als abhängige Variable und die Herzfrequenz, das Alter, der Body-Mass-Index (BMI), das Rauchen, der Alkoholkonsum und die körperlichen Aktivitätsgewohnheiten als unabhängige Variablen verwendet wurden.

Die Verteilung der Herzfrequenz in den nach Geschlecht geschichteten Populationen wurde mit dem Shapiro-Wilk-Test bewertet, und wenn eine nicht normale Verteilung vorlag, wurden die Daten mit dem Q-Q-Plot untersucht. Im Q-Q-Diagramm werden die empirischen Quantile gegen die theoretischen Quantile der Normalverteilung aufgetragen.17 Wenn die Verteilung der untersuchten Variablen die gleiche Form wie die Referenzverteilung hat, ist das Q-Q-Diagramm linear (Abb. 1c). Wenn die Verteilung schief ist und/oder die Wölbung von 0 abweicht, weichen ein oder beide Enden des Diagramms von der Referenzlinie ab (Abb. 1a). Um objektiver zu bestimmen, wann das Muster der Punkte von der Vergleichslinie abweicht, können 95 %-Vertrauensgrenzen für das normale Q-Q-Diagramm geschätzt werden.17 Zur besseren visuellen Kontrolle wurden die Diagramme anschließend entschärft, indem die Werte der Vergleichslinie von den Datenpunkten subtrahiert wurden.18 Mit diesem Ansatz sind Abweichungen vom Referenzwert leichter zu erkennen (Abb. 1b und 1d).

In den Populationen, in denen die Herzfrequenzverteilung schief war, verwendeten wir eine univariate Mischungsanalyse, um festzustellen, ob die scheinbar heterogene Population aus mehr als einer homogenen normalen Subpopulation bestand.8 Die Mischungsanalyse ist eine Technik, die in den biologischen Wissenschaften verwendet wird, um die Wahrscheinlichkeit zu untersuchen, dass eine Mischung von Normalverteilungen die Variation eines Merkmals besser erklärt als eine einzelne Verteilung. Typischerweise führen Überschneidungen zwischen den Subpopulationen zu Beobachtungen, die einer der Gruppen zugeordnet werden können. Die Individuen wurden den beiden Subpopulationen durch eine Klassifizierungsregel zugewiesen, die auf einer Wahrscheinlichkeit basiert, die die erwartete Gesamtzahl der Fehlklassifizierungen minimiert und die Identifizierung eines zuverlässigen Grenzwerts zwischen den beiden Gruppen ermöglicht. In den Populationen, in denen sich die beiden Subpopulationen durch Alter und BMI unterschieden, wurde eine anschließende Mischungsanalyse nach Bereinigung um die oben genannten Variablen erstellt. Weitere Einzelheiten zu diesem statistischen Verfahren wurden an anderer Stelle veröffentlicht.19

Vergleiche zwischen den Untergruppen wurden mittels Student’s t-Test für kontinuierliche Variablen und mittels χ2 für kategoriale Variablen durchgeführt. In den Untergruppen, in denen Alter, BMI, Rauchen, Alkoholkonsum und körperliche Aktivität signifikant unterschiedlich waren, wurde ein allgemeines lineares Modell verwendet, um die Blutdruckwerte und biochemischen Parameter zu berechnen, die um die oben genannten Störfaktoren bereinigt wurden.

Die Daten werden als Mittelwert±SEM angegeben, sofern nicht anders angegeben. Die Signifikanz wurde bei P<.05 akzeptiert.

Ergebnisse

In allen Populationen war die mittlere Herzfrequenz bei den Frauen höher als bei den Männern und in der belgischen Population, in der sie mit einem automatischen Gerät gemessen wurde, niedriger (Tabelle 1). Der BMI war in den drei Populationen ähnlich und beim männlichen Geschlecht höher.

Regressionsanalysen

Um die Assoziation der Herzfrequenz mit dem systolischen Blutdruck, dem diastolischen Blutdruck und dem mittleren Blutdruck zu bewerten, wurde eine Reihe von multivariaten Regressionsanalysen durchgeführt (siehe „Methoden“ für das Modell). Der Kürze halber werden nur die Ergebnisse für den mittleren Blutdruck angegeben (Tabelle 2). In allen Populationen erwies sich die Herzfrequenz als signifikanter unabhängiger Prädiktor für den Blutdruck, sowohl bei Männern als auch bei Frauen. Allerdings war der Zusammenhang zwischen Blutdruck und Herzfrequenz bei den Männern wesentlich stärker als bei den Frauen. Bei den Männern erklärte die Herzfrequenz 10 %, 12,2 % bzw. 4,9 % der Varianz des mittleren Blutdrucks in den belgischen, Tecumseh- und HARVEST-Populationen. Die entsprechenden Werte für die Frauen lagen bei 3,1 %, 3,8 % bzw. 4,3 %.

In der belgischen und der HARVEST-Population konnte auch die Beziehung zwischen dem 24-Stunden-BD und der 24-Stunden-Herzfrequenz untersucht werden. In beiden Studien war der Zusammenhang zwischen Blutdruck und Herzfrequenz bei der 24-Stunden-Messung schwächer als bei der klinischen Messung.

Verteilung der Herzfrequenz in den Populationen

Bei den Männern der drei Populationen war die Verteilung der klinischen Herzfrequenz nicht normal (P<.0001 gemäß dem Shapiro-Wilk-Test), mit positiven Schiefekoeffizienten in allen Studien (Bereich, .57 bis .82). Bei den Frauen war die Herzfrequenz nur in der Tecumseh-Population nicht normalverteilt (P<.0001), mit einem Schiefekoeffizienten von .49, und war in den belgischen und HARVEST-Studien normalverteilt.

Die Q-Q-Darstellung der Herzfrequenz war bei den Frauen der belgischen und der HARVEST-Population linear. Im Gegensatz dazu wurde bei den Männern der drei Populationen und bei den Frauen aus Tecumseh eine deutliche Abweichung vom oberen Ende der Referenzlinie (normal) hin zu höheren Werten der Herzfrequenz beobachtet. Die Ergebnisse für die HARVEST-Population sind in Abbildung 1 dargestellt.

Bei der belgischen und der HARVEST-Studie zeigte die außerhalb des Krankenhauses aufgezeichnete 24-Stunden-Herzfrequenz eine Normalverteilung.

Klassifizierung durch Mischungsanalyse

Bei den Männern und Frauen, bei denen der Q-Q-Plot eine schiefe Verteilung zeigte, identifizierte die Mischungsanalyse zwei Untergruppen. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse für die Tecumseh-Population dargestellt. In allen Populationen hatte die größere Gruppe niedrigere Werte für die Herzfrequenz („normale“ Herzfrequenz) und die kleinere Gruppe höhere Werte („hohe“ Herzfrequenz). Nach der Klassifizierung konnten wir mit Hilfe des in Schork und Schork besprochenen Tests19 die Hypothese einer einzigen schiefen Verteilung zugunsten einer Mischung aus zwei Verteilungen zurückweisen (alle P<.0001).

Der Grenzwert für die Herzfrequenz zwischen den beiden Teilpopulationen variierte von Population zu Population und war innerhalb der Tecumseh-Population beim weiblichen Geschlecht etwas höher (Tabelle 3). Bei den Männern wurde der niedrigste Cutoff-Wert erwartungsgemäß in der belgischen Studie gefunden. Der Prozentsatz der männlichen Probanden mit hoher Herzfrequenz reichte von 8,4 % (belgische Bevölkerung) bis 19,3 % (Tecumseh-Bevölkerung).

Alter, BMI und Lebensstilfaktoren nach Herzfrequenzgruppe

In der HARVEST-Studie war das Alter bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz tendenziell niedriger (Tabelle 3). Bei den belgischen Männern war der BMI bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz höher. In den anderen beiden Populationen wurden keine signifikanten Unterschiede beim BMI festgestellt. Männer mit hoher Herzfrequenz waren in der HARVEST-Studie häufiger sesshaft als Männer mit normaler Herzfrequenz (P=.004). Es wurden keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Rauchen oder Alkoholkonsum in Abhängigkeit von der Herzfrequenz festgestellt.

Belgische und HARVEST-Männer mit Tachykardie auf der Grundlage der klinischen Messung hatten auch höhere Werte der ambulanten Herzfrequenz im Vergleich zu Probanden mit normaler klinischer Herzfrequenz. Die durchschnittliche 24-Stunden-Herzfrequenz betrug 78,4±1,9 Schläge pro Minute (bpm) bei den belgischen Männern mit hoher klinischer Herzfrequenz und 70,0±0,4 bpm bei denen mit normaler Herzfrequenz (P<.0001). Die entsprechenden Werte für die HARVEST-Männer betrugen 76,5±0,8 bpm bzw. 70,5±0,3 bpm (P<.0001).

BP und Ergebnisse der Blutuntersuchungen nach Herzfrequenzgruppe

In Tabelle 4 ist der um Störfaktoren bereinigte Blutdruck (siehe „Methoden“) bei den Probanden mit normaler und hoher Herzfrequenz dargestellt. Bei den Männern aller Populationen waren sowohl die systolischen als auch die diastolischen Blutdruckwerte bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz höher. Der Unterschied zwischen den Gruppen beim diastolischen Blutdruck erreichte in der HARVEST-Population nicht das Niveau der statistischen Signifikanz. Bei den Frauen aus Tecumseh wurden keine Blutdruckunterschiede in Abhängigkeit von der Herzfrequenz festgestellt.

Bei den Männern waren das Gesamtcholesterin und die Triglyzeride, bereinigt um Störfaktoren (siehe „Methoden“), bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz stärker erhöht als bei denen mit normaler Herzfrequenz. Die Unterschiede waren in den Studien Tecumseh (4,8±0,1 mmol/L versus 4,6±0,04 mmol/L; P=.03) und HARVEST (5,3±0,1 mmol/L versus 5,1±0,03 mmol/L; P=.02) für Cholesterin und in der belgischen Population für Triglyceride signifikant (4,2±0,5 mmol/L versus 3,1±0,1 mmol/L; P=.04). Bei den Frauen aus Tecumseh wurden keine herzfrequenzbedingten Unterschiede bei den Lipiden festgestellt.

Bei den belgischen Männern erwies sich die Glukose nach der Belastung bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz als viel höher als bei denen mit normaler Herzfrequenz, nämlich 5,9±0,2 mmol/L bei ersteren und 5,0±0,1 mmol/L bei letzteren (P<.0001). Ähnliche Ergebnisse wurden für das Nüchterninsulin in der Tecumseh-Studie erzielt (Abb. 3): Bei den Probanden mit hoher Herzfrequenz war das Insulin im Vergleich zu denen mit normaler Herzfrequenz signifikant erhöht. Der Unterschied war beim männlichen Geschlecht größer.

Diskussion

Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass die klinische Herzfrequenz im Ruhezustand ein unabhängiger Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen bei Erwachsenen im Allgemeinen und für koronare Herzerkrankungen im Besonderen ist.1234 Die Pathogenese des Zusammenhangs zwischen erhöhter Herzfrequenz und kardiovaskulären Erkrankungen bleibt jedoch unklar. Es wurde eine Reihe von Mechanismen für diesen Zusammenhang postuliert. Daten aus Tiermodellen deuten darauf hin, dass die atherogene Wirkung einer hohen Herzfrequenz mit ihren Auswirkungen auf die Eigenschaften des Blutflusses zusammenhängen könnte, was das Auftreten von Läsionen der Arterienwände begünstigen würde.2021 Einigen Autoren zufolge kann eine Tachykardie lediglich auf eine schlechte physiologische Fitness und/oder einen subklinischen Verlust der kardialen Reserve hinweisen.34 Darüber hinaus wurde postuliert, dass eine erhöhte Herzfrequenz auf einen höheren Tabak- oder Alkoholkonsum hinweisen könnte,34 die anerkannte Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind. Ein Teil der Auswirkungen auf die koronare Herzkrankheit wurde einem hohen Blutdruck zugeschrieben, der in mehreren Studien durchweg positiv mit der Pulsfrequenz korreliert war,567 aber die Art dieser Beziehung bleibt unklar.

Methodische Fragen

In der vorliegenden Studie wurde die Beziehung zwischen Herzfrequenz und Blutdruck durch die Analyse von drei Populationen bewertet. Um festzustellen, ob Unterschiede in den Lebensgewohnheiten den Zusammenhang zwischen Tachykardie und Bluthochdruck und anderen kardiovaskulären Risikofaktoren beeinflussen könnten, untersuchten wir zwei westliche Allgemeinbevölkerungen aus verschiedenen geografischen Gebieten.910 Die Analyse des HARVEST-Datensatzes11 ermöglichte es uns, zu untersuchen, ob der Zusammenhang zwischen Tachykardie, erhöhtem Blutdruck und Stoffwechselanomalien auch in einer hypertensiven Population besteht, und die Ergebnisse der klinischen Messungen mit denen zu vergleichen, die durch 24-Stunden-Aufzeichnungen gewonnen wurden.

Die statistische Analyse dieser Populationen ermöglichte es uns festzustellen, ob die zugrundeliegenden Faktoren einen kleinen (mikrophänische Faktoren) oder einen großen (megaphänische Faktoren) Einfluss auf die Gesamtverteilung der Herzfrequenz haben können.22 Die meisten quantitativen Merkmale wie die Herzfrequenz werden nur von mikrophänischen Faktoren beeinflusst, die das Produkt des individuellen Genoms, von Umwelteinflüssen und deren Interaktion sein können.22 Megaphänische Faktoren sind selten, aber wenn sie vorhanden sind, neigen sie dazu, den Durchschnittswert der betroffenen Untergruppe vom Durchschnittswert der nicht betroffenen Personen zu verschieben. In diesem Fall ist eine Mischung aus zwei Verteilungen wahrscheinlich besser geeignet, die Variation des Merkmals zu erklären als eine einzelne Verteilung. Da die Verteilung der Herzfrequenz bei den meisten unserer Probanden verzerrt war, wollten wir feststellen, ob die Verzerrung auf das Vorhandensein von zwei statistisch getrennten Populationen zurückzuführen ist. Zu diesem Zweck verwendeten wir die univariate Mischungsanalyse, die eine völlig objektive Methode ist, um das Vorhandensein von mehr als einer homogenen Subpopulation innerhalb einer scheinbar heterogenen Population festzustellen.8

Prävalenz und klinische Bedeutung von Tachykardie

In dieser Studie fanden wir eine enge Korrelation zwischen Blutdruck und Herzfrequenz in allen Populationen, und die Beziehung blieb auch nach Bereinigung um andere Faktoren bestehen, die die Herzfrequenz möglicherweise beeinflussen. Der Zusammenhang war beim männlichen Geschlecht stärker ausgeprägt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Herzfrequenz nur einen kleinen Teil der Varianz des Blutdrucks erklärte (4,9 % bis 12,2 % bei den Männern). Obwohl der Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und Blutdruck aus statistischer Sicht stark zu sein scheint, ist die klinische Relevanz dieses Zusammenhangs daher gering. Andererseits zeigte die Mischungsanalyse, dass diese Assoziation bei den Männern in allen Populationen größtenteils durch eine Subpopulation von Personen mit „hoher“ Herzfrequenz erklärt wurde, die höhere Blutdruckwerte aufwiesen. Der Prozentsatz der männlichen Probanden mit Tachykardie schwankte zwischen 8,4 % und 19,3 %. Bei den Frauen konnte nur in der Tecumseh-Studie eine Unterscheidung zwischen Probanden mit hoher und normaler Herzfrequenz gefunden werden, aber es wurde kein Unterschied im Blutdruck zwischen den beiden Subpopulationen festgestellt. Ein geschlechtsspezifischer Unterschied im Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und Blutdruck wurde bereits von anderen Autoren berichtet.25

Ein weiteres interessantes Ergebnis der vorliegenden Analyse ist, dass Männer mit Tachykardie auch hohe Cholesterin- und Triglyceridwerte, ein hohes Nüchterninsulin und eine erhöhte Postload-Glukose aufwiesen, die charakteristische Merkmale des Insulinresistenzsyndroms sind.23 Dies könnte erklären, warum Personen mit erhöhter Herzfrequenz im späteren Leben eine anhaltende Hypertonie entwickeln, wie prospektive Studien an jungen24 oder erwachsenen Personen belegen.125 Ein erhöhter Blutdruck, Übergewicht und Störungen des Glukosestoffwechsels sind allesamt bekannte Risikofaktoren für eine spätere Hypertonie. Die Häufung dieser Risikofaktoren zusammen mit Dyslipidämie, die in der vorliegenden Analyse in den Subpopulationen mit hoher Herzfrequenz festgestellt wurde,23 könnte erklären, warum die kardiovaskuläre Morbidität bei Personen mit Tachykardie höher ist.

Da wir in dieser Studie argumentieren, dass eine der Hauptdeterminanten der Herzfrequenzverteilung in der Allgemeinbevölkerung ein megaphänetischer Faktor ist, scheint es angebracht, die Art dieses Faktors zu erörtern und zu versuchen, die pathophysiologische Beziehung zwischen Tachykardie, Bluthochdruck und den Stoffwechselanomalien zu klären. Wie bereits erwähnt, fanden wir in allen männlichen Populationen eine schiefe Verteilung der klinischen Herzfrequenz und eine hoch signifikante Korrelation zwischen der klinischen Herzfrequenz und dem klinischen Blutdruck. Bei der Untersuchung der Herzfrequenz und des Blutdrucks, die außerhalb des Krankenhauses unter ambulanten Bedingungen gemessen wurden, wies die Herzfrequenz keine schiefe Verteilung auf, und ihr Zusammenhang mit dem Blutdruck war schwächer. Es ist bekannt, dass der in der Klinik gemessene Blutdruck und die Herzfrequenz zum Teil die Alarmreaktion auf den Arzt widerspiegeln, die von Person zu Person stark variieren kann.26 Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass Blutdruck und Herzfrequenz als Reaktion auf Stressfaktoren des täglichen Lebens in der gleichen Richtung variieren, was darauf hindeutet, dass zentrale Einflüsse einvernehmlich auf das Herz und die Arteriolen wirken.27 Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass das sympathische Nervensystem eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von Herzfrequenz und Blutdruck spielt, und legen nahe, dass in den Untergruppen von Probanden, die durch eine Mischungsanalyse als tachykard identifiziert wurden, eine sympathische Überaktivität vorliegt. Wenn man davon ausgeht, dass Tachykardie ein Marker für eine abnorme autonome Kontrolle ist, ist es leichter zu verstehen, warum sie mit den klassischen Merkmalen des Insulinresistenzsyndroms einhergeht und warum sie langfristig zu Atherosklerose und ihren Komplikationen führen kann. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine Überaktivität des Sympathikus sowohl durch α- als auch durch β-Stimulation eine Insulinresistenz verursachen kann. Die durch α-adrenerge Rezeptoren vermittelte Vasokonstriktion scheint die Fähigkeit der Skelettmuskulatur, Glukose zu verwerten, zu beeinträchtigen,28 und die Blockade von α-adrenergen Rezeptoren verbessert nachweislich die Insulinempfindlichkeit.29 Die akute Stimulation von β-Rezeptoren mit Epinephrininfusion führt zu einer Insulinresistenz, die durch Propranolol aufgehoben werden kann.30 Auch eine chronische β-adrenerge Stimulation kann zu einer Insulinresistenz führen, und zwar durch die Umwandlung von einem kleinen in einen größeren Anteil insulinresistenter schnell zupackender Fasern in der Skelettmuskulatur.31 Der Zusammenhang zwischen Hyperinsulinämie und Lipidanomalien ist seit langem bekannt, und die für diesen Zusammenhang verantwortlichen Mechanismen wurden aufgeklärt.23

Klinische Implikationen

Die in der vorliegenden Analyse bei Männern gezeigte Wechselbeziehung zwischen Herzfrequenz, Blutdruck und Stoffwechselanomalien legt nahe, dass Tachykardie zwar eine kurzfristige emotionale Reaktion auf die Messbedingungen widerspiegeln kann, aber nicht als harmlos angesehen werden sollte. Es gibt mehrere Hinweise darauf, dass das so genannte Weißkittelphänomen mit einer größeren Häufigkeit von Zielorganschäden bei Bluthochdruck einhergeht.101532 Die Daten der vorliegenden Studie erfordern daher eine Überprüfung der Einstellung gegenüber Personen, die bei der klinischen Untersuchung eine hohe Herzfrequenz aufweisen, und legen nahe, dass diese Personen nicht einfach als „nervös“ abgetan werden sollten. Wir konnten jedoch keinen allgemeinen Trennwert zur Unterscheidung zwischen Personen mit normaler und hoher Herzfrequenz angeben.

Der durch die Mischungsanalyse ermittelte Schwellenwert zwischen Tachykardie und normaler Herzfrequenz schwankte in den drei Populationen zwischen 75 und 85 bpm. Diese Unterschiede sind auf die Variabilität bei der Messung der Herzfrequenz zurückzuführen. In der belgischen Population, in der ein automatisches Gerät verwendet wurde, war der Grenzwert niedriger (75 Schläge pro Minute), wodurch der psychologische Stress, der mit der Anwesenheit des Arztes verbunden ist, vermieden werden konnte. Die internationalen wissenschaftlichen Gesellschaften haben strenge Regeln für die Messung des Blutdrucks aufgestellt, während für die Bewertung der Herzfrequenz keine spezifischen Empfehlungen vorliegen. Dennoch gibt es bei der Messung der Herzfrequenz häufiger Variabilitätsquellen, die durch die verwendete Methode (EKG versus Pulsfrequenz) oder die Körperposition erheblich beeinflusst werden können. Die Berechnung der Herzfrequenz kann auch durch die Anzahl der Messungen, die in unseren Populationen zwischen zwei und sechs variierte, die Länge der Ruhezeit vor der/den Messung(en) oder die Tageszeit, zu der die Herzfrequenz gemessen wird, beeinflusst werden.

In der vorliegenden Studie lieferten wir substanzielle Beweise für die klinische Bedeutung der Tachykardie, die von Klinikern als wichtiger Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen angesehen werden sollte. Um festzustellen, welche Herzfrequenzwerte als gefährlich angesehen werden sollten, sollten die Methoden zur Messung der Herzfrequenz in zukünftigen Studien sorgfältig standardisiert werden.

Abdrucke bitte an Prof. Paolo Palatini, MD, Clinica Medica 1, Universität Padova, via Giustiniani, 2, 35126 Padova, Italien.

Abbildung 1.

Abbildung 1. Q-Q-Diagramme für die klinische Herzfrequenz in der HARVEST-Population. a und c: Tatsächliche Datenpunktverteilungen für Männer und Frauen. Standardnormalverteilungen (Vergleichslinie) mit 95 % Konfidenzintervallen sind ebenfalls dargestellt. b und d: Darstellungen der Abweichungen von der Vergleichslinie, um das Muster der Unstimmigkeiten zu verdeutlichen. Bei Männern ist eine deutliche Abweichung von der Vergleichslinie im oberen Bereich zu erkennen. Bei Frauen liegen fast alle Datenpunkte innerhalb der Vertrauensgrenzen.

Abbildung 2.

Abbildung 2. Die Kurven zeigen die Verteilung der Herzfrequenz für zwei Subpopulationen mit „hoher“ und „normaler“ Herzfrequenz, die durch Mischungsanalyse in der Tecumseh-Population identifiziert wurden. Bei beiden Geschlechtern ist die Häufigkeit der Beobachtungen in der Gruppe mit hoher Herzfrequenz geringer.

Abbildung 3.

Abbildung 3. Nüchternes Insulin bei den Probanden mit „hoher“ und „normaler“ Herzfrequenz, nach Klassifizierung durch Mischungsanalyse, in der Tecumseh-Population. Data adjusted for confounders (see „Methods“). HR indicates heart rate.

Table 1. Clinical Characteristics of the Three Populations by Gender

Population Sex n Age Race HR SBP DBP BMI No. Measured1
Belgian male 255 50.1 ±14.4 white 61.7 ±10.0 123.7 ±13.3 74.5±7.7 26.0 ±3.5 3
female 259 49.4±14.1 white 64.1 ±9.4 117.9±16.2 70.0±8.5 25.8±4.8 3
Tecumseh male 421 29.9±5.6 white 73.1 ±10.7 119.1±11.0 78.8±10.0 26.6±4.5 2
female 396 29.3±5.6 white 76.9±10.7 110.3 ±11.6 73.9±10.2 25.4±5.4 2
Harvest male 794 32.6±8.8 white 74.0 ±9.5 146.5±10.6 93.8±5.9 25.8±3.1 6
female 304 35.7±7.7 white 77.5±9.3 145.0 ±10.8 95.1±4.6 24.5±3.9 6

HR indicates heart rate (beats per minute); SBP, systolic blood pressure (mm Hg); DBP, diastolic blood pressure (mm Hg); and BMI, body mass index (kg/m2). Data are mean±SD.

1Number of heart rate and blood pressure readings used.

Table 2. Relationship of Clinic Heart Rate (Independent Variable) With Mean Blood Pressure (Dependent Variable) Adjusted for Several Confounders1 in Men and Women of Three White Populations

Population Sex Coefficient SE t P
Belgian Male .25 .05 5.0 <.0001
Female .16 .06 2.8 .006
Tecumseh Male .32 .05 6.3 <.0001
Female .17 .05 3.2 .002
Harvest Male .13 .02 6.0 <.0001
Female .13 .04 3.7 .0002

1See „Methods“ for details.

Table 3. Clinic Heart Rate, Age, and Body Mass Index in the Subjects Classified as Having Normal Heart Rate or High Heart Rate According to Mixture Analysis

Population Sex HR Cutoff, bpm With High HR, % HR, bpm Age, y P BMI, kg/m2 P
High Normal High HR Normal HR High HR Normal HR
Belgian Males 75.0 8.4% 83.5 ±7.2 59.5±7.4 46.8 ±13.1 49.6 ±13.1 NS 28.6 ±4.2 25.9±3.4 .01
Tecumseh Males 80.0 19.3% 89.7±6.6 69.2 ±7.2 29.4±6.4 30.4±5.2 NS 27.1±4.9 26.6 ±4.4 NS
Tecumseh Females 82.0 28.9% 90.2 ±6.6 71.5±6.4 29.0±5.6 29.8±5.4 NS 25.6 ±5.6 25.3±5.2 NS
Harvest Males 85.0 12.3% 91.1±5.9 71.4 ±6.9 30.3±8.7 32.8±8.7 .01 25.5±3.2 25.9 ±3.1 NS

HR indicates heart rate; BMI, body mass index. Data are mean±SD.

Table 4. Systolic and Diastolic Blood Pressures Adjusted for Confounders1 in the Subjects Classified as Having Normal Heart Rate or High Heart Rate According to Mixture Analysis

Population Sex Systolic Blood Pressure, mm Hg Diastolic Blood Pressure, mm Hg
High HR Normal HR P High HR Normal HR P
Belgian Males 129.3 ±2.8 123.0 ±0.9 .04 79.5 ±1.6 74.0±0.5 .002
Tecumseh Males 123.7±1.4 118.2±0.6 .0002 82.5 ±1.3 78.4±0.5 .002
Tecumseh Females 110.8 ±1.1 110.5±0.7 ns 75.2±0.8 73.8±0.6 NS
Harvest Males 152.3±1.1 145.6±0.4 .0001 94.9 ±0.6 93.8±0.2 NS

HR indicates heart rate.

1See „Methods“ for details.

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