Untersuchungen zur Überlebenszeit des ischämischen Herzens in ihrer Bedeutung für die offene Herzchirurgie*

Zusammenfassung

Am isolierten Kaninchenherzen wurden die Überlebenszeit und Strukturänderungen in ihrer Abhängigkeit vom Energiestoffwechsel unter definierten Temperaturbedingungen untersucht. Nach Behandlung mit Persantin waren die Überlebenszeiten im Vergleich mit den Kontrollen deutlich verlängert. Trotz der unterschiedlich langen Überlebenszeiten waren die ATP-Endkonzentrationen der Persantin- und Kontrollgruppe fast gleich hoch. Lichtmikroskopisch fanden sich eine unscharfe Konturierung und Schwellung der Muskelfasern. Stellenweise waren ganze Fasern oder nur Faserabschnitte homogenisiert und vakuolig verändert. Entsprechend waren elektronenmikroskopisch eine Aufhellung und Verbreiterung der interfibrillären Räume, Schwund von Myofilamenten und feine Vakuolenbildungen in den Mitochondrien als Zeichen der beginnenden Einwässerung infolge der Ischämie sichtbar. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß die Energie zur Aufrechterhaltung der Integrität der Zellstrukturen in direkter Beziehung zur Kontraktionsenergie steht. Aus der korrelierten Bewertung der Befunde ergibt sich die Überlebenszeit als ein wertvolles Kriterium für die Beurteilung der zulässigen Ischämiedauer bei Operationen in künstlicher Blutleere des offenen Herzens. Der günstige Effekt von Persantin auf die ATP-Synthese scheint von Nutzen für die Verlängerung der Überlebenszeit und Erholungsfähigkeit des Herzens in der postoperativen Phase zu sein.

Summary

Survival time and structural changes of the isolated rabbit heart and their dependance on energy metabolism under defined temperature conditions were studied. Subsequent to treatment with Persantin the survival times were definitely prolonged when compared with those of a control group, but the ATP-endconcentrations were nearly identical in both groups. Light microscopy demonstrated poor delineation and swelling of the muscle fibers. In some places whole fibers or fragments of fibers were homogenized and vacuolized. Correspondingly, electron microscopy showed translucency and broadening of the interfibrillous spaces, loss of myofilaments and formation of fine vacuoles in the mitochondria indicating the onset of hydration due to ischaemia. These results suggest that the energy for maintaining the integrity of cellular structures is directly related to contractile energy. Correlated evaluation of the findings indicates the survival time to be a valuable criterion in the assessment of the permissible duration of ischaemia in induced cardiac arrest during operations on the open heart. The favourable effect of Persantin on ATP-synthesis seems to be useful for prolonging the survival time and capacity for recovery of the heart during the postoperative phase.

This study was carried out with the assistance of Mr. A. THIEL, Miss. V. Fehr and Miss. U. KRUEGER from the Department of Research in Electron Microscopy of the Free University, Berlin (Director: Prof. Dr. W. SCHWARZ). The author is indebted to Prof. K. FREUDENBERG for his help in the statistical analysis of the results.

Résumé

Nous avons étudié le temps de survie chez des coeurs isolés de lapin ainsi que les changements de structure en relation avec les échanges d'énergie pour des conditions bien définies de temperature.

Après un traitement à la persantine le temps de survie, en comparaison avec un groupe de contrôle, se marque nettement, bien que les ≪A T P endoconcentrations≫ soient presque identiques. A l'examen microscopique, les fibres musculaires ont un tracé pauvre et sont tuméfiées. A certains endroits les fibres musculaires sont partiellement ou totalement homogénisées. On y trouve de tres nombreuses vacuoles. Au microscope électronique également, les espaces intercellulaires sont transparents et espacés. Nous y remarquons une disparition des myofilaments et une formation de fines vacuoles dans les mitochondries. Ce qui signifie un envahissement d'eau du à l'ischémie. Les résultais montrent clairement que l'énergie pour le maintien de l'intégrité de la structure cellulaire est en relation directe avec les possibilités énergétiques de contraction. L'évaluation controlée de l'état des fibres musculaires permet d'estimer le temps de survie. C'est un excellent critére pour juger la durée d'ischémie tolérée lors d'operation à coeur ouvert avec arret circulatoire contrôlé.

L'effet favorable de la persantine et de l'ATP synthétique semble être de grande utilité pour prolonger le temps de survie et pour recouvrir la possibilité de récupération d'un coeur pendant la phase postopératoie.