Über die Entwicklung der Arbeits- und Erregungsleitungsmuskulatur des Herzens von Ratte und Meerschweinchen

Summary

The present study deals with the chemodifferentiation of the cardiac muscle in rats (215 animals) and Guinea pigs (180 animals). The results obtained are compared with the morphological differentiation and the functional development, as determined by electrophysiological methods. Finally, the development of the cardiac muscle is compared with the development of the conducting system. Fundamentally the development as such is the same in rats and Guinea pigs; however, there are striking differences as far as the schedule for the development is concerned. In rats, important steps in the development of the heart take place after birth, where as in Guinea pigs the development is terminated at approximately the time of birth. In the early embryonic stages the cardiac muscle has a high content of glycogen, but it is poor in enzymes of the oxidative metabolism (succinate dehydrogenase, cytochrome oxidase) and β-hydroxibutyricaciddehydrogenase. There are no capillaries. Approximately from the 12th embryonic day onwards a decrease of the glycogen content is observed in the cardiac muscle of rats. The first layers to undergo this change are the subepicardial layers. From there it progresses to the innermost layers. The activity of the respiratory enzymes and the number of the capillaries increases in the areas where the glycogen content is now relatively low. On principle the chemodifferentiation of the ventricular mucsle progresses always from the outermost to the innermost layer. The structural development of the cells of the cardiac muscle goes parallel with it; at the same time changes in the permeability of the membranes of cardiac muscle cells are demonstrable by electro-physiological methods. According to light microscopical findings the development in rats is terminated in the middle of the second week of life, according to histochemical findings in the 4th week of life, electrophysiologically after the 31st day of life. It seems to be a rule that apart from the early embryonic stages the auricular muscle is richer in glycogen and poorer in respiratory enzymes than the ventricular muscle. The conducting system has a separate pattern of development. The initial form of the atrioventricular system is the atrio-ventricular muscular ring. From there specific fibres penetrate into the ventricular musculature. Histochemically they are a priori different from the cardiac muscle.

Zusammenfassung

Die Chemodifferenzierung der Herzmuskulatur von Ratte (215 Tiere) und Meerschweinchen (180 Tiere) wird untersucht und zur Morphodifferenzierung und elektrophysiologisch nachweisbaren Funktionsentwicklung in Beziehung gesetzt. Ferner wird die Entwicklung der Arbeitsmuskulatur mit der des Reizleitungssystems verglichen. Prinzipiell verhält sich die Herzentwicklung bei Ratte und Meerschweinchen ähnlich, doch bestehen erhebliche Unterschiede im Terminplan der Entwicklung. Bei der Ratte erfolgen wesentliche Schritte der Herzentwicklung nach der Geburt, beim Meerschweinchen ist die Entwicklung etwa zur Zeit der Geburt abgeschlossen. In der frühen Embryonalzeit ist die Herzmuskulatur reich an Glykogen, aber arm an Enzymen des oxidativen Stoffwechsels (Bernsteinsäuredehydrogenase, Cytochromoxidase) und β-Hydroxibuttersäuredehydrogenase. Kapillaren fehlen. Dann — bei der Ratte etwa ab 12. Embryonaltag — beginnt der Glykogenbestand der Arbeitsmuskulatur abzunehmen. Zunächst werden die subepikardial gelegenen Schichten betroffen. Von hier schreitet die Glykogenverminderung nach innen fort. In den glykogenarm gewordenen Zonen vermehrt sich der Bestand an Atmungsfermenten und Kapillaren. Die Chemodifferenzierung in der Kammermuskulatur erfolgt grundsätzlich von außen nach innen. Parallel hierzu verläuft die Strukturentwicklung der Herzmuskelzellen und es kommt zu elektrophysiologisch nachgewiesenen Änderungen in der Permeabilität der Herzmuskelzellmembranen. Abgeschlossen ist die Entwicklung bei der Ratte nach färberisch-lichtmikroskopischen Befunden in der Mitte der 2. Lebenswoche, nach histochemischen Befunden in der 4. Lebenswoche, nach Maßgabe elektrophysiologischer Beobachtungen nach dem 31. Lebenstag. Die Vorhofmuskulatur ist mit Ausnahme frühembryonaler Stadien stets reicher an Glykogen und ärmer an Atmungsfermenten als die Kammermuskulatur. — Das Reizleitungssystem durchläuft eine eigene Entwicklung. Ursprungsgewebe für das Atrioventricularsystem ist der atrioventriculäre Muskelring. Von hieraus wachsen spezifische Fasern in die Kammermuskulatur vor. Sie unterscheiden sich histochemisch von vornherein von der Arbeitsmuskulatur.