Inappropriate sinus tachycardia (IST) is a common disease of the autonomic nervous system in children and adults. Diagnosis and treatment of IST in adolescents is not well defined. In this retrospective study, we tested our hypothesis regarding autonomic dysfunction in childhood by analyzing 24-h heart rate variability (HRV) in 479 children, with a mean age of 13.7 ± 2.1 years, who were referred to the outpatient clinic in the Pediatrics Department within the last 15 years. Seventy-four adolescents with a mean 24-h heart rate ≥ 95 bpm (our cut-off for an IST based upon 66 healthy controls) were deemed to have IST. We found the risk of IST to be high in adolescents with attention deficit disorder (OR = 3.5,p<0.001), pre-hypertension (OR = 2.5, p = 0.043) and hypertension (OR = 2.1,p = 0.02); insignificantly enhanced in children with short stature (OR = 1.9,p = 0.19), surgically-treated congenital heart disease (OR = 1.4,p = 0.51) and obesity without hypertension (OR = 1.4;p = 0.25); and negligible in adolescents with anorexia nervosa (OR = 0.3, p = 0.26) and constitutional thinness (OR = 0.9,p = 0.89). IST was associated with a significant decrease in global HRV and elevated blood pressures, indicating an enhanced cardiovascular risk. Methylphenidate did not increase 24-h heart rates, whereas omega-3 fatty acid supplementation significantly decreased elevated heart rates and increased HRV in adolescents with IST. In this retrospective analysis, 15.4% of adolescents suffered from IST with a 24-h heart rate ≥ 95 bpm, predominately due to attention deficit disorder and hypertension. / Die Inadäquate Sinustachykardie (IST) ist eine häufige Erkrankung des autonomen Nervensystems bei Kindern und Erwachsenen. Die Diagnose und Therapie einer IST bei Jugendlichen ist bisher nicht genau definiert. In dieser retrospektiven Studie haben wir unsere Hypothese bezüglich autonomer Dysfunktion im Kindesalter durch die Analyse von 24-h Herzfrequenzvariabilität (HRV) bei 479 Kindern mit einem Durchschnittsalter von 13,7 ± 2,1 Jahren, die innerhalb der letzten 15 Jahre an die pädiatrische Ambulanz überwiesen wurden, untersucht. 74 Jugendliche hatten eine mittlere Herzfrequenz ≥95/min (Cut-off Werte für eine IST basieren auf der gesunden Kontrollgruppe) und hatten damit eine IST. Wir stellten fest, dass das Risiko einer IST bei Jugendlichen mit einer Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) (OR = 3,5, p < 0,001), Prä-Hypertonie (OR = 2,5, p = 0,043) und Hypertonie (OR = 2,1, p = 0,02) hoch ist; nicht signifikant erhöht bei Kindern mit Kleinwuchs (OR = 1,9, p = 0,19), chirurgisch behandelte angeborene Herzkrankheit (OR = 1,4). ,p = 0,51) und Adipositas ohne Bluthochdruck (OR = 1,4; p = 0,25); und unbedeutsam bei Jugendlichen mit Anorexia nervosa (OR = 0,3, p = 0,26) und konstitutioneller Dünnheit (OR = 0,9, p = 0,89). Eine IST war mit signifikant reduzierten HRV-Werten und erhöhten Blutdrücken assoziiert, was auf ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko hindeutet. In dieser retrospektiven Analyse litten 15,4 % der Jugendlichen an einer IST mit einer 24h HF ≥ 95 bpm hauptsächlich aufgrund einer ADHS und Hypertonie.

Mehrfach ungesättigte omega-3 Fettsäuren (n-3 PUFAs), wie Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA), schützen vor kardiovaskulären Erkrankungen, wie tödlichen Arrhythmien. In vitro Untersuchungen belegen, dass rekombinante Cytochrom P450 (CYP) Enzyme nicht nur die n-6 PUFA Arachidonsäure (AA), sondern auch die n-3 PUFAs EPA und DHA als alternative Substrate verwenden. Dabei entstehen bioaktive regio- und stereoisomere Epoxy- und Hydroxymetaboliten, CYP-Eicosanoide, die als sekundäre Botenstoffe bei der Regulation von Gefäß-, Nieren- und Herzfunktionen fungieren. Die genauen molekularen Mechanismen dieser Metabolite sind noch weitgehend unerforscht. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst der ernährungsbedingte Einfluss auf das endogene CYP-Eicosanoidprofil im Menschen untersucht. Die Ergebnisse der klinischen Studie zeigten, dass n-3 PUFAs auch in vivo alternative Substrate von CYP-Enzymen darstellen und wenn verfügbar sogar effektiver zu ihren Metaboliten umgesetzt wurden als AA. Als ein wichtiger Metabolit entsteht nach EPA/DHA-Supplementation 17,18-EEQ, welcher womöglich der eigentliche Vermittler der kardioprotektiven Effekte von n-3 PUFAs ist. Unter Verwendung eines etablierten Zellmodells mit spontan schlagenden neonatalen Rattenkardiomyozyten (NRKMs) wurde der anti-arrhythmische Effekte von 17,18-EEQ genauer untersucht. Der negativ chronotrope Effekt von EPA auf NRKMs wurde tatsächlich durch 17,18-EEQ vermittelt, insbesondere dem R,S-Enantiomer. Mittels Strukturfunktionsanalyse wurden synthetische Analoga mit gleicher Wirksamkeit wie dem 7,18-EEQ gefunden, wobei strikte strukturelle Merkmale für die biologische Funktion identifiziert wurden. Die Suche nach einem molekularen Ziel für CYP-Epoxyeicosanoide führte zu einem möglichen Rezeptorkandidaten, der hinsichtlich seiner Ligandenspezifität untersucht wurde. Dieser oder zukünftige andere Rezeptorkandidaten stellen ein mögliches neues zelluläres Ziel zur Behandlung kardialer Arrhythmien dar. / The n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA), protect from cardiovascular disease, especially from fetal arrhythmia. Moreover, in vitro studies proved that recombinant cytochrome P450 (CYP) enzymes not only accept the physiologically most important n-6 PUFA arachidonic acid (AA), but also EPA and DHA as alternative substrates, thereby generating regio- and stereospecific biologically active epoxy- and hydroxymetabolites, CYP-eicosanoids. These metabolites serve as second messengers regulating vascular, renal and cardiac function. The precise underlying molecular mechanisms are only partially understood and need further investigation. The first aim of the thesis was to show that the endogenous CYP-eicosanoid profile depends on the availability of the precursor fatty acids. The results of a clinical trial with 20 volunteers, show that n-3 PUFAs serve also in vivo as alternative CYP-dependent substrates and are even preferentially metabolized compared to AA. After EPA/DHA-supplementation 17,18 EEQ was generated as a major metabolite, potentially an important mediator of cardiovascular effects originally attributed to n-3 PUFAs. To test the anti-arrhythmic effect of EPA and 17,18-EEQ, an established cell model with neonatal rat cardiomyocytes (NRKMs) was used. The negative chronotropic effect of EPA was mimicked by 17,18-EEQ, attributed only to the R,S-enantiomer. A structure activity relationship study revealed synthetic analogs, exerting the same biological effect as 17,18-EEQ. Strict structural requirements were found for agonistic function, hinting at a specific interaction with cellular targets, like GPCRs. The search of a molecular target of CYP-eicosanoids led to a putative receptor, which was tested for ligand binding specificity. If the preliminary results on the ligand binding are confirmed in future experiments this receptor might be a novel target for the treatment of cardiac arrhythmia.

Background: Research suggests that a low omega-3 index may contribute to the low heart rate variability and the increased risk of cardiovascular morbidity and mortality in bipolar disorders. However, so far, no intervention trial with EPA and DHA has been conducted in bipolar patients attempting to increase their heart rate variability. - Methods: 119 patients with bipolar disorder according to DSM-IV were screened, with 55 euthymic bipolar patients—owing to inclusion criteria (e.g. low omega-3 index (< 6%), SDNN < 60 ms.)—being enrolled in a randomized, double-blind, 12-week parallel study design with omega-3 fatty acids (4 capsules of 530 mg EPA, 150 mg DHA) or corn oil as a placebo, in addition to usual treatment. Heart rate variability as well as the omega-3 index were measured at baseline and at the endpoint of the study. - Results: A total of 42 patients (omega-3: n = 23, corn oil: n = 19) successfully completed the study after 12 weeks. There was a significant increase in the omega-3 index (value at endpoint minus value at baseline) in the omega-3 group compared to the corn oil group (p < 0.0001). However, there was no significant difference in the change of the SDNN (value at endpoint minus value at baseline) between the treatment groups (p = 0.22). In addition, no correlation between changes in SDNN and change in the omega-3 index could be detected in the omega-3 group (correlation coefficient = 0.02, p = 0.94) or the corn oil group (correlation coefficient = − 0.11, p = 0.91). Similarly, no significant differences between corn oil and omega-3 group regarding the change of LF (p = 0.19), HF (p = 0.34) and LF/HF ratio (p = 0.84) could be demonstrated. - Conclusions: In our randomized, controlled intervention trial in euthymic bipolar patients with a low omega-3 index and reduced heart rate variability no significant effect of omega-3 fatty acids on SDNN or frequency-domain measures HF, LF and LF/HF ratio could be detected. Possible reasons include, among others, the effect of psychotropic medication present in our trial and/or the genetics of bipolar disorder itself. Further research is needed to test these hypotheses.