Summary
The possibility of an acceleration of the slow post-anaerobic restoration of the myocardial adenine nucleotides by a continuous supply of substrates which might be of importance for the synthesis of nucleotides has been investigated in the rabbit heartin vivo. Anaerobic load consisted of a series of 4 successive periods of asphyxia (1×3 min and 3×2.5 min) with recovery intervals of 10 min duration. After termination of the rapid metabolic recovery processes in the myocardium, substrate containing solutions or 0.9% NaCl were infused into the v. cava sup. or into the left atrium during a period of post-asphyctic recovery of up to 5 h duration. Infusion of substrates of thede novo-synthesis of the purine ring containing glycine (6 μmol/min), glutamine (6 μmol/min), aspartic acid (6 μmol/min), folic acid (2 μmol/min), formic acid (0.04 μmol/min), oxalo-acetic acid (6 μmol/min) and ribose (12 μmol/min) and infusion of adenine plus ribose (0.6 or 12 μmol/min plus 12 μmol/min) or of inosine (20 μmol/min) did not result in an increased restoration of myocardial adenine nucleotides; this negative results may be caused by a lack of activated ribose and by a deficiency of necessary enzymes in the rabbit myocardium. The infusion of adenosine (7.5 μmol/min) caused a marked acceleration of the post-asphyctic restoration of the myocardial adenine nucleotides and an increase of about 35–39% in the myocardial tissue level of ATP and of the sum of adenine nucleotides.
Zusammenfassung
Die Möglichkeit einer Beschleunigung der langsamen postanaeroben Erholung im Status der myokardialen Adeninnucleotide durch ein methodisch einfach durchführbares kontinuierliches Angebot von Substraten, die zum Aufbau von Nucleotiden bedeutungsvoll sein könnten, wurde unterin vivo-Bedingungen am Herzen des Kaninchens anhand von Bestimmungen der Gewebsgehalte von Metaboliten und Substraten des Adenylsäure-Phosphokreatin-Systems und des Glykolysecyclus geprüft. Als anaerobe Belastung diente eine Serie von 4 Asphyxien von 1 mal 3 min und 3 mal 2,5 min Dauer mit zwischenzeitlichen Erholungspausen von 10 min Dauer. Nach Abschluß der raschen Erholungsvorgänge im Herzstoffwechsel wurden die Substrate oder physiologische NaCl-Lösung bis zu einer post-asphyktischen Erholungsdauer von 5 Std in die V. cava sup. oder in das linke Herzohr infundiert. Die Infusion von Bausteinen zurde novo-Synthese des Purinkörpers mit Glycin (6 μmol/min), Glutamin (6 μmol/min), Asparaginsäure (6 μmol/min), Folsäure (2 μmol/min), Ameisensäure (0.04 μmol/min), Oxalessigsäure (6 μmol/min) und Ribose (12 μmol/min) und die Infusion von Adenin+Ribose (0.6 bzw. 12 μmol/min+12 μmol/min) und von Inosin (20 μmol/min) resultierte nicht in einem beschleunigten Wiederaufbau der myokardialen Adeninnucleotide; die Ursache wird in einem Mangel an aktivierter Ribose und im Fehlen notwendiger Enzyme im Kaninchenherzmuskel gesehen. Das Angebot von Adenosin (7,5 μmol/min) resultierte in einer starken Beschleunigung des post-asphyktischen Wiederaufbaus der Adeninnucleotide und in einer Erhöhung des ATP-Gehaltes und der Summe der Adeninnucleotide um 35 bzw. 39% über die Norm.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
Literatur
Baer, H. P., Drummond, G. I.: Catabolism of adenine nucleotides by the isolated perfused rat heart. Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.)127, 33 (1968).
Bassenge, E., Schott, A., Walter, P., Doutheil, U.: Energiereiche Phosphate in verschiedenen Schichten des Myokards bei Unterperfusion des Coronarsystems. Pflügers Arch. ges. Physiol.300, R 54 (1968).
Benson, E. S., Evans, G. T., Hallaway, B. E., Phibbs, C., Freier, E. F.: Myocardial creatine phosphate and nucleotides in anoxic cardiac arrest and recovery. Amer. J. Physiol.201, 687 (1961).
Berne, R. M.: Cardiac nucleotides in hypoxia: possible role in regulation of coronary blood flow. Amer. J. Physiol.204, 317 (1963).
Buchanan, J. M., Levenberg, B., Flaks, J. G., Glander, J. A.: In: W. D. Mc. Elroy and H. B. Glass: A symposium on amino acid metabolism. Baltimore: John Hopkins Press 1955.
Busch, E. W., Habel, G., Wichert, P. v.: Restitution von Adenosinphosphaten im Lebergewebe während der Wiederdurchblutung nach ischämischen Belastungen bis zu 5 Std Dauer. Biochem. Z.341, 85 (1964).
Caputto, R.: The enzymatic synthesis of adenylic acid; adenosinekinase. J. biol. Chem.189, 801 (1951).
Coffman, J. D., Lewis, F. B., Gregg, D. E.: Effect of prolonged periods of anoxia on atrioventricular conduction and cardiac muscle. Circulat. Res.8, 649 (1960).
Davey, C. L.: The amination of inosine monophosphate in skeletal muscle. Arch. Biochem.95, 296 (1961).
Döring, H. J., Kammermeier, H.: Das Verhalten der energiereichen Phosphor-Verbindungen des Myocards bei unterschiedlichen Belastungsformen sowie bei verschiedenen Arten experimenteller Insuffizienz am Herz-Lungen-Präparat. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch.27, 227 (1961).
Ellis, D. B., Scholefield, P. G.: The effects of adenine and glucose on synthesis of nucleotides by Ehrlich ascites carcinoma cells in vitro. Canad. J. Biochem.40, 343 (1962).
Flaks, J. G., Erwin, M. J., Buchanan, J. M.: Biosynthesis of the purines. XVI. The synthesis of adenosine 5′-phosphate and 5-amino-4-imidazolecarboxamide ribotide by a nucleotide pyrophosphorylase. J. biol. Chem.228, 201 (1957).
Fleckenstein, A., Janke, J., Gerlach, E.: Konzentration und Turnover der energiereichen Phosphate des Herzens nach Studien mit Papierchromatographie und Radiophosphor. Klin. Wschr.37, 451 (1959).
Gerlach, E., Deuticke, B.: Bildung und Bedeutung von Adenosin in dem durch Sauerstoffmangel geschädigten Herzmuskel unter dem Einfluß von 2,6-Bis-(diaethanolamino)-4,8-dipiperidino-pyrimido-(5,4-d)pyrimidin. Arzneimittel-Forsch.13, 48 (1963).
—— Dreisbach, R. H.: Stoffwechsel von Adenin-Nucleotiden in Nierenschnitten unter verschiedenen experimentellen Bedingungen und während post-anoxischer Erholung. Pflügers Arch. ges. Physiol.284, 213 (1965).
— Pechan, I., Marko, P., Trendelenburg, Ch., Kammermeier, H.: Syntheseraten von Adeninnucleotiden, Ribonucleinsäuren und Proteinen im Herzen sowie in Nieren- und Gehirnschnitten während post-anoxischer Erholung. Pflügers Arch. ges. Physiol.300, R 12 (1968).
Goldthwait, D.: Mechanisms of synthesis of purine nucleotides in heart muscle extracts. J. clin. Invest.36, 1572 (1957).
Goldwasser, E.: The enzymatic conversion of adenine to adenosine phosphates. Biochim. biophys. Acta (Amst.)13, 341 (1954).
Gotto, A. M., Meikle, A. W., Touster, O.: Nucleoside metabolism in Ehrlich ascites tumor cells: Phosphorolysis of purine nucleosides. Biochim. biophys. Acta (Amst.)80, 552 (1964).
Greenberg, G. R.: Role of folic acid derivates in purine biosynthesis. Fed. Proc.13, 745 (1954).
Harbers, E.: Die Nucleinsäuren. Stuttgart: G. Thieme 1964.
Harrington, H.: Effect of glucose and various nucleosides on purine synthesis by Ehrlich ascites tumor cells in vitro. J. biol. Chem.233, 1190 (1958).
Henderson, J. F., Khoo, M. K. Y.: Availability of 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate for ribonucleotide synthesis in Ehrlich ascites tumor cells in vitro. J. biol. Chem.240, 2358 (1965).
—, Le Page, G. A.: Purine biosynthesis de novo in mouse tissues and a mouse tumor. J. biol. Chem.234, 2364 (1959).
Hinzen, D. H., Isselhard, W., Mäurer, W., Geppert, E.: Einfluß verschiedener Substrate auf die post-asphyktische Nucleotidresynthese im Kaninchenherzen in vivo. Pflügers Arch.307, 21 (1969).
Hochrein, H., Döring, H. J.: Die energiereichen Phosphate des Myocards bei Variation der Belastungsbedingungen. Versuche am Herz-Lungen-Präparat des Meerschweinchens. Pflügers Arch. ges. Physiol.271, 548 (1960).
Hoffmann, P. C., Okita, G. T.: Penetration of ATP into the myocardium. Proc. Soc. exp. Biol. (N. Y.)119, 573 (1965).
Isselhard, W.: Vergleich des Herzstoffwechsels bei verschiedenen Methoden des künstlichen Herzstillstandes und bei anschließender Reperfusion mit Untersuchungen über die Beeinträchtigung der extrakorporalen Perfusion durch Blutveränderungen, ihre Entstehungsbedingungen und Beseitigung. Habilitationsschrift, Köln 1964.
—: Maßnahmen zur Verbesserung der Erholung des Herzens nach Anaerobiose. Langenbecks Arch. klin. Chir.319, 665 (1967).
—: Effect of prenylamine on the metabolic state in various organs and on cardiac function. Biochim. appl. 14 Suppl. 1, 345 (1968).
—: Einfluß von Prenylamin auf Herz- und Gehirnstoffwechsel und auf die Myokardfunktion. In: K. Moser u. A. Lujf: Beta-Rezeptorenblockade in Klinik und Experiment, S. 87. Wien: Verlag Brüder Hollinek 1968
—: Metabolism and function of the heart during acute asphyxia and in post-asphyxial recovery. In: Aspects of resuscitation. Acta anesth. scand. Supp.29, 203 (1968).
Isselhard, W., Mäurer, W., Hinzen, D. H., Meissner, O., De Freese, A.: Stoffwechselstatus des Kaninchenherzens während und nach Adenosininfusion in vivo. Pflügers Arch. (in Vorbereitung).
—— Stremmel, W., Krebs, J., Schmitz, H., Neuhof, H., Esser, A.: Stoffwechsel des Kaninchenherzens in situ während Asphyxie und in der post-asphyktischen Erholung. Pflügers Arch.316, 164 (1970).
—, Merguet, H.: Metabolite des Glykolyse-Cyclus und des Adenylsäure-Phosphokreatin-Systems im schlagenden und durchbluteten Warmblüterherzen unter verschiedenen Versuchsbedingungen. Pflügers Arch. ges. Physiol.276 211 (1962).
——, Palm, K.: Bestimmung des Gesamtglykogens neben säurelöslichen Metaboliten in Perchlorsäure-Organhomogenaten. Z. ges. exp. Med.136, 174 (1962).
—, Neuhof, H., Schmerbauch, D., Berghoff, W.: Stoffwechselerholung des Herzens in situ nach Anaerobiose. Pflügers Arch. ges. Physiol.283, R 43 (1965).
—, Pohl, W., Berghoff, W., Schmerbauch, D., Schüler, H. W.: Versuche zur Verbesserung der Energiebereitstellung im künstlich stillgelegten Herzen und in der Erholung bei Reperfusion. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch.30, 216 (1964).
Jacob, M. I., Berne, R. M.: Metabolism of purine derivatives by the isolated cat heart. Amer. J. Physiol.198, 322 (1960).
Kalckar, H. M.: The enzymatic synthesis of purine ribosides. J. biol. Chem.167, 477 (1947).
Kammermeier, H., Döring, J.: Parallele Veränderungen des Kreatinphosphatgehaltes und des Grundtonus der Myokardfasern bei Asphyxie und Wiederbeatmung. Pflügers Arch. ges. Physiol.274, 14 (1961).
Korn, E. D., Buchanan, J. M.: Biosynthesis of the purines. VI. Purification of liver nucleosides phosphorylase and demonstration of nucleoside synthesis from 4-aminoimidazole-carboxamide, adenine, and 2,6-diaminopurine. J. biol. Chem.217, 183 (1955).
—, Remy, C. N., Wasilejko, H. C., Buchanan, J. M.: Biosynthesis of the purines. VII. Synthesis of nucleotides from bases by partially purified enzymes. J. biol. Chem.217, 875 (1955).
Kornberg, A., Lieberman, J., Simms, E. S.: Enzymatic synthesis of pyrimidine and purine nucleotides. J. Amer. chem. Soc.76, 2027 (1954).
———: Enzymatic synthesis and properties of 5-phsophoribosylpyrophosphate. J. biol. Chem.215, 389 (1955).
———: Enzymatic synthesis of purine nucleotides. J. biol. Chem.215, 417 (1955).
—, Pricer, W. E.: Enzymatic phosphorylation of adenosine and 2,6-diaminopurine riboside. J. biol. Chem.193, 481 (1951).
Le Page, G. A.: In vitro incorporation of glycine-2-C14 into purines and proteins. Cancer Res.13, 178 (1953).
Lochner, W., Arnold, G., Müller-Ruchholtz, E.: Metabolism of the artificially arrested heart and of the gas-perfused heart. Amer. J. Cardiol.22, 299 (1968).
Mäurer, W., Isselhard, W., Hinzen, D. H., Meissner O., De Freese, A.: Energiereiche Phosphate im Kaninchenherzen während und nach Adenosininfusion in vivo. Pflügers Arch.307, 22 (1969).
Meikle, A. W.: The metabolism of purine compounds in Ehrlich ascites tumor cells: Evidence for a salvage pathway of inosine metabolism. Biochim. biophys. Acta (Amst.)138, 445 (1967).
Murray, A. W.: Studies on the nature of the regulation by purine nucleotides of adenine phosphoribosyltransferase and of hypoxanthine phosphoribosyltransferase from Ehrlich ascites tumor cells. Biochem. J.103, 271 (1967).
—: Stimulation of adenine phosphoribosyltransferase by adenosine triphosphate and other nucleoside triphosphates. Biochem. J.104, 669 (1967).
Ostern, P., Baranonski, T., Tereszakowec, J.: Über die Phosphorylierung des Adenosins durch Hefe und die Bedeutung dieses Vorgangs auf die alkoholische Gärung. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.251, 258 (1938).
Saffran, M., Scarano, E.: Mechanism of the incorporation of adenine into adenosine monophosphate. Nature (Lond.)174, 949 (1953).
Schmerbauch, D.: Wiederaufbau der Adeninnucleotide im isolierten Herzen bei Angebot von Substrat und Katecholaminen nach künstlichem Herzstillstand. Dissertationsschrift, Köln 1967.
Wichert, P. v., Busch E. W.: Changes in the amount of adenosinephosphates in rabbit livers after longtime blood stop and recirculation with the support of purine bases and nucleosides. Epatologia13, 963 (1967).
Wollenberger, A., Ristau, O., Schoffa, G.: Eine einfache Technik der extrem schnellen Abkühlung größerer Gewebestücke. Pflügers Arch. ges. Physiol.270, 399 (1960).
Zimmer, H. G., Marko, P., Kammermeier, H., Schwarzmeier, J., Krautzberger, W., Gourley, D. R. H., Gerlach, E.: Nucleotid- und Protein-Synthese im druckbelasteten und hypertrophierenden Herzmuskel. Pflügers Arch.312, 12 (1969).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
unter Mitwirkung von
Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Isselhard, W., Hinzen, D.H., Geppert, E. et al. Beeinflussung des post-asphyktischen Wiederaufbaues der Adeninnucleotide in Kaninchenherzenin vivo durch Substratangebot. Pflugers Arch. 320, 195–209 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00587453
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00587453
Key-Words
- Acceleration of Post-Asphyxial Recovery of Myocardial Adenine Nucleotides
- de novo-Synthesis of Myocardial Adenine Nucleotides
- Preformed Pathway of Myocardial Adenine Nucleotides