Summary
In a previous study it was demonstrated that isolated atria of guinea pigs could be preserved with a survival rate of 100% at 6° C up to seven days after pretreatment with reserpine using the xenon-conservation technique (Breithardt et al., 1972). It was therefore of interest to see how energetic and morphological conditions might be influenced by the reserpine treatment prior to preservation. Biochemical and electron microscopic studies of the myocardial tissues (i.e. papillary muscle and ventricular strips) of control animals were compared with those of guinea pigs after treatment with reserpine. A third group of animals deprived of food was necessary because of the loss in weight caused by the three day-treatment with reserpine. After reserpine treatment the glycogen content of atria increases from 3,54±0,26 to 7,90±0.98 μMol/100 mg w.w. and of ventricular muscle from 1,77 ±0,5 to 5,50 ±0,6 μMol/100 mg w.w., whereas no change could be observed during starvation. The control level of the lipid content is considerably higher in ventricular muscle (2,93 mg/100 w.w.) compared with the atria (1,46 mg/100 mg w.w.). The total lipids increase markedly in atria as well as in ventricular strips both after reserpine treatment and during starvation. Significant differences are found between atria (starvation : 2,24 mg lipid/ 100 mg w.w., reserpine 2,56 mg lipid/100 mg w.w.) and ventricular muscle (starvation: 4,84 mg lipid/100 mg w.w., reserpine 4,71 mg lipid/100 mg w.w.). In contrast the normal glycogen content of the atria is higher than in ventricular muscle. The increase of total lipids is caused primarily by the increase of the triglycéride fraction in both groups during starvation (atria: +480%; ventricular muscle: +450%) as well as after reserpine treatment (atria: + 480%; ventricular muscle: +730%). These data are in agreement with the electron microscopic pictures, where numerous small fat spots dispersed throughout the entire cells could be seen. The cholesterin content remains unchanged.
In addition to the high increase of triglyceride in atria and ventricular strips a significant rise of phospholipids (atria: +57%, ventricular: +64%) was seen after reserpine treatment but not during starvation. A morphological equivalent was not observed.
The possible significance of the increased lipid and glycogen content as substrates for energy supply, as well as the increased phospholipid fraction for “membrane protection”, after reserpine treatment is discussed especially with regard to organ preservation of substantial duration.
Zusammenfassung
Ausgehend von früheren gemeinsamen Untersuchungen an spontan-schlagenden isolierten Herzvorhöfen von Meerschweinchen bei denen nach Vorbehandlung mit Reserpin die höchste Überlebensrate im Xenon-Konservierungsverfahren bei 6° C nach 7 Tagen erzielt worden war, wurden vergleichende biochemische und elektronenmikroskopische Untersuchungen sowohl an Herzvorhöfen, wie an Ventrikelstreifen bzw. Papillarmuskeln von Meerschweinchen über die energetische und morphologische Ausgangslagevor Konservierung an Kontrolltieren nach Reserpinvorbehandlung (3 Tage 2,5 mg/kg i.p., 4. Tag 5 mg/kg 2 h vor Tötung) unddan einer Vergleichsgruppe mit Nahrungskarenz durchgeführt. Es sollte dabei geklärt werden, inwieweit Unterschiede zwischen Vorhof und Ventrikelmuskulatur bestehen. Nach Reserpinvorbehandlung steigt der Glykogengehalt in Herzvorhöfen von 3,54±0,26 auf 7,90±0,98 μMol/100 mg Fg. in der Kammermuskulatur von 1,77 + 0,5 auf 5,50±0,6 μMol/100 mg Fg. an. Bei Hunger ändert sich dagegen der Glykogengehalt von Vorhof und Kammer während des Beobachtungszeitraums nicht. Die Gesamtlipide nehmen in den Herzvorhöfen wie in der Kammer bei der Reserpingruppe wie auch unter Nahrungskarenz beträchtlich zu, wobei biochemisch wie auch elektronenmikroskopisch deutlich qualitative Unterschiede zwischen Vorhof (Hunger : 2,24 mg Lipid/ 100 mg Fg., Reserpin: 2,56 mg Lipid/100 mg Fg.) und Kammer (Hunger: 4,84 mg Lipid/100 mg Fg., Reserpin: 4,71 mg Lipid/100 mg Fg.) bestehen. Der normale Ausgangswert der Lipidgehalte liegt in der Ventrikelmuskulatur (2,93 mg/100 Fg.) gegenüber den Vorhöfen (1,46 mg/100 mg Fg.) beträchtlich höher. Umgekehrt ist der Normalglykogengehalt der Vorhöfe höher als in der Ventrikelmuskulatur. Die Erhöhung der Lipidgehalte beruht vor allem auf der Erhöhung der Triglyceridfraktion sowohl bei Hunger (Vorhof: + 480%, Ventrikel: +450%) wie bei Reserpinvorbehandlung (Vorhof: +480%, Ventrikel: +730%), die sich morphologisch als feintropfige Verfettung erweist, während Cholesterin unverändert bleibt. Zusätzlich zu dem hohen Anstieg der Triglyceride kommt es nach Reserpinbehandlung in Vorhof und Kammer zu einer signifikanten Erhöhung der Phospholipide (Vorhof: + 57%, Ventrikel: +64%), welche bei Nahrungskarenz nicht auftritt. Ein morphologisches Äquivalent ist dafür nicht zu beobachten.
Die mögliche Bedeutung der erhöhten Lipid- und Glykogengehalte als Energiespeicher sowie des erhöhten Phospholipidanteils für einen „Membranschutz“ nach Reserpinvorbehandlung für die Organkonservierung und Funktionserhaltung wird diskutiert.
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Literatur
Adams, H.R., Smookler, H.H., Clarke, D.E., Jandayala, B.S., Dixit, B.N., Ertel, R.J., Buckley, J.P.: Clinicopathological effects of chronic reserpine administration in mongrel dogs. J. Pharmac. Sci.60, 1134–1139 (1971)
Balzer, H., Palm, D.: Über den Mechanismus der Wirkung des Reserpins auf den Glykogengehalt der Organe. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch.243 65–84 (1962)
Breithardt, G., Herold, R., Knieriem, H.-J., Schuier, F.J., Siess, M.: Vergleichende morphologische und funktioneile Untersuchungen am überlebenden Meerschweinchenvorhof. Verh. Dtsch. Ges. Kreislaufforsch.37, 267–275 (1971)
Breithardt, G., Knieriem, H.-J., Schuier, F.J., Herold, R., Hischebeth, G., Siess, M.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen des Meerschweinchenvorhofs nach Konservierung mit verschiedenen Gasen und Gasgemischen. Virch. Arch. Abt. B Zellpath.10, 210–228 (1972)
Carrier, O., Jurevics, H.A.: The role of Calcium in “nonspecific” supersensitivity of vascular muscle. J. Pharmac. exp. Ther.184, 81 -94 (1973)
Dallmeier, R., Jäger, H.J., Itzel, E., Siess, M.: Die unterschiedliche Beteiligung von Lipiden und Glykogen am Energiestoffwechsel des isolierten, spontanschlagenden Meerschweinchenherzvorhofes unter Einwirkung von Pharmaka. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch. Pharmak.266, 4/5, 312 (1970)
Hagopian, M., Gershon, M.D., Nunez, E.A.: Ultrastructural changes in muscle cells after administration of reserpine, parachlorophenylalanine, or 6-hydroxydopamine. The relations of the changes to depletion of serotonin or norepinephrine. Lab. Invest.29, 562–569 (1973)
Haugard, M., Hess, M.E.: The influence of catecholamines on heart function and phosphorylase activity. Pharmacological Rev.18, 1, 197–203 (1966)
Herold, R.: Der isolierte spontanschlagende Meerschweinchenherzvorhof als Testobjekt zur Prüfung von hypothermen und hyperbaren Konservierungsverfahren in verschiedenen Gasgemischen. Medizinische Inauguraldissertation, Marburg 1971
Hischebeth, H.-G.: Das Überleben von isolierten spontanschlagenden Meerschweinchenherzvorhöfen bei Hypothermie in isound hyperbaren Gasgemischen. Medizinische Inauguraldissertation, Marburg 1972
Itzel, W.: Die Beteiligung des Glykogens am Energieumsatz isolierter spontanschlagender Herzvorhöfe in Abhängigkeit von exogenen Substraten und nach Einwirkung von Adrenalin. Medizinische Inauguraldissertation, Marburg 1969
Iwayama, T., Fleming, W., Burnstock, G.: Ultrastructure of mitochondria in atrial muscle associated with depression and supersensivity produced by reserpine. J. Pharmacol. exp. Ther.184, 95–105 (1973)
Jellinek, M., Kaye, M.P., Nigh, C.A., Cooper, T.: Alterations in chemical composition of canine heart after sympathetic denervation. Am. J. Physiol.206, 971–974 (1964)
Kalsner, S., Nickerson, M.: Effects of reserpine on the disposition of sympathomimetic amines in vascular tissue. Br. J. Pharmac.35, 394–405 (1969)
Meessen, H.: Strukturelle Veränderungen bei Herzstillstand und Herzstillegung. Verh. Dtsch. Ges. Kreislaufforsch.30, 34–40 (1964)
Meessen, H.: Comparative morphological and functional investigations of the surviving atrium of the guinea pig. Cardiology56, 357–359 (1971/72)
Nielsen, K.C., Owman, C.: Difference in cardiac adrenergic innervation between hibernating and non-hibernating mammals. Acta Physiol. Scand., Supp.316, 1–30 (1968)
Poche, R.: Elektronenmikroskopische Untersuchungen zur Morphologie des Herzmuskels vom Siebenschläfer während des aktiven und lethargischen Zustandes. Z. Zellforsch.50, 332–360 (1959)
Poche, R.: Zur submikroskopischen Morphologie der Herzmuskelverfettung. Klin. Wschr.38, 246–247 (1960)
Siess, M., Glömme, H.-E.: Die Decarboxylierungsgeschwindigkeit von14C-Glucose und14C-Hexanoat im isolierten Meerschweinchenvorhof in Abhängigkeit von der extrazellulären Substratkonzentration, ihrer Konkurrenz sowie der direkten Einwirkung von Pharmaka. Arzneimittelforschung (Drug Res.)18, 1357 (1968)
Siess, M., Keller, HJ., Schare, E., Geissler, J.: The continuous and simultaneous measurement of O2-consumption rate of decarboxylation of14C-substrates and the performance of spontaneously beating heart atria of guinea pig. J. Mol. Cell. Cardiol.1, 261 (1970)
Siess, M., Mensing, HJ., Kastner, F.: The antagonism between β-receptor blocking agents and quabain on metabolism and efficiency of performance in atria of reserpinized guinea pigs. 5. International Congress on Pharmacology, San Francisco, 1972 Abstracts p. 213 (1276)
Siess, M., Müller, K., Peter, U.: Die kontinuierliche Messung der Decarboxylierungsgeschwindigkeit14C-markierter Substrate des Fettund Kohlehydratstoffwechsels in isolierten Meerschweinchenherzvorhöfen unter gleichzeitiger Bestimmung der Kontraktionsleistung zur Prüfung herzwirksamer Agentien. Drug Res.18, 1245–1255 (1968)
Shih-Chien Sun, Sohal, R.S., Colcolough, H., Burch, G.E.: Histochemical and electron microscopic studies of the effects of reserpine on the heart muscle of mice. J. Pharmacol. Exp. Ther.161, 210–221 (1968)
Sperry, W.M., Brand, C.F.: The determination of total lipids in blood serum. J. Biol. Chem.213, 69 (1955)
Wilcken, D.E.L., Brender, D., Shorey, C.D., MacDonald, G.J.: Reserpine: effect on structure of heart muscle. Science157, 1332–1334 (1967)
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Süßkand, K., Meessen, H., Schuier, F.J. et al. Vergleichende morphologische und biochemische Untersuchungen von überlebenden Vorhöfen und Papillarmuskeln des Herzens von Meerschweinchen, unbehandelt, nach Gaben von Reserpin und nach Hunger. Virchows Arch. B Cell Path. 26, 73–92 (1978). https://doi.org/10.1007/BF02889536
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