Assessment of Hypertrophy in Myocardial Biopsies Taken During Correction of Congenital Heart Disease

Summary

Myocardial biopsies were obtained from 27 patients undergoing corrective cardiac surgery for congenital heart disease. Normal hearts of 18 autopsied patients were used as reference. The biopsy material was assessed for desoxyribonucleic acid (DNA) concentration and ploidy profile of cell nuclei in order to quantitate myocardial hypertrophy at the time of operation. DNA-concentration decreased significantly with age (r = -0.76; p < 0.001). Ploidy profile of myocardial nuclei correlated with age: the relative number of diploid nuclei decreased (r = -0.67; p < 0.001), the relative numbers of tetraploid and octoploid nuclei increased with age (r = 0.58; p < 0.01 and r = 0.77; p < 0.001 respectively). At 8 years of age the patients with congenital heart disease reached myocardial DNA-concentrations comparable with those in normal adult hearts. At higher age the patients with congenital heart disease exceeded normal adult values for myocardial DNA-concentration. These findings are interpreted to represent rapid development of hypertrophy with an early onset, reaching at 8 years of age values observed in normal adult hearts.

Quantitation of myocardial hypertrophy by DNA-concentration and ploidy profile of nuclei may offer a means to explain some of the factors of influence on the outcome of corrective cardiac surgery for congenital heart disease in relation to its üming. Our data stress the need for preventing irreversible myocardial damage by timely (surgical) therapy.

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde versucht, eine Beziehung zwischen der myokardialen DNA-Konzentration und dem Ploidieprofil der myokardialen Zellkerne auf der einen Seite und dem Alter, in dem eine operative Korrektur der kongenitalen Vitien erfolgte auf der anderen Seite, herzustellen. Unser Ziel war es, den Einfluß der Hypertrophie auf die Ergebnisse der chirurgischen Therapie in Relation zu ihrem Zeitpunkt deutlich zu machen.

Aus diesem Grund wurden Myokardbiopsien von 27 Patienten, die wegen eines kongenitalen Vitiums operiert wurden, auf ihren Gehalt an Desoxiribonukleinsäure (DNA) und das Ploidieprofil ihrer Zellkerne hin untersucht. Die Diagnose einer rechts- oder linksventrikulären Hypertrophie wurde anhand einer Röntgenthoraxaufnahme, eines EKG's und eines Echokardiogramms gestellt. Die Biopsieentnahme erfolgte aus dem rechtsventrikulären Ausflußtrakt. Als Kontrollgruppe dienten 18 autopsierte Patienten, die an nicht kardialen Ursachen gestorben waren. Bei ihnen wurden die Biopsien aus dem linken Ventrikel oder dem interventrikulären Septum entnommen.

Die Ergebnisse zeigen, daß die DNA-Konzentration mit dem Alter abfällt. Das Ploidieprofil der Myokardzellkerne korrelierte hingegen mit dem Alter: die Anzahl der diploiden Zellkerne fiel, die Anzahl der tetra- bzw. octo-ploiden Zellkerne stieg mit ihm. Im Alter von 8 Jahren erreichten die Patienten mit kongenitalen Vitien die DNA-Konzentrationen von herzgesunden Erwachsenen. Ab diesem Alter übersteigt dann die myokardiale DNA-Konzentration der Kinder mit kongenitalen Vitien diejenige von herzgesunden Erwachsenen. Diese Befunde betrachten wir als Zeichen einer früh einsetzenden schnellen Entwicklung der Hypertrophie, die bereits mit 8 Jahren Werte zeigt, die bei Herzgesunden erst im erwachsenen Alter erreicht werden.

Die Quantifizierung der myokardialen Hypertrophie durch die DNA-Konzentration und das Ploidieprofil der Zellkerne kann vielleicht dazu beitragen, einige Faktoren zu erklären, die einen Einflußauf die Ergebnisse der korrektiven Herzchirurgie kongenitaler Vitien in Relation zum Zeitpunkt der chirurgischen Intervention haben. Unsere Untersuchungen unterstreichen die Notwendigkeit einer rechtzeitigen chirurgischen Therapie, wenn möglich vor dem 8. Lebensjahr, um irreversible Myokardschäden zu vermeiden.

Key words

Hypertrophy - Nuclear ploidy - Desoxyribonucleic acid concentration - Congenital heart disease