Verkürzung und Kraftentwicklung in gehäutetem, menschlichem Myokard von Patienten mit chronischem Vorhofflimmern

Zusammenfassung

Ziel dieser Arbeit war die isolierte Untersuchung des kontraktilen Apparates hinsichtlich des isometrischen und isotonischen Kontraktionsverhaltens bei Patienten mit chronischem Vorhofflimmern (cVHF) und einem Kontrollkollektiv aus Patienten im Sinusrhythmus (SR).

Material und Methoden

Es wurden Muskeltrabekel aus den Herzohren von Patienten mit cVHF (n = 9) und Patienten mit SR (n = 13) exzidiert, mit einer Präparationslösung und Triton-X-100 inkubiert, einem Agens, das alle lipophilen Bestandteile aus der Zellmembran sowie das sarkoplasmatische Retikulum aus dem Zytosol wäscht. Die demembranisierten Fasern wurden in ein Bad getaucht, dessen Zusammensetzung der intrazytoplasmatischen Lösung entsprach und dessen Kalziumkonzentration variiert wurde (pCa 6,5–4,3). Somit konnte der kontraktile Apparat direkt angesprochen und eine Untersuchung des Kontraktions- sowie des Relaxationsverhaltens der präparierten Myozyten unter Gleichgewichtsbedingungen nach definierter Vordehnung (2 mN(Milli-Newton)) durchgeführt werden.

Ergebnisse

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass die auf den Faserquerschnitt bezogene passive Ruhekraft bei cVHF im Mittel erniedrigt ist (p ≤ 0,0034). Bei optimaler Vordehnung war die vom Muskelpräparat entwickelte isometrische Kraftentwicklung bei cVHF reduziert (p ≤ 0,0084). Ebenso zeigten die gehäuteten Fasern aus Herzen mit cVHF eine geringere Verkürzungsfähigkeit als Fasern aus Herzen mit SR (p ≤ 0,0044). Verkürzungsfähigkeit und isometrische Kraftentwicklung sind im Gegensatz zur Ruhekraft bei allen Präparaten kalziumabhängig. Besonders eindrücklich ist der Unterschied zwischen beiden Versuchkollektiven in Bezug auf die Verkürzungsfähigkeit.

Schlussfolgerung

Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass für die verminderte atriale Kontraktionsfähigkeit bei Patienten mit cVHF neben der bekannten ungeordneten Aktivierung atrialer Myozyten sowie elektrophysiologischen Alterationen auch ein morphologisches Korrelat verantwortlich zu machen ist. Sie bestätigen die klinischen Untersuchungen mehrerer Arbeitsgruppen, die trotz erfolgreicher Kardioversion und wiederhergestelltem Sinusrhythmus eine Reduktion der atrialen Kontraktionskraft bei Patienten im Zustand nach cVHF nachweisen konnten.

Summary

The aim of this study was to analyse the isolated contractile apparatus concerning the isometric and isotonic properties of contractility in patients with chronic atrial fibrillation (cVHF) compared to a control group consisting of patients in sinus rhythm (SR).

Materials and methods

The muscle specimen were excised during the cannulation procedure of the right atrium in patients with either cVHF (n = 9) or SR (n = 13) and incubated in a preparation solution containing Triton-X-100, an agent to wash out all lipophilic components of the cell membrane and the sarcoplasmatic reticulum of the cytosol. The demembranised fibres were immersed in a solution resembling the intracytoplasmatic conditions but varying the calcium concentration (pCa²⁺ 6.5–4.3). With this set-up, we were able to study contractility and relaxation of the isolated contractile apparatus in equilibrium condition after a predefined lengthening (2 mN).

Results

We were able to show a significant decline in the passive resting force referred to the cross sectional area of the fibre in cVHF (p ≤ 0.0034). When optimal lengthening was applied, the generated isometric force was reduced in cVHF (p ≤ 0.0084). The skinned fibres from hearts with cVHF also showed a reduced ability to shorten compared to skinned fibres from hearts in SR (p ≤ 0.0044). In contrast to the resting force, the ability to shorten and the isometric force were calcium- dependent in all preparations. The difference between the two groups was most impressive concerning the ability to shorten.

Conclusion

The data suggest a considerable alteration of atrial contractility in patients with chronic atrial fibrillation. These alterations originate from morphological changes in the atrial myocardium besides the well-known unsystematic activation of atrial myocytes and electrophysiological alterations. Our data confirm clinical findings reported by various groups, in which a reduction in atrial contractility after successful electrical cardioversion in patients with cVHF was found.