Attila Kovács
Biomechanische Herzunterstützung: Elektronenmikroskopische Untersuchung des
Musculus latissimus dorsi des Hundes nach chronischer, elektrischer Stimulation
Geboren am 19.04.1968 in Neumarkt
Reifeprüfung am 04.05.1988 am Käthe-Kollwitz-Gymnasium Kiel
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1989/90 bis SS 1996
Physikum am 13.03.1992 an der Christian-Albrechts-Universität Kiel
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg
Staatsexamen am 17.11.1996 an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Promotionsfach: Herzchirurgie
Doktorvater: Priv.-Doz. Dr.med. R. Lange
Die dynamische Kardiomyoplastik ist ein operatives Verfahren zur Unterstützung der
Herzfunktion, bei dem ein körpereigener Skelettmuskel zirkulär um das Herz gewickelt und
synchron zur Systole des Herzens stimuliert wird. Experimentelle und klinische Studien
weisen auf die potentielle Schädigung des Skelettmuskels hin, was sich in Form von
Muskelzellnekrosen, bindegewebigem oder fettigem Umbau manifestiert. Mögliche Ursachen
dieser degenerativen Veränderungen sind die Durchtrennung der Gefäßkollateralen, die
Transposition des Skelettmuskels in den Thorax und der damit verbundene Verlust der
Vorspannung sowie die chronische elektrische Stimulation mit Serienimpulsen
(Burstimpulsen). Eine verfahrensbedingte strukturelle Schädigung des Skelettmuskels würde
dessen Verwendung zur chronischen Herz- und Kreislaufunterstützung ausschließen.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der chronisch elektrischen Stimulation nach
Durchtrennung der kollateralen Blutversorgung auf die Skelettmuskelmorphologie untersucht.
In diesem Zusammenhang sollte geklärt werden inwieweit die strukturellen Veränderungen
als Zeichen der Schädigung zu interpretieren sind. Weiterhin sollte bestimmt werden in
welchen Ausmaß unterschiedliche Fixierungsmethoden die Auswertbarkeit, sowie das Bild
der strukturellen Schädigung beeinflussen.
Bei 6 Foxhunden wurde der linke M. latissimus dorsi nach Durchtrennung der kollateralen
Gefäßversorgung und chronisch elektrischen Stimulation untersucht. Die Stimulation erfolgte
nach einem neu entwickelten Protokoll, bei dem von Anfang an Burstimpulse mit steigender
Frequenz eingesetzt wurden. Die Stimulationsdauer betrug 192 ± 81 Tage. Die histologischen
Präparate wurden entweder immersion- oder perfusionsfixiert. Bei der qualitativen und
quantitativen Auswertung der Ultradünnschnitte am Elektronenmikroskop wurden
morphometrische Verfahren (Punktzählverfahren) eingesetzt.
Im stimulierten Muskel wurde eine signifikante Zunahme der Volumendichten der
interfibrillären (p<0,001) und der subsarkolemmalen (p<0,05) Mitochondrien festgestellt. Das
Oberflächen-Volumen-Verhältnis der Mitochondrien hat sich durch die Stimulation zugunsten
kleiner Mitochondrien verschoben. Durch die Stimulation hat der Volumenanteil der
intrazellulären Lipidvakuolen in nicht signifikanten Ausmaß zugenommen, die
Volumendichte der lysierten Mitochondrien blieb annähernd konstant. Der Anteil der
Myofibrillen hat im stimulierten Muskel signifikant abgenommen (p<0,05), das
Mitochondrien-Myofibrillen-Verhältnis hat sich deutlich zugunsten der Mitochondrien
verschoben. Diese Veränderungen waren in dem gesamten M. latissimus dorsi homogen
ausgeprägt, es gab keine Unterschiede zwischen den proximal, medial und distal vom
Gefäßstamm entnommenen Proben.
Die perfusionsfixierten Proben wiesen im Vergleich zu den immersionsfixierten eine
gleichmäßige Fixierung sowie eine deutlichere Kontrastierung. Die immersionsfixierten
Proben hatten häufig einen Fixationswall und wiesen unabhängig von der Stimulation einen
höheren Anteil an intrazellulären Lipidvakuolen und an Sarkoplasma. Das Oberflächen-
Volumen-Verhältnis der Mitochondrien war zugunsten der größeren Mitochondrien
verschoben.
Es sind keine Hinweise für eine Schädigung des in-situ stimulierten Skelettmuskels gefunden
worden. Die strukturellen Veränderungen sind als morphologische Adaptation des
Skelettmuskels an die chronisch elekrische Stimulation mit Burstimpulsen zu werten. Sie
dienen der verbesserten Energieversorgung des Muskelgewebes. Die mit diesem
Stimulationsmuster transformierten Skelettmuskel könnten eine frühe Unterstützung der
Pumpfunkton des insuffizienten Herzens gewährleisten.
Die Perfusonsixierung gewährleistet eine einheitliche, qualitativ hochwertige Fixierung des
Gewebes. Durch die Vorperfusion mit Rheomacrodex und Procain werden die Kapillaren
freigespült und die Bildung von Kontraktionsbanden verhindert. Dagegen täuscht das
langsame Eindringen des Fixativs bei der Immersionsfixierung „Muskelschäden“ vor. Bei der
quantitativen morphometrischen Analyse der Skelettmuskelfeinstruktur ist die
Perfusionsfixierung zu bevorzugen.
