Abstract

“Early repolarization” (ER), consisting of J waves and ST-segment elevation in the standard 12-lead electrocardiogram (ECG), has been considered a benign finding for over 60 years until 2008 an over-presentation of ER ECG pattern in infero-lateral leads was described in patients with idiopathic ventricular fibrillation. The purpose of this thesis was to assess the prevalence and prognostic significance, and to characterize the clinical features of this ECG pattern primarily in the general population. This thesis investigated the electrocardiographic features of a total of 20,308 general population individuals, 565 athletes, 432 victims of sudden cardiac death and 532 survivors of an acute coronary event. The overall prevalence of infero-lateral ER ECG pattern in the general population samples was in range between 3.3 and 6.1 percent. ER seemed to have a heritable basis as siblings of individuals displaying the ER pattern had significantly increased odds for presenting this ECG pattern. Several strong associations between ER pattern and clinical factors were observed in all populations. The ER patterns with horizontal or descending ST-segments were associated with significantly increased arrhythmic mortality during a follow-up of 30±11 years, and high amplitude (>0.2mV) J waves in the inferior leads were associated with a high risk of arrhythmic death (multivariate adjusted hazard ratio 3.13 (95% confidence interval 1.55 to 6.32). The ER ECG pattern was also independently associated with sudden cardiac death during an acute coronary event, with an odds ratio of 2.02 (95% CI 1.04 to 3.61) for suffering sudden death. The ER patterns with rapidly ascending ST-segments, the dominant type of ER ECG in young, healthy individuals, were not associated with any adverse outcomes. A multicentre meta-analysis of genome wide association study of ER ECG pattern performed in a total of 14,633 individuals pointed to an associated locus in KCND3 (Kv4.3) gene, which encodes a subunit of the Ito channel, but the association did not reach genome-wide significance and could not be replicated in all study populations. In conclusion, the results of these studies demonstrated that the ER ECG pattern with horizontal or descending ST-segments, especially in the inferior leads, is associated with an increased risk of sudden arrhythmic death in the general population, and that individuals carrying this ECG pattern are at increased risk of suffering fatal arrhythmia during an acute coronary event. The ER pattern with rapidly ascending ST-segments is common in young healthy athletes and is not associated with any increased risk of fatal events. Although the ER ECG pattern increases the relative risk of arrhythmic events, the absolute risk in an individual is low and therefore this ECG pattern should not be interpreted as a high-risk marker of mortality. The genetic background of this ECG pattern remains to be clarified.

Tiivistelmä

Normaalissa 12-kytkentäisessä sydänfilmissä (EKG) J-aallosta ja ST-segmentin noususta koostuvaa varhaista repolarisaatiota (ER) pidettiin yli 60 vuotta hyvänlaatuisena muutoksena, kunnes vuonna 2008 ER:n esiintyminen alaseinä-lateraalikytkennöissä liitettiin idiopaattiseen kammiovärinään. Tämän väitöstutkimuksen tarkoitus oli selvittää EKG muutoksen esiintyvyys ja ennustearvo normaaliväestössä, sekä selvittää sen kliinisiä erityispiirteitä. Väitöstutkimusta varten tutkittiin 20,308 normaaliväestön henkilöä, 565 urheilijaa, 432 äkillisesti (sydänperäisesti) menehtynyttä henkilöä ja 532 akuutista sepelvaltimotautikohtauksesta selviytynyttä potilasta. ER-EKG:n kokonaisesiintyvyys alaseinä-lateraalikytkennöissä normaaliväestön otoksissa vaihteli 3.3 % ja 6.1 % välillä. ER-EKG:n esiintyessä merkittävästi muita useammin sisaruksilla ER-EKG vaikutti periytyvältä muutokselta, ja lisäksi kaikissa otoksissa ER-EKG liittyi useisiin muihin tunnettuihin kliinisiin muuttujiin. ER-EKG, ts. J-aallot, joita seurasivat horisontaalinen tai laskeva ST-segmentti, liittyivät merkittävästi lisääntyneeseen rytmihäiriökuolleisuuteen pitkän seuranta-ajan (30±11 vuotta) aikana, ja korkea-amplitudiset (>0.2mV) J-aallot alaseinäkytkennöissä liittyivät korkeaan riskiin kuolla äkillisesti rytmihäiriöön (monimuuttuja-vakioitu riskisuhde 3.13, 95 % luottamusväli 1.55–6.32). ER-EKG lisäsi lisäksi itsenäisesti sydänperäisen äkkikuoleman riskiä akuutin sepelvaltimotautikohtauksen aikana (vetosuhde 2.02, 95 % luottamusväli 1.04–3.61). Etenkin nuorilla ja terveillä urheilijoilla esiintynyt EKG tyyppi, J-aallot ST-segmentin nousujen yhteydessä, ei liittynyt huonoon ennusteeseen. Monikeskusmeta-analyysi perimänlaajuisista assosiaatiotutkimuksista (GWAS) 14,633 henkilöllä antoi viitteitä geenimuutoksesta KCND3, joka koodittaa osaa Ito kanavasta, mutta löydöstä ei kyetty toistamaan kaikissa tutkituissa aineistoissa. Väitöstutkimuksen osatöiden perusteella ER-EKG muutos ilman ST-segmentin nousua, erityisesti alaseinäkytkennöissä esiintyessään, liittyy normaaliväestössä lisääntyneeseen riskiin sydänperäiselle rytmihäiriökuolemalle, ja että henkilöillä, joilla muutos esiintyy, on lisääntynyt riski menehtyä äkillisesti sepelvaltimotautikohtauksen aikana. ER-EKG ST-segmentin nousuihin liittyen on yleinen löydös nuorilla terveillä urheilijoilla ja se ei näytä liittyvän lisääntyneeseen riskiin rytmihöiriöille. Vaikka ER-EKG lisääkin suhteellista riskiä rytmihäiriöille ja ennenaikaiselle kuolemalle väestötasolla, absoluuttinen riski on pieni, eikä muutosta tulisi luokitella suureksi riskitekijäksi. Löydöksen geneettinen tausta on vielä avoin kysymys.