The influence of hypoxia and metabolic inhibitors on the excitation process in atrio ventricular node

In small specimens prepared from the atrioventricular node of rabbits, the influence of hypoxia and metabolic inhibitors (Na-cyanide, 2.4 dinitrophenol, 2-desoxyglucose) on the av-node action potential was studied. The action potentials in these specimens proved to be of slow response type regardless of their origin, either the N or the NH-region of the node. 1. Following superfusion with O₂-poor Tyrode solution,\(\dot V_{max} \) of the atrioventricular action potential gradually declined within 90 min and attained finally a new steady state. A mean decrease of 30.2±94.% was obtained. Frequency of automatic impulse formation went down by almost the same amount within only 20 min. On return to an oxygenated Tyrode solution, or in the continued presence of O₂ deficiency after an increase of the external glucose concentration from 11 mM to 33 mM, full recovery of these effects occurred. 2. After administration of Na-cyanide (1×10⁻³ M), a similar V_max decrease of 29.0±7.0% appeared. It took only 20 min for full development and was accompanied by a decrease of frequency of automatic impulse formation by 47.0±10.1% which occurred very rapidly within 2–3 min. Both cyanide-induced effects proved reversible within 10–20 min on return to a cyanide-free medium. Poisoning the atrioventricular cell with 2.4 dinitrophenol (1×10⁻³M) led to the same result. Treatment with 2-desoxyglucose (3×10⁻²M) evoked a more pronounced V_max diminution of 50%. 3. The inhibitor of K conductance, 4-aminopyridine (2×10⁻³M) did not remove the metabolically induced changes of V_max of the atrioventricular action potential. After poisoning of oxydative phosphorylation, this compound caused in some cases even a further reduction of\(\dot V_{max} \). 4. The \-adrenergic compound isoproterenol (9.2×10⁻⁶M) restored the hypoxia or cyanide-induced suppression of both\(\dot V_{max} \) and frequency of automatic impulse formation. The particularly pronounced response of\(\dot V_{max} \) led to an increase far exceeding the initial control values obtained under normal metabolic conditions of the atrioventricular cell. An sehr kleinen AV-Knoten-Präparationen wurde der Einfluß von Hypoxie und verschiedenen Stoffwechsel-Inhibitoren (Na⁺-Cyanid; 2,4-Dinitrophenol; 2-Desoxyglucose) auf Aktionspotential und Schrittmachertätigkeit analysiert, wobei gleichzeitig erneut die Frage von Interesse war, welche Bedeutung der langsame Einwärtsstrom für den atrioventrikulären Erregungsprozeß hat. 1. Sowohl nodale als auch in der Übergangszone zum His-Bündel lokalisierte sogenannte NH-Zellen bilden Aktionspotentiale aus, die die typischen Kriterien des Slow-response-Typ erkennen lassen: die S-förmig konfigurierte Aufstrichsphase reagiert auf β-adrenerge Katecholamine mit einer Versteilerung, während umgekehrt Verapamil eine starke Verminderung von\(\dot V_{max} \) hervorruft. 2. O₂-Mangel führte innerhalb von 90 min zu einer allmählichen Abnahme von\(\dot V_{max} \) des AV-Knoten-Aktionspotentials von insgesamt 30,2±9.4%. Um beinahe den gleichen Betrag nahm die Frequenz der automatischen Impulsbildung ab. Dieser negativ chronotrope Effekt trat jedoch viel rascher auf und war schon nach 20 min voll ausgeprät. Beide Hypoxieeffekte waren vollständig reversibel und verschwanden entweder nach Perfusion mit einer oxygenierten Tyrodelösung oder bei weiter fortbestehendem O₂-Defizit nach Erhöhung der extrazellulären Glucosekonzentration. 3. Na⁺-Cyanid (1×10⁻³ M) bewirkte eine ähnliche\(\dot V_{max} \) von 29,0±7.0%. Sie entwickelte sich innerhalb von 20 min und wurde von einem negativ chronotropen Effekt begleitet, der die Frequenz der automatischen Impulsbildung um 47,0±10,1% absinken ließ. In Auswaschexperimenten erwiesen sich beide Cyanideffekte als vollständig reversibel. Zu gleichen Veränderungen führt eine Behandlung der AV-Knoten-Präparationen mit 2,4-Dinitrophenol oder 2-Desoxyglucose. 4. Die metabolisch induzierten\(\dot V_{max} \). 5. Isoproterenol (9,2×10⁻⁶M) hatte auch nach Stoffwechsel-Vergiftung seine übliche Wirkung auf den Erregungsprozeß und rief eine ausgeprägte Zunahme von\(\dot V_{max} \) hervor. Sein positiv chronotroper Effekt war nur transitorisch, da die Schrittmacherfrequenz nach einem initialen Anstieg steil wieder abfiel und dabei häugif sogar den Ausgangswert noch unterschritt.