Proliferation und Regeneration am Myokard

Summary

Normally and after ischaemic infarction the cardiac muscle of white adult rats shows hitherto morphologically not analysed and partially unknown proliferative nuclear alterations.

• 1. Even in normal hearts of rats aged 8–24 months H³-Thymidine autoradiography reveals a small amount of labelled muscle cell nuclei and, as a rare but constant finding, dividing muscle cell nuclei.

• 2. Following ischaemic infarction chromosomal reduplication markedly increases, as shown by autoradiography. As well caryokinetic figures increase, though not to the same extent as DNA-synthetizing nuclei. Thus endomitotic polyploidization is likely to occur. Cell division never occurs. All proliferative nuclear alterations are confined to the margin of the infarcted area.

• 3. Most of the caryokinetic figures exhibit considerable alterations which may be interpreted as two not clearly separated populations, characterized by colchicine-like altered prophase and metaphase, respectively. In unaltered hearts of adult rats only the former will be found. Inhibition of caryokinesis is due to a functional insufficiency or even a lack of the achromatic apparatus. Heart muscle cells thus represent a system of cells being able to DNA-synthesis and prophase chromosomal appearance, but unable to regular nuclear and cell division.

• 4. The forms of postmitotic nuclei may be understood from the previous disturbance of mitosis. Often nuclear forms are imitated, hitherto interpretated as expression of amitosis or similar events. If heart muscle cell nuclei divide by constriction such a phenomenon might be classified as reaction-amitosis, mainly of the unequal form. A considerable amount of such nuclear forms in early postischaemic phases does, however, not appear.

• 5. In heart musculature there is — in contrast to the labile and stabile tissues — no organ-specific prevalent mitogenetic factor. Heart muscle mitosis are stimulated by an unspecific essential element only locally operating, diffused from the necrotic area and stimulating heart muscle and connective tissue cells in the same way. The lack of proliferative activity and the absence of a regulatory circuit governing cellular proliferation in heart musculature is due to an irreversible inactivation of certain genes otherwise responsible for cell proliferation.

Zusammenfassung

Der normale und infarzierte Herzmuskel erwachsener weißer Ratten zeigt bisher nach Art und Umfang unbekannte progressive Kernveränderungen.

• 1. Schon im unversehrten Herzen 8–24 Monate alter Ratten sind, wie autoradiographische Untersuchungen mit H³-Thymidin beweisen, markierte Muskelkerne, freilich in sehr geringer Zahl, und selten auch Kernteilungsfiguren regelmäßig vorhanden.

• 2. Die Chromosomenreduplikation wird dem autoradiographischen Ergebnis zufolge durch einen Infarkt kräftig gesteigert. Auch die Zahl der Karyokinesen nimmt zu, allerdings nicht im gleichen Maße wie die der DNS-synthetisierenden Kerne. Deshalb ist mit endomitotischer Polyploidisierung zu rechnen. Zellteilungen treten niemals ein. Alle Proliferationsvorgänge bleiben auf die Infarktrandzone beschränkt.

• 3. Die überwiegende Mehrzahl aller Teilungsfiguren zeigt erhebliche Störungen. Nach ihrem Aussehen lassen sie sich in zwei durch Übergänge untereinander verbundene Kollektive gliedern, in Metaphase-Störungen einerseits, Prophase-Störungen andererseits. In unversehrten Herzen erwachsener Ratten treten ausschließlich Prophase-Störungen auf. Die Hemmung der Karyokinese wird auf eine mangelhafte Ausbildung oder fehlende Anlage eines funktions-fähigen achromatischen Apparates zurückgeführt. Die Herzmuskulatur vertritt damit ein System nicht teilungsbereiter und — trotz DNS-Synthese und Chromosomenentbindung — doch nicht teilungsfähiger Zellen.

• 4. Die Formen des postmitotischen „Ruhekerns“ sind vergleichsweise monomorph, sie erklären sich zwanglos aus den vorausgehenden Teilungsstörungen. Vielfach imitieren sie solche Bilder, die bisher ausschließlich als Ausdruck der Amitose oder amitoseähnlicher Vorgänge interpretiert worden sind. Soweit Kerndurchschnürungen im Herzmuskel vorkommen, gehören sie zu den „Reaktionsamitosen“, und zwar vornehmlich zu den inaequalen Formen. Jedoch haben sie am Kernbild in den frühen Stadien des Herzinfarktes keinen erkennbaren Anteil.

• 5. Für den Herzmuskel gibt es — im Gegensatz zu den labilen und stabilen Geweben — keine organspezifischen übergeordneten mitogenetischen Faktoren. Die Mitosen der Herzmuskelzellen werden vielmehr durch unspezifische, nur lokal wirksame Proliferations-Stoffe angeregt, welche aus dem Nekrose-Bereich herausdiffundieren und gleichzeitig Bindegewebs-und Muskelzellen stimulieren. Die Proliferationsträgheit der Herzmuskulatur beruht ebenso wie das Fehlen eines die Zellvermehrung steuernden Reglerkreises auf einer irreversiblen endogenen Inaktivierung gewisser, sonst für die Zellproliferation verantwortlicher Gene.