Diastolic tension of rat cardiac muscle during deficiency of oxygen and glucose

In the isometrically contracting rat trabecular muscle strip preparation, contracture tension was induced either by 10 min of hypoxia (low contracture tension) or by 30 min of joint oxygen and glucose withdrawal (severe contracture tension) at optimum length. Using stepwise 0.1 mm releases, length-tension relationships were recorded under control and contracture conditions in both types of contracture. Stress-strain relationships were evaluated as well as the linear function of the tangent elastic modulus Δδ/Δε versus stress δ. The slope of the Δδ/Δε-f(δ) function was not significantly changed in the low contracture compared to control conditions (n=8, n.s.) but showed a significant 42% increase in the severe contracture (n=8; p<0.001). When reversibility tests were performed by reoxygenation after 10 min hypoxia and reperfusion with oxygen and glucose after 30 min of glucose and oxygen withdrawal, low contracture tension was completely abolished after 15 min, whereas 38% of severe contracture was maintained even after 60 min of reperfusion. Additional morphological studies revealed uniform sarcomere lengths in low contracture, and two populations of sarcomere lengths in the severe contracture. — On the basis of the present and earlier results, a model of contracture tension generation is proposed in which cross-bridges between actin and myosin cycle at a very low rate and are attached in a force-generating position for a long time. Am isometrisch schlagenden Rattenmyokardtrabekel wurden Kontrakturen sowohl durch 10minütige Hypoxie (niedrige Kontrakturspannung) als auch durch 30minütigen gleichzeitigen Sauerstoff- und Glucoseentzug (hohe Kontrakturspannung) am Optimum des Längen-Spannungs-Diagramms induziert. Durch schrittweises Entdehnen um jeweils 0,1 mm wurden diastolische Längen-Spannungs-Beziehungen unter Kontrollbedingungen und Kontrakturbedingungen für beide Kontrakturtypen aufgenommen. Sowohl Stress-strain-Beziehungen als auch die lineare Funktion zwischen dem tangentiellen E-Modul $\frac{{\Delta \sigma }}{{\Delta \varepsilon }}$ und der Spannung δ wurden erstellt. Die Steigung der $\frac{{\Delta \sigma }}{{\Delta \varepsilon }} = f (\sigma )$ Funktion war im Falle der 10minütigen hypoxischen Kontraktur nicht signifikant geändert (n=8; NS), während sich im Falle der 30-min-Sauerstoff-und Substratmangelkontraktur eine Zunahme dieser Steigung um 42% ergab (n=8; p<0,001). Bei der Durchführung von Reversibilitätsprüfungen zeigte sich zusätzlich, daß die Spannung bei der leichten Kontraktur im Mittel nach 15 min vollständig zurückgebildet war. Dagegen waren 38% der Spannung bei der schweren Kontraktur auch nach 60 min Reperfusion mit Sauerstoff und Glucose nicht mehr reversibel. Zusätzliche morphologische Untersuchungen wiesen gleichmäßige Sarkomerenlängen bei der leichten Kontrakturform auf, bei der schweren wurden zwei Populationen von Sarkomerenlängen gefunden. — Auf der Grundlage dieser und früherer Ergebnisse wird ein Modell für die Genese der Kontrakturspannung unter Mangelbedingungen vorgeschlagen, bei welchem rigorartige Querbrücken zwischen Myosin und Aktin eine sehr niedrige Zyklusgeschwindigkeit aufweisen bei gleichzeitig erheblich verlängerter kraftgenerierender Anheftungszeit.