Summary
The contractile behaviour of demembranized atrial and ventricular myocardium of 7
patients transplanted for end-stage heart failure (ESHF) was analyzed. Atrial muscle
specimens of patients undergoing coronary artery bypass surgery (n = 9) and pig papillary
muscle were used as reference preparations (n = 9). Kxtreme care was taken for dissection
and mounting the muscle fibres (0.3 × 6 mm) in order to keep the passive series compliance
small. Calcium sensitivity, cross-bridge cycling rate (estimated by the force-clamping
technique and calculation of the shortening velocity at zero load [Vmax]) and isometric
force development were measured. Analysis on light- and electronmicroscopic level
was carried out.
Results: 1) Calcium sensitivity was not altered in ESHF patients; 2) the velocity
of the force generating process (cross-bridge cycling rate) was normal in ventricular
and reduced in atrial ESHF myocardium, 3) maximum isometric force development was
reduced in ventricular, but not in atrial myocardium of ESHF patients, and 4) Vmax
was significantly reduced in ventricular and atrial FSHF myocardium (p<0.0001). Perimysial
and endomysial fibrosis was present in ventricular, not in atrial myocardium of ESHF
patients.
Conclusion: A normal cross-bridge cycling rate in left-ventricular ESHF myocardium
combined with a decreased capability of muscle shortening indicates the presence of
a resistance against shortening localized either on the crossbridge level or/and due
to intra- and pericellular fibrosis. Left-ventricular contractile dysfunction in patients
with endstage heart failure may be related to a normal contractile apparatus contracting
within an abnormal intracellular or interstitial environment.
Zusammenfassung
Das Kontraktionsverhalten demembranisierter atrialer und ventrikulärer Muskelfasern
von 7 Empfängerherzen transplantierter Patienten wurde untersucht. Atriales Myokard
von Patienten, die sich einer Bypassoperation (n = 9) unterzogen und linksventrikuläre
Papillarmuskeln von Schweinen (n = 9) dienten als Referenzpräparate. Die Kalziumsensitivität,
die Querbrückenzyklusgeschwindigkeit (gemessen durch die Zeitkonstante isometrischer
Kraftanstiege nach “force-clamping” und durch Extrapolation auf die lastfreie Verkürzungsgeschwindigkeit,
Vmax) und die isometrische Kraftentwicklung wurden analysiert. Eine licht- und elektronenoptische
Untersuchung schloß sich an.
Ergebnis: 1) die Empfindlichkeit der kontraktilen Proteine für Kalzium war bei terminaler
Herzinsuffizienz unverändert; 2) die Arbeitsgeschwindigkeit der Kraftgeneratoren (Querbrücken)
war in Empfängerherzen normal; 3) das Ausmaß der isometrischen Kraftentwicklung war
im ventrikulären, nicht im atrialen Myokard reduziert; 4) die lastfreie Verkürzungsgeschwindigkeit
war bei terminaler Herzinsuffizienz erheblich vermindert (p < 0.0001). Massive perimysiale
und endomysiale Fibrosierung wurde in ventrikulären, nicht in atrialen Fasern von
Empfängerherzen gefunden.
Das gleichzeitige Auftreten einer normalen Querbrücken-zyklusgeschwindigkeit und einer
Verminderung der Verkürzungsfähigkeit spricht für das Vorliegen eines Widerstandesgegen
Verkürzung bei terminaler Herzinsuffizienz. Dieser kann auf der Ebene des kontraktilen
Apparates oder im interstitiellen Gewebe angesiedelt werden. Damit stehen die Ergebnisse
im Einklang mit der Hypothese, daß bei manchen Formen terminaler Herzinsuffizienz
ein “gesunder kontraktiler Apparat” in einer “kranken Umgebung” arbeitet.
Key words
Heart transplantation - Recipient heart - Contractility - Calcium sensitivity - Skinned
fibres - End-stage heart failure
