Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Herzmuskel der Ratte während der Entwicklung

Summary

The histogenesis of the cardiac musculature of rats (52 animals) is investigated from the 14th day of embryonic life to the 31st postnatal day by means of electron microscopy. During this period the fine structure and texture of the cardiac musculature change continuously and almost reach the stage of maturation. Before birth the muscle cells are rather disorganized; besides isolated myofilaments they exhibit few myofibrils with Z-bands, many undifferentiated mitochondria, and abundant glycogen. From the 20th day of embryonic life onwards an alignment of the cells can be observed. The final differentiation, however, takes place only after birth and follows a plan, that shows only little individual variation. It is only the sarcoplasmic reticulum that is newly differentiated after birth. The longitudinal system is formed during the first days of life, whereas the formation of the transverse system takes place between the 14th and 20th day of life. Up to the 13th day the amount of glycogen is reduced until it finally reaches the normal, stationary level. On about the 16th day of life the mitochondria are fully mature; their distribution is completed, by the 24th day of life. At this point the differentiation and orientation of the myofibrils are also completed and no increase in the number of fibrils will be observed from there on. At the same time the sarcoplasmic reticulum acquires its characteristic differentiation and arrangement. By the 31st day of life the transverse system shows its typical structure, although, from a quantitative point of view, it is not fully developed. Its formation starts with the appearance of insignificant infoldings in the region of the Z-bands; over the whole period of development it stays in contact with the surface. By the 30th day of life the intercalated discs exhibit their definitive interdigitation. Furthermore, differentiation is observed in capillaries and fibrocytes. The results of this investigation are brought into relationship with previous histochemical and electrophysiological findings.

Zusammenfassung

Es wird elektronenmikroskopisch die Histogenese der Herzmuskulatur der Ratte (52 Tiere) vom 14. Embryonaltag bis zum 31. Lebenstag verfolgt. In dieser Zeit verändern sich die Feinstruktur und das Gefüge der Herzmuskulatur kontinuierlich und erreichen fast den Reifezustand. Vor der Geburt sind die Muskelzellen ungeordnet und besitzen neben einzeln liegenden Myofilamenten wenige Myofibrillen mit Z-Streifen, reichlich undifferenzierte Mitochondrien und viel Glykogen. Eine Ausrichtung der Zellen ist etwa ab 20. Embryonaltag zu beobachten. Die Ausdifferenzierung aller Strukturen erfolgt jedoch erst nach der Geburt, nach einem Stufenplan geringer individueller Schwankungsbreite. Neu wird postnatal das sarcoplasmatische Reticulum angelegt: das longitudinale System in den ersten Lebenstagen, das transversale System zwischen dem 14. und 20. Lebenstag. Das Glykogen wird bis zum 13. Lebenstag etwa auf den bleibenden Stand reduziert; die Mitochondrien sind bis zum 16. Lebenstag ausgereift, bis zum 24. Lebenstag endgültig verteilt. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die Differenzierung und Orientierung der Myofibrillen abgeschlossen und ihr voller Bestand erreicht. Gleichzeitig gewinnt das longitudinale System des sarcoplasmatischen Reticulum seine charakteristische Ausprägung und Anordnung. Das transversale System, dessen Entwicklung mit unscheinbaren Einziehungen in Höhe der Z-Streifen beginnt, und das stets die Beziehung zur Oberfläche bewahrt, ist am 31. Lebenstag typisch, aber quantitativ noch nicht vollständig ausgebildet. Die Disci intercalares besitzen am 30. Lebenstag ihre endgültigen Verzahnungen. Weiter werden Differenzierungsvorgänge an den Kapillaren und den Fibrocyten beobachtet. — Die Ergebnisse der Untersuchung werden zu den früher erarbeiteten histochemischen und elektrophysiologischen Befunden in Beziehung gesetzt.