Automatie-fördernde Dehnungseffekte an Purkinje-Fäden, Papillarmuskeln und Vorhoftrabekeln von Rhesus-Affen

Summary

Isolated Purkinje-fibres, papillary muscles and trabeculae carneae of the atrium of rhesus-monkeys were stretched and the bioelectrical phenomena resulting from extension were registrated.

In Purkinje-fibres a significant increase in frequency of discharge was observed at a critical extension of about 138% of the resting length of unloaded preparations. With augmenting stretch up to 160% further acceleration occurred, whereas in overloaded preparations, together with a decrease of resting potential, propagated action potentials were more and more abolished. Similarly, papillary muscles and trabeculae carneae developed pacemaker activity, the effective stretching force being considerably greater than in Purkinje-fibres.

Under such conditions the whole of cells of the preparation was converted into a pacemaker, each cell showing synchronous primary pacemaker-potentials. Following unstretch all these effects were fully reversible.

The observations show that under the influence of stretch, the resting potential of the ordinary myocardial fibre looses its stability, leading to slow diastolic depolarisation, whereas in Purkinje-fibres the preexisting diastolic depolarisation will become steeper.

Zusammenfassung

Es wurden Dehnungsexperimente an isolierten Purkinje-Fäden, Papillarmuskeln und Vorhoftrabekeln von Rhesus-Affen durchgeführt.

Spontan schlagende isolierte Purkinje-Fäden reagieren auf Dehnung charakteristischerweise mit einer Beschleunigung ihrer Entladungsfrequenz, wenn ein kritischer Extensionsgrad von durchschnittlich 138% der Ausgangslänge in unbelastetem Zustand überschritten wird. Die hierzu benötigte Dehnungskraft beträgt im Durchschnitt 1,5 (±0,3) g/mm². Weitere Extension führt zu einer der Dehnungskraft proportionalen Frequenz-Steigerung der automatischen Impulsbildung. Die Beschleunigung der Impulsfrequenz basiert in erster Linie auf einer Versteilung der langsamen diastolischen Depolarisation bei nahezu unverändertem diastolischen Schwellenpotential.

Papillarmuskeln und Vorhoftrabekeln können durch Dehnung fast regelmäßig in Schrittmacher umgewandelt werden. Die hierzu notwendigen Extensionsgrade schwanken in Abhängigkeit vom Querdurchmesser der untersuchten Präparate. Papillarmuskeln mit hohem Querdurchmesser (1–1,2 mm) benötigen zum Funktionswandel in Schrittmacher eine kritische Extension auf 155% ihrer Ruhelänge [Dehnungskraft 6 (±1,5) g/mm²]. Die entsprechenden Werte für die Präparate mit mittlerem bzw. geringem Querdurchmesser (0,7–0,9 mm bzw. 0,4–0,6 mm) liegen bei 138% bzw. 124% der Ruhelänge [13 (±3) bzw. 19 (±5) g Dehnungskraft]. Bei weiterer Dehnung verhalten sich die Papillarmuskeln und Vorhoftrabekel ähnlich wie Purkinje-Fäden.

Exzessive Dehnung führt bei allen Präparaten zu einer Abnahme von Ruhepotential und Overshoot und schließlich zu einem Totalverlust der Erregbarkeit. Alle genannten Dehnungseffekte sind innerhalb weniger Sekunden nach der Entdehnung vollständig reversibel. Die Bedeutung dieser Ergebnisse für die Pathophysiologie des menschlichen Herzens wird diskutiert.