background image

Sunday 30 / 11 / 2014

 

 

©Ali Kareem 2014-2015

 

Name

:

______________________________                                                                

Class

:

_______________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مكتب اشور لالستنساخ

 

 

ANTI-ARRHYTHMICS DRUGS

     

Lecture 6

 

Total lectures NO. 21 

 

Dr. Samir Matloub

 


background image

Antiarrhythmic Drugs

 

 

  Cardiac arrhythmia is abnormality in the rate, regularity or site of origin of the 

cardiac impulse, or a disturbance in conduction of the impulse such that the 
normal sequence of activation of the atria & ventricles is altered. 

  Arrhythmia may result from: 

1.  Disturbances in impulse formation. 
2.  Disturbances in impulse conduction. 
3.  Both (combination). 

  The above 3 points may be caused by many factors: hypoxia, ischemia, 

electrolyte imbalance, acidosis, alkalosis, catecholamine exposure, drug 
toxicity or presence of scarred or diseased heart tissue. 

 

CARDIAC ELECTROPHYSIOLOGY 

  The  heart  contains  specialized  tissues  that  exhibit  automaticity  (can  generate 

A.P.  in  the  absence  of  external  stimulation).  These  pacemaker  cells  differ 
from  other  myocardial  cells  in  showing  a  slow  spontaneous  depolarization 
during  diastole  (phase4)  caused  by  the  inward  current  carried  by  sodium  & 
calcium. 

  The depolarization is fastest in the SA node (the normal pacemaker) beating at 

a frequency of 60/100 beat/min then the impulse spreads rapidly to the atria 
&  enters  the  AV  node  (which  is  normally  the  only  conductive  pathway 
between  the  atria  &  ventricles),  conduction  through  the  AV  node  is  slow 
(0.15  sec)  then  the  impulse  propagates  over  the  His-Purkinje  system  & 
invades  all  parts  of  the  ventricles.  Ventricular  activation  is  complete  in  less 
than 0.1 second. 

  The SA node is the normal pacemaker because it has the steepest or the fastest 

rate of phase 4 depolarization. However, the other specialized cells & fibres 
of the conducting system are latent pacemakers which may take over if their 
automaticity is enhanced.  

  Most antiarrhythmic drugs have more effects on latent pacemakers than on SA 

node pacemaker.   

 
 


background image

 

 

PHASES OF AP 

  Phase  0:  depends  on  Na

+

  current,  Na

+

  fast  channels  open,  the  upstroke 

velocity or the max rate of depolarization of phase 0 is conducted V. max the 
upstroke ends as the Na

+

 channels are rapidly inactivated. 

  Phase 1: partial repolarization, this rapid initial phase of repolarization is due 

to: 

1.  Inactivation of Na

+

 channels. 

2.  K

+

 channels rapidly open & close causing a transient outward current. 

  Phase  2:  plateau;  Voltage  sensitive  Ca

+2

  channels  open  in  the  same  way  as 

sodium channels but more slowly. The resulting slow inward (depolarization) 
current balances the slow (polarizing) outward leak of K

+

  Phase 3: repolarization (final) 

 Ca

+2

 channels close. 

 K

+

  channels  open  resulting  in  an  outward  current  leading  to 

membrane repolarization. 

 At  the  end  of  repolarization  Na

+

  &  Ca

+2

  conc.  are  high 

intracellularly  while  K

+

  is  low,  this  imbalance  is  corrected  by 

Na

+

/K

+

  ATPase  &  Ca

+2

  is  expelled  outside  by  the  Na

+

-Ca

+2

 

exchanger. 

  Phase  4:  forward  current  occurring  in  diastole  increasing  depolarization 

results  from  gradual  increase  in  sodium  permeability  &  also  from  calcium 
inward  current  (diastolic  currents).  The  spontaneous  depolarization 
automatically brings the cell to the threshold of the next AP.  

                                                                                   +50 
                                                                    Potential (mv)                 1                                                                                       
                                                                                                                  2 
                                                                                      0                        
                                                                                              
                                                                                                        0        
                                                                                   -50                             3 

                                                                                                            4 

                                                                             
                                                                                                   0        0.5             1  
                                                                                                      Time (seconds)   
 
 
 
  

  A  key  factor  in  the  pathophys.  of  arrhythmia  &  the  action  of  antiarrhythmic 

drugs  is  the  relationship  between  the  resting  potential  of  the  cell  &  the  AP 


background image

 

 

that  can  be  evoked  in  it.  This  is  determined  by  the  availability  of  sodium 
channels  ready  to  allow  a  rapid  sodium  influx  (activated  or  open  channels). 
Fewer  Na

+

  channels  become  available  as  the  resting  potential  becomes  less 

negative. 

  Important consequences of reduction in peak Na

+

 permeability include: 

1.  Reduced upstroke volume V. max. 
2.  Reduced AP amplitude. 
3.  Reduced excitability. 
4.  Reduced cond. Velocity. 
5.  Prolongation of the recovery  time which is reflected  by an increase in  the 

effective refractory period. 

 

DISTURBANCES IN IMPULSE FORMATION 

  The  interval  between  depolarization  of  a  pacemaker  cell  is  the  sum  of  the 

duration  of  AP  &  the  duration  of  the  diastolic  interval.  Shortening  of  either 
duration leads to an increase in pacemaker rate. 

  The diastolic interval (most important) is determined by 3 factors: 

1.  Maximum diastolic potential 
2.  Slope of phase 4 depolarization. 
3.  The threshold potential. 

  Slowing of the rate occurs if: 

1.  There's more negative max potential (ex.: from -80 to -100 mv). 
2.  Reduction in the slope of diastolic depolarization. 
3.  More positive threshold pot (ex.: -65 to -45 mv). 

 
 
                                                                                                   
                                                                                                                 2↓        3↑ 
                                                                                                 1↓                         
 
 
 
 
 
 
 
 

  Vagal stimulation decreases the rate by no.1 & no.2 mechanism, beta blockers 

also reduces phase 4 slope 


background image

 

 

 

On the other hand ↑ phase 4 depolarization slope leads to ↑ pacemaker rate 

which can be caused by hypokalemia, acidosis, B. stimulation & currents of 
injury. 

  Latent pacemakers (ex.: Purkinji fibres) are particularly prone for acceleration 

by the above mechanism, however, all cardiac cells may show repetitive 
pacemaker activity under appropriate conditions especially if hypokalemia is 
also present. 

 

EFFECTS OF DRUGS ON AUTOMATICITY 

1.  Antiarrhythmic ↓ automaticiy by ↓ slope of phase 4. 
2.  By raising the threshold to less negative voltage, an effect more prominent 

on ectopic pacemaker activities. 

 

DISTURBANCES IN IMPULSE CONDUCTION 

  In  areas  of  injured  myocardium  (ex.:  ischemia),  conduction  maybe  slow  or 

refractoriness shortened or both. Resulting in the reentry of aberrant impulse 
leading  to  cardiac  arrhythmia.  Reentry  is  the  most  common  cause  of 
arrhythmia (in which one impulse reenters & excites areas of the heart more 
than once). It can occur at any level of the conduction system & may manifest 
as one or few extra beats or a sustained tachycardia. 

  In order for reentry to occur: 

1.  There must be an obstacle (anatomic pr physiologic) to conduction. 
2.  There must be a uni-directional block at some point in the circuit. 
3.  Conduction  time  around  the  circuit  must  be  long  enough  so  that  the 

retrograde  impulse  doesn't  enter  ref.  Ts.  As  it  travels  around  the  obstacle 
(i.e. the conduction time must exceed the eff. Refractory period). 

 

EFFECTS OF DRUGS ON CONDUCTION ABNORMALITIES 

  Antiarhythmics  prevent  reentry  by 

slowing  conduction  &/or  increasing 
refractory  period  to  convert  a  uni-
directional  block  to  a  bidirectional 
block  (by  blocking  the  Na

+

  or  Ca

+2

 

current). 

 
 
 

CLASSIFICATION OF ANTIARRHYTHMIC DRUGS 

  They're  classified  into  4  distinct  classes  on  the  basis  of  their  dominant 

mechanism of action. 


background image

 

 

  Class  I:  is  subdivided  into  3  subgroups  according  to  their  effect  on  the 

duration of the AP. 

 IA drugs which lengthen the duration of the AP. 
 IB drugs which shorten the duration of the AP. 
 IC drugs have no effect on duration of AP. 

  Class  II:  are  the  sympathoplegic  drugs  (reduce  adrenergic  activity  of  the 

heart) i.e. β-receptors blockers. 

  Class  III:  are  antiarrhythmic  that  prolong  the  AP  duration  by  prolonging 

phase 3 repolarization. (K

+

 channel blockers). 

  Class  IV:  drugs  which  block  the  cardiac  Ca

+2

  currents  (i.e.  Ca

+2

  channel 

blockers). 

  Miscellaneous antiarrhythmics include: digitalis, adenosine, magnesium. 

 

CLASS I 

  They  act  by  blocking  sodium  fast  channels,  these  drugs  generally  cause 

slowing  of  V  max,  ↓  excitability  &  ↓  conduction  velocity.  At  therapeutic 
doses they have little effect on the resting fully polarized membrane because 
they  bind  more  rapidly  to  open  or  inactivate  channels  than  to  the  channels 
that  are  fully  repolarized  following  recovery  from  previous  depolarization 
cycle. 

  Therefore  these  drugs  show  greater  degree  of  blockade  in  tissues  that  are 

frequently depolarizing  (ex.:  during  tachycardia), when  the  sodium  channels 
are  open.  This  property  called  Use  dependence  or  State  dependence,  which 
enables these drugs to block all cells that are discharging at an abnormal high 
frequency  without  interfering  with  the  normal  low  frequency  beating  of  the 
heart. 

  Class  IA:  they  slow  the  rate  of  rise  of  AP,  thus  slowing  conduction  & 

↑duration of AP & ↑ the ventricular ERP (effective refractory period). They 
have intermediate speed of association with the activated/inactivated sodium 
channels  &  an  intermediate  rate  of  dissociation  from  resting  channel. 
Example on class IA drugs: quinidine, procainamide & disopyramide. 

  Class IB: they shorten AP, have little effect on Vmax. They rather ↓ duration 

of AP by shortening repolarization (phase3) &, they rapidly interact with Na

+

 

channels  (bind  &  unbind).  Example  on  this  class:  Lidocaine,  mexiletine, 
tocainide & phenytoin. 

 

  Class  IC:  markedly  depress  Vmax.  They  cause  marked  conduction  slowing 

but  have  little  effect  on  duration  of  AP  or  the  ventricular  ERP.  They  bind 
slowly to Na

+

. Example on this class: Flecainide, moricizine & propafenone. 

 


background image

 

 

 

    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Since group IB drugs don't depress the heart in normal dose, they can be used 

in heart failure. 

  The  disadvantage  of  drugs  that  prolong  the  QT  interval  is  that  they're 

proarrhythrogenic. 

  Group IA drugs in addition to their direct effect occur at higher concentration, 

they also express indirect antimuscarinic effects at lower concentration which 
antagonize  the  direct  effect.  This  is  shown  as  tachycardia  if  quinidine  for 
example is given to a normal person. This indirect effect is ++ for quinidine, 
+ for procainamide & +++ for disopyramide.  

 
 
 
 
 

 

Group 

 

 
Cond. 
velocity 
 

 
ERP 
 

 
Automaticity 
 

 
Contractility 
 

 
Site 
of 
action 

 
ECG 
changes 

 
 
IA 

 
 
↓moderate 

 
↑ 

 

↓  in  all 
groups, 
effect  more 
marked  on 
abn 

much  less 
on 

SA 

node 
except 

if 

diseased  or 
in overdose 

 
 
      ↓ 

 
 
SA  & 
VA 

 
 
   ↑QT 

 
 
 
IB 

 
 
minimal 
effect 

 
 
→          

 
 
→only  in 
overdose 

 

 
 
VA 

 
 
→ 

 
 
 
IC 

 
 
 
↓very 
marked 

 
 
↑ 

 
 
 
      ↓ 

 
 
SVA     

VA 

 
 
→ 
 


background image

 

 

  Quinidine:  is  an  alk.  Isolated  from  cinchona  bark.  It  is  the  D-isomer  of 

quinine. It is well absorbed orally (sulphate or gluconate), maximum effect 1-
2  hrs  after  administration,  can  be  given  I.M.  (gluconate),  80%  bound  to 
plasma protein, metabolism in the liver & excreted by the kidney. 

  Pharmacological effects: 

1.  It blocks sodium channels, ↓ V. max, ↓ conduction velocity & ↑ ERP. 
2.  Automaticity is ↓ by depression of phase 4 slope, ECG: prolongation of the 

QRS & delayed repolariaztion expressed as ↑ QT interval. PR interval may 
also  be  prolonged  (little  effect).  Extra  cardiac  action:  ↓  vascular  smooth 
mm tone partly by α-receptors blockade→ ↓ peripheral resistance. 

  Therapeutic uses: 

1.  SVA  (Supra  Ventricular  Arrhythmia):  prevent  recurrence  of  paroxysmal 

SVT due to AV nodal or WPW syndrome. 

2.  Convert atrial flutter or AF to normal sinus rhythm & prevent recurrence of 

flutter  &  AF.  Quinidine  should  not  be  used  without  prior  digitalization 
because of its vagolytic action. 

3.  Ventricular  arrhythmia,  PVC  to  prevent  VT  after  cardioconversion  of  the 

arrhythmia. 

  Adverse effect: 

1.  Cardiac toxicity which include: 

a.  AV block, SA block & even asystole. 
b.  Exacerbation of the arrhythmia. 
c.  Myocardial  depression:  A  50%  increase  in  the  QRS  complex 

duration means you need to decrease the dose promptly. 

d.  Quinidine  syncope:  caused  by  VT  of  polymorphic  form  (Torsade 

depointes) occurs in patients whose QT interval is increased by the 
drug. 

e.  Quinidine ↑ level of digoxin & can lead to digoxin toxicity. 

2.  GIT:  diarrhea,  nausea,  vomiting  &  anorexia  are  the  most  common  side 

effects. 

3.  CNS-Cinchonism-mild  symptoms  include:  tinnitus,  hearing  loss,  vomiting 

&  diarrhea.  Severe  symptoms  include:  headache,  diplopia,  altered 
conception  of  colors,  confusion  &  psychosis.  These  CNS  symptoms  also 
occur with salicylates & quinine. 

  Contraindications: 

 Previous  allergy,  heart  failure,  hypotension,  AV  block  &  sick  sinus 

syndrome. 

 Poisoning with digitalis. 
 Myasthenia gravis, it causes muscular weakness because it blocks sodium 

entry to the muscle. 


background image

 

 

 

Procainamide:

 

 

It differs from the L.A. procain in that it contains an amide structure rather 

than an ester linkage that protects it from enzyme hydrolysis. 
 

 

Pharmacologic effects: are similar to quinidine. 

 

Extracardial  effects:  when  given  I.V.  it  may  cause  a  drop  in  B.P.  due  to 
peripheral vasodilation. 

 

Therapeutic uses: same as quinidine. 

 

Pharmacokinetics: can be given orally, I.V., I.M. 

 

Peak effect in 1 hr. after oral administration, t

1/2

 3hrs. 

 

Elimination by hepatic metabolism and renal excretion. 

 

Renal failure may produce toxicity. 

 

There is marked variation in the rate of acetylation and excretion. 

 

 

Adverse Effects: 
1.  Acute procainamide toxicity can produce ventricular arrhythmia, VF and 

cardiac depression. 

2.  Nausea,  vomiting,  diarrhea  and  anorexia  are  common  but  less  than 

quinidine. 

3.  Mental confusion has been reported but less than procain. 
4.  Hypersensitivity  reaction  are  much  more  common  than  quinidine,  it 

includes: 

a.  Fever, joint and m pain, and skin rash. 
b.  Fatal agranulocytosis. 
c.  A syndrome resembling SLE which is reversible especially in slow 

acetylators of the drug. 

5.  Hypotension when given I.V. 
6.  Can ppt. glaucoma and urinary retention. 

 
 
 
 

.   

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 169 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل