Relationship Between the High-energy Phosphate Content and Various Left Ventricular Functional Parameters of the Normal and Hypertrophied Heart After Global Ischemia and Reperfusion

Summary

Using an isolated rat heart preparation (Langendorff perfusion, perfusion pressure 100 cm H₂O) the correlation between the highenergy phosphate content and various left ventricular (lv) functional parameters of the hypertrophied heart (spontaneous hypertensive rats lv/body weight ratio 3.6 ± 0.5 × 10^-3) was determined after normo- (30 min) and hypothermic (25 °C, 120 min) cardioplegic arrest and reperfusion, and compared with normal hearts (Wistar rats lv/body weight ratio 2.0 ± 0.3 × 10^-3). St. Thomas Hospital solution was used as the cardioplegic agent.

Before ischemia hypertrophied hearts had a signiflcantly higher developed left ventricular pressure, pressure rate product and dp/dt_max, but a signiflcantly lower ATP and total adenine nucleotide content.

Irrespective of the mode and temperature of cardiac arrest there was a strong correlation both for normal and for hypertrophied hearts between the high-energy phosphate content expressed as ATP, total adenine nucleotides or the “energy charge” and the left ventricular functional parameters pressure rate product and dp/dt_max. The correlation coefflcient ranged from 0.80 to 0.89 and was highest when the ATP content was plotted against pressure rate product (r = 0.89). There was a different slope for normal and hypertrophied hearts with a steeper decline of the left ventricular function in hypertrophied hearts for any given reduction of the myocardial adenine nucleotide content.

Our results indicate that a similar reduction of the ATP or total adenine nucleotide content in both the normal and hypertrophied heart reduces left ventricular function to a greater degree in the hypertrophied heart.

Zusammenfassung

Unter Verwendung eines isolierten Ratten-Herz-Präparates (Langendorff-Perfusion, Perfusionsdruck 100 cm H₂O) wurde die Bezie hung zwischen dem energiereichen Phosphatgehalt und verschiedenen linksventrikulären Funktionsparametern nach normo- und hypothermer Ischämie und Reperfusion in hypertrophierten Herzen (SHR LV/KG Index 3,6 ± 0.5 × 10^-3) untersucht und mit normalen Herzen verglichen (Wistar LV/KG Index 2,0 ± 0,3 × 10^-3). Als Kardioplegie wurde die St.-Thomas-Hospital-Lösung verwendet.

Vor Ischämie hatten hypertrophierte Herzen, verglichen mit normalen Herzen einen signifikant höheren linksventrikulären Druck, +dp/dt und Druck-Frequenz-Produkt bei signifikant niedrigerem ATP und gesamt Adenin-Nukleotid-Gehalt. Unabhängig von der Art des angewandten Herzstillstandes und der Temperatur wurde getrennt für normale und hypertrophierte Herzen eine enge Korrelation zwischen dem energiereichen Phosphatgehalt (ATP, gesamt Adenin-Nukleotid-Gehalt, “energy charge”) und den linksventrikulären Funktionsparametern Druck-Frequenz-Produkt und +dp/dt gefunden. Der Korrelationskoeffizient r war am größten, wenn der ATP-Gehalt mit dem Druck-Frequenz-Produkt in Beziehung gesetzt wurde (r = 0.89).

Eine schwächere Korrelation ergab das ATP/ADP-Verhältnis zu den linksventrikulären Funktionsparametern (r zwichen 0,67 und 0,79). Ähnlich schwach war die Korrelation zwischen den gemessenen biochemischen Parametern und der diastolischen Ventrikelfunktion gemessen als -dp/dt (r zwischen 0,63 und 0,79). Hypertrophierte Herzen zeigten eine höhere Steigung der Regressionsgeraden und damit eine stärkere Schwankung der linksventrikulären Funktion bei einer vorgegebenen Änderung des myokardialen Adenin-Nukleotid-Gehalts. Aufgrund dieser Ergebnisse läßt sich schließen, daß die gleiche Verminderung des myokardialen ATP- bzw. Adenin-Nukleotid-Gehalts in normalen und hypertrophierten Herzen die linksventrikuläre Funktion im hypertrophierten Herzen stärker beeinträchtigt.

Key words

Myocardial ischemia - Ventricular hypertrophy - St. Thomas Hospital Solution cardioplegia - Postischemic ventricular function - Postischemic high-energy phosphate content