Abstract

Hypoglycaemia may contribute to the nocturnal occurrence of sudden death in type 1 diabetes. The impact of hypoglycaemia on cardiac autonomic regulation and electrical properties is a potential factor predisposing patients to fatal arrhythmic events. This study was designed to assess the effects of hypoglycaemia on cardiovascular autonomic regulation and cardiac repolarisation in type 1 diabetic patients and their non-diabetic counterparts during experimental and spontaneous hypoglycaemia. Sixteen subjects with type 1 diabetes and eight healthy controls participated in experimental hypoglycaemia induced by using glucose clamp technique. Altogether 37 patients with type 1 diabetes were evaluated in real-life situation by using continuous glucose monitoring system. Ten of those individuals participated in additional experiment to determine the effect of sympathetic activation on the cardiac autonomic regulation. Continous electrogram recordings were used to analyze heart rate variability (HRV) and cardiac repolarisation. During experimental hypoglycaemia, cardiac vagal activity, assessed by the high frequency (HF) component and beat-to-beat R-R interval variability (SD1), decreased progressively with no differences among diabetic or non-diabetic subjects. Controlled hypoglycaemia evoked profound changes in cardiac repolarisation. These changes tended to be even more evident in the diabetic subjects compared to those encountered in their healthy counterparts. During spontaneous hypoglycaemia, the low frequency (LF) component of HRV decreased significantly and correlated positively with the change in the glucose concentration. The muscle sympathetic nerve activity study confirmed that the reduction in the LF spectral component resulted mainly from pure sympathetic activation without any concomitant vagal withdrawal. Spontaneous hypoglycaemia induced significant changes in T-wave loop morphology. The QT interval corrected for heart rate by Bazett’s formula and by the nomogram method shortened during hypoglycaemia. The present observations indicate that hypoglycaemia has major impacts on cardiac autonomic regulation and repolarisation which may partly explain the vulnerability of these individuals to life-threatening cardiac arrhythmias and may have some clinical importance in contributing to the occurrence of ’dead-in-bed’ syndrome.

Tiivistelmä

Hypoglykemia saattaa vaikuttaa yöllisten äkkikuolemien ilmaantuvuuteen tyypin 1 diabetesta sairastavilla. Hypoglykemian vaikutus sydämen autonomiseen toimintaan ja sähköisiin ominaisuuksiin voi altistaa potilaat kuolemaan johtaville rytmihäiriölle. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää hypoglykemian vaikutuksia kardiovaskulaarisen autonomisen toiminnan säätelyyn ja sydämen repolarisaatioon tyypin 1 diabetesta sairastavilla ja heidän terveillä verrokeillaan kokeellisen ja spontaanin hypoglykemian aikana. Kuusitoista diabetesta sairastavaa ja 8 verrokkipotilasta osallistuivat kokeellisen hypoglykemian tutkimukseen. Yhteensä 37 tyypin 1 diabetesta sairastavaa seurattiin jatkuvan sokeriseurannan laitteella kotioloissa. Kymmenen heistä osallistui jatkotutkimukseen, jossa selvitettiin sympaattisen aktivaation vaikutusta sydämen autonomisen toiminnan säätelyyn. Jatkuvaa sydänfilmin rekisteröintiä käytettiin sydämen sykevaihtelun ja repolarisaation analysoinnissa. Kokeellisen hypoglykemian aikana sydämen vagaalinen aktiivisuus määriteltynä korkean taajuuden (HF) komponentin osuutena ja R-R-välin vaihteluna (SD1) väheni progressiivisesti sekä diabetesta sairastavilla että verrokeilla. Kontrolloitu hypoglykemia aiheutti huomattavia muutoksia sydämen repolarisaatioon. Nämä muutokset olivat jopa suurempia diabetesta sairastavilla kuin heidän terveillä verrokeillaan. Spontaanin hypoglykemian aikana sykevaihtelun matalan taajuuden (LF) komponentin osuus pieneni huomattavasti ja korreloi positiivisesti sokeripitoisuuden muutokseen. Lihaksen sympaattisen hermoston aktiivisuutta koskeva tutkimus vahvisti, että matalan taajuuden osuuden pieneneminen johtui pääasiassa sympaattisesta aktivaatiosta eikä niinkään vagaalisen osuuden pienenemisestä. Spontaani hypoglykemia aiheutti merkittäviä muutoksia T-aallon sähköisen silmukan morfologiaan. Bazett’n kaavalla ja nomogrammimenetelmällä korjattu QT-väli lyheni hypoglykemian aikana. Tehdyt havainnot osoittavat, että hypoglykemialla on sellaisia merkittäviä vaikutuksia sydämen autonomisen toiminnan säätelyyn ja repolarisaatioon, jotka voivat osittain selittää näiden yksilöiden alttiuden henkeä uhkaaville rytmihäiriöille. Näillä muutoksilla voi olla kliinistä merkitystä ns. ”dead in bed”-oireyhtymän esiintymisessä.