Arno Hecht

Vergleichende histochemische, fluorescenzmikroskopische und elektronenoptische Untersuchungen zur Frühdiagnose des Herzinfarktes der Ratte

In vergleichenden histochemischen, fluorescenzmikroskopischen und elektronenoptischen Untersuchungen am experimentellen Herzinfarkt der Ratte wurden folgende Befunde erhoben: Entsprechend den Angaben der Literatur warenelektronenmikroskopisch die frühesten Veränderungen schon nach. 15 min zu erfassen (Faserödem, vacuolige Umwandlung des Sarkoplasmareticulums und beginnender Zerfall der Struktur einzelner Mitochondrien).Histochemisch kommt es in Übereinstimmung mit den Angaben der Literatur zu einer von der Zeit-dauer des Infarktes abhängigen Aktivitätsminderung der Succinodehydrogenase und alkalischen Phosphatase, dagegen zeigt die Cytochromoxydase eine Zunahme der Aktivität. BeiFluorochromierung mit Acridinorange und Coriphosphin zeichnet sich der Infarkt durch einen schon nach 3 Std sicher erfaßbaren Farbumschlag aus. Außerdem finden sich Veränderungen der Kernfluorescenz. Beim experimentellen Herzinfarkt gelingt es also, auch mit Hilfe der Fluorescenzmikroskopie morphologische Veränderungen früher als mit lichtmikroskopischen Methoden zu erfassen. Das besondere Verhalten der subendokardialen Muskelschichten ergibt sich daraus, daß dieses Gebiet neben der capillären Gefäßversorgung zusätzlich durch Diffusion vom Herzlumen her ernährt wird. Comparative histochemical, fluorescence microscopic, and electron microscopic studies of experimental infarcts of the hearts of rats revealed the following: In agreement with statements in the literature, the earliest changes were detectable electron microscopically after 15 minutes (edema of the fibers, vacuolar change in the reticulum of the sarcoplasm, and a beginning degeneration in the structure of individual mitochondria). Histochemically, in agreement with reports in the literature, the activity of the succinic dehydrogenase and alkaline phosphatase decreased, depending on the duration of the infarct. In contrast, the activity of the cytochrome oxidase increased. With fluorochromation with acridine orange and coriphosphine the infarct was characterized by a color change detectable after three hours. In addition, changes in the fluorescence of the nuclei were evident. With experimental cardiac infarcts it was possible, therefore, to detect morphologic changes with the fluorescent microscope earlier than with the light microscope. It may be assumed from the special behavior of the subendocardial muscle, that the tissues here receive their nourishment not only by way of the capillaries but also by diffusion from the cardiac chamber.

Fermenthistochemische Frühveränderungen beim experimentellen Herzinfarkt

Es wird über fermenthistochemische Befunde beim experimentellen Herzinfarktberichtet. Dabei wird ein Überblick über den zeitlichen Ablauf der enzymatischen Veränderungen gegeben. Als herausragender Befund ist einmal die qualitative Veränderung der Formazangranula beim Dehydrogenasennachweis zu bewerten. Dieser wird als Folge einer erhöhten Permeabilität der Mitochondrienmembran und einer gesteigerten Aktivität gedeutet. Von besonderem Interesse und bisher noch nicht beschrieben, ist die gesteigerte ATPase-Aktivität an fixierten Schnitten. Dieser Befund wird als eine Folge der Entkopplung der oxydativen Phosphorylierung angesehen und beruht auf der Wirksamkeit der mitochondrialen ATPase. Die bei pH 9,4 dargestellte myofibrilläre ATPase zeigt nur geringfügige Veränderungen. Ihre Aktivität bleibt erhalten, solange die dicken Myosinfilamente der Myofibrille als Träger der ATPase-Eigenschaft nachzuweisen sind. The results of histochemical studies of enzymes in experimental cardiac infarction are reported, and include as well a survey of the enzymatic changes occurring with time. As a prominent finding thereby is the qualitative change of the formazan granules in the demonstration of dehydrogenase; this change is interpreted as resulting from an increased permeability of the mitochondrial membrane and an enhanced activity. Of special interest is the increased ATPase activity in fixed sections. This increased activity until now has not been described. This result is looked upon as a consequence of uncoupling of the oxidative phosphorylation; it depends on the activity of the mitochondrial ATPase. The myofibrillary ATPase demonstrated at pH 9.4 shows only minimal changes. Its activity remains intact as long as the thick filaments of myosin of the myofibrils are demonstrable as carriers of the ATPase property.Es wird uber fermenthistochemische Befunde beim experimentellen Herzinfarktberichtet. Dabei wird ein Uberblick uber den zeitlichen Ablauf der enzymatischen Veranderungen gegeben.

Zur capillären Gefäßversorgung der subendokardialen Muskelschichten im menschlichen Herzen

Auf Grund der von uns durchgeführten quantitativen Untersuchungen über die Capillarisierung der subendokardialen und vergleichsweise dazu auch der intramyokardialen Muskelschichten an linken und rechten Papillarmuskeln kommen wir zu folgendem Ergebnis: 1. Die von anderen Autoren gemachten Angaben über die Capillarisierung derintramyokardialen Schichten des Herzmuskels können wir bestätigen. 2. Die Capillardichte ist in beiden Herzteilensubendokardial geringer als in denintramyokardial gelegenen Muskelfaserschichten (statistische Signifikanz). 3. Die Weitmaschigkeit des Capillarnetzes in den subendokardialen Schichten ist durch einen größeren Muskelfaserquerschnitt bedingt. Diese Tatsache wird als Folge des Herzinnendrucks aufgefaßt, dem die subendokardial gelegenen Muskelfaserschichten verstärkt ausgesetzt sind. 4. Zwischen den subendokardialen Muskelfaserschichten des rechten und linken Herzens bestehen keine Unterschiede in der Capillarisierung, obwohl doch die O2-Sättigung des Blutes im rechten Herzen eindeutig geringer ist. 5. Auf Grund unserer Ergebnisse, der Angaben der Literatur und der Erfahrungen der Herzpathologie wird die Frage der Versorgung der subendokardialen Muskelfaserschichten diskutiert. Es wird die Ansicht vertreten, daß neben der capillären Versorgung vor allem bei Durch-blutungsstörungen die Diffusion vom Herzlumen her eine Bedeutung hat. Die von anderen Autoren gemachten Angaben über die Capillarisierung derintramyokardialen Schichten des Herzmuskels können wir bestätigen. Die Capillardichte ist in beiden Herzteilensubendokardial geringer als in denintramyokardial gelegenen Muskelfaserschichten (statistische Signifikanz). Die Weitmaschigkeit des Capillarnetzes in den subendokardialen Schichten ist durch einen größeren Muskelfaserquerschnitt bedingt. Diese Tatsache wird als Folge des Herzinnendrucks aufgefaßt, dem die subendokardial gelegenen Muskelfaserschichten verstärkt ausgesetzt sind. Zwischen den subendokardialen Muskelfaserschichten des rechten und linken Herzens bestehen keine Unterschiede in der Capillarisierung, obwohl doch die O2-Sättigung des Blutes im rechten Herzen eindeutig geringer ist. Auf Grund unserer Ergebnisse, der Angaben der Literatur und der Erfahrungen der Herzpathologie wird die Frage der Versorgung der subendokardialen Muskelfaserschichten diskutiert. Es wird die Ansicht vertreten, daß neben der capillären Versorgung vor allem bei Durch-blutungsstörungen die Diffusion vom Herzlumen her eine Bedeutung hat.

Die Eignung verschiedener Ditetrazoliumsalze als Reduktionsindikatoren in der Enzymhistochemie

Zusammenfassung Die histochemische Prufung von 15 Ditetrazoliumsalzen an Rattenorganen (Herz, Muskel, Leber, Niere und Gehirn) bei Nachweis der Enzyme Succinodehydrogenase, Lactatdehydrogenase und Diaphorase I ergab, das das NBT weiterhin als das „allround“-Tetrazoliumsalz fur den Dehydrogenasenachweis anzusehen ist. Fur spezielle Fragestellungen ist es zweckmasig, auch andere Tetrazoliumsalze zu verwenden.

Das Verhalten der histochemisch nachweisbaren Phosphorylaseaktivitt am anoxisch ruhenden und anoxisch ttigen (ischmischen) Rattenherzmuskel

In vergleichenden Untersuchungen wird fermenthistochemisch die Phosphorylaseaktivitat am anoxisch ruhenden, anoxisch tatigen und ischamischen (Herzinfarkt) Herzmuskel dargestellt. Wahrend bei letzterem bereits nach 5 min ein volliger Verlust der Enzymaktivitat zu bemerken ist, ist die Phosphorylaseaktivitat am anoxisch ruhenden Herzmuskel selbst nach 20 Minuten Anoxie an alkoholfixierten Schnitten nicht, an unfixierten nur gering vermindert. Beim anoxisch tatigen Herzmuskel tritt auch ein rascher Aktivitatsverlust ein. Diese Ergebnisse werden mit bisher bekannten biochemischen und histochemischen Befunden verglichen und beobachtete Unterschiede auf eine abweichende Versuchsanordnung zuruckgefuhrt.SummaryA comparative enzyme-histochemical study is carried out on the phosporylase activity of anoxic inactive, anoxic active, and ischaemic (cardiac infarction) cardiac musculature. In the case of the latter the enzymatic activity ceases completely after 5 minutes, whereas in the case of the inactive anoxic cardiac musculature no decrease of the phosphorylase activity is observed after 20 min of anoxia (alcohol fixed sections); the decrease in enzymatic activity in unfixed material is almost negligible. Anoxic active cardiac musculature shows a rapid decrease in activity. These findings are compared to known biochemical and histochemical results; the obvious differences are thought to be due to different experimental conditions.ZusammenfassungIn vergleichenden Untersuchungen wird fermenthistochemisch die Phosphorylaseaktivität am anoxisch ruhenden, anoxisch tätigen und ischämischen (Herzinfarkt) Herzmuskel dargestellt. Während bei letzterem bereits nach 5 min ein völliger Verlust der Enzymaktivität zu bemerken ist, ist die Phosphorylaseaktivität am anoxisch ruhenden Herzmuskel selbst nach 20 Minuten Anoxie an alkoholfixierten Schnitten nicht, an unfixierten nur gering vermindert. Beim anoxisch tätigen Herzmuskel tritt auch ein rascher Aktivitätsverlust ein. Diese Ergebnisse werden mit bisher bekannten biochemischen und histochemischen Befunden verglichen und beobachtete Unterschiede auf eine abweichende Versuchsanordnung zurückgeführt.

Sauerstoffmangelzustände und histochemisch nachweisbare Phosphorylaseaktivität im Rattenherzmuskel

SummaryThe behaviour of histochemically demonstrable phosphorylase-activity under different conditions of oxygen deficiency is investigated. It can be shown that under these conditions the enzyme activity decreases rapidly. This is not in accordance with a loss of activity in vivo. The changes described reverse to normal if the animals are exposed to normal conditions again.ZusammenfassungEs wird das Verhalten der histochemisch nachweisbaren Phosphorylaseaktivität unter verschiedenen Sauerstoffmangelbedingungen dargestellt. Dabei ist grundsätzlich ein rasches Verschwinden des Enzyms aus dem histologischen Schnitt zu verzeichnen. Dieses entspricht jedoch nicht einer Aktivitätsabnahme in vivo. Die beschriebenen Veränderungen sind reversibel, wenn die Tiere wieder normalen Bedingungen ausgesetzt werden.

HISTOCHEMICAL ENZYMATIC FINDINGS IN GRANULATION TISSUE OF EXPERIMENTAL MYOCARDIAL INFARCT

Die Fermentaktivitat des Granulationsgewebes wird von der Zelleistung und nicht dem auslosenden Reiz bestimmt. Verschiedene Formen des Granulationsgewebes zeigen grundsatzlich das gleiche enzymatische Verhalten. Phagocyten weisen die starkste enzymatische Aktivitat auf, dann folgen die „aktiven Zellen“ und Histiocyten sowie schlieslich die Fibrocyten. Die Aktivitat von G-6-PDH, MAO und GsDH ist in bestimmten Stadien der Granulationsgewebsentwicklung erhoht. Eine starkere Aktivitat weist das Granulationsgewebe im Stadium der Proliferation und der Faser- sowie Grundsubstanzbildung auf, das Narbenstadium ist fast vollig inaktiv.Die Fermentaktivität des Granulationsgewebes wird von der Zelleistung und nicht dem auslösenden Reiz bestimmt. Verschiedene Formen des Granulationsgewebes zeigen grundsätzlich das gleiche enzymatische Verhalten. Phagocyten weisen die stärkste enzymatische Aktivität auf, dann folgen die „aktiven Zellen“ und Histiocyten sowie schließlich die Fibrocyten. Die Aktivität von G-6-PDH, MAO und GsDH ist in bestimmten Stadien der Granulationsgewebsentwicklung erhöht. Eine stärkere Aktivität weist das Granulationsgewebe im Stadium der Proliferation und der Faser- sowie Grundsubstanzbildung auf, das Narbenstadium ist fast völlig inaktiv. The enzyme activity of the granulation tissue is determined by the cell function and not by the inciding irritant. Different forms of granulation tissue show basically the same enzymatic behaviour. Phagocytes disclose the most intense enzymatic activity, followed by the “active cells” and histiocytes, and finally by the fibrocytes. The activity of G-6-PDH, MAO and GSDH is increased in certain stages of the development of the granulation tissue. In the stage of proliferation with fiber and ground substance formation the granulation tissue shows a more intense activity. The stage of scar formation is almost completely inactive.

Die Beeinflussung der Histochemisch Nachweisbaren ATPase-Aktivitt unter verschiedenen Versuchsbedingungen beim Vergleich der Ca- sowie Pb-Methode bei Ph 7,5 bzw. 7,2

SummaryThe results of comparative studies on the determination of ATP-ase in the low pH range (using the Ca- and the Pb-method) are reported. The findings show that there are ATP-ases of different properties. Whereas ATP-ase pH 7.2 depends not on SH-groups but on the presence of Mg.., the activity of ATP-ase pH 7.5 (Ca-method) is inhibited not only by SH-group blockers but also by the addition of Mg.. to the incubation medium. There is also evidence that fixation has varying effects on ATP-ases. However, it must be emphasized that there are differences in the ATP-ase activity within the various organs investigated. Our results show that the choice of the method for a specific demonstration of ATP-ase depends to a very high degree on the problem under investigation.ZusammenfassungEs wird über vergleichende Untersuchungen beim Nachweis der ATPase im niederen pH-Bereich unter Verwendung der Ca- und Pb-Methode berichtet. Hierbei zeigt es sich, daß es sich um ATPasen mit unterschiedlichen Eigenschaften handelt. Während die ATPase pH 7,2 keine Abhängigkeit von SH-Gruppen aufweist und Mg.. benötigt, wird die Aktivität der ATPase pH 7,5 (Ca-Methode) durch SH-Gruppen-Blocker gehemmt, es tritt eine Aktivitätsminderung nach Zugabe von Mg.. ins Inkubationsmedium ein. Auch der Einfluß der Fixierung ist bei beiden ATPasen unterschiedlich. Unabhängig hiervon ist hervorzuheben, daß sich auch Unterschiede im Verhalten der ATPase in Abhängigkeit vom untersuchten Organ ergeben. Unsere Ergebnisse unterstützen die Notwendigkeit eines spezifischen, von der Fragestellung bestimmten, Nachweises der ATPase.

Erfahrungen in der Anwendung der Ca-Phosphatmethode bei PH 7,5 zum Histochemischen Nachweis der Adenosintriphosphatase

SummaryThe use of the Ca-phosphate-method for the determination of ATP-ase pH 7.5 is reported. The results obtained in experimental myocardial infarction, autolysis, and in other lesion-producing mechanisms suggest, that the activity in question seems to be a mitochondrial ATP-ase, which by uncoupling the oxidative phosphorylation gives rise to an increased activity, that is detectable by histochemical means. It is pointed out, that the fixation of the sections is of importance. Our findings suggest that under certain conditions the Ca-phosphate-method is suitable for the determination of ATP-ase in a low pH range.ZusammenfassungEs wird über die Anwendung der Ca-Phosphatmethode zur histochemischen Darstellung der ATPase pH 7,5 berichtet. Ergebnisse beim experimentellen Herzinfarkt, bei der Autolyse sowie anderen Schädigungsmechanismen deuten darauf hin, daß es sich um den Nachweis einer mitochondrialen ATPase handelt, die bei Entkopplung der oxydativen Phosphorylierung der Anlaß für eine histochemisch nachweisbare Aktivitätssteigerung ist. Es wird auf die Bedeutung einer vorherigen Fixierung der Schnitte hingewiesen. Unsere Befunde lassen die Annahme zu, daß unter gewissen Voraussetzungen auch die Ca-Phosphatmethode zum Nachweis der ATPase im niederen pH-Bereich geeignet ist.

On the problem of the relations between disturbed respiration chain phophorylation and histochemically portrayable adenosine triphosphatase activity

Es wird uber den Einflus verschiedener Inkubationsbedingungen auf die Darstellbarkeit der mitochondrialen ATPase-Aktivitat mit Hilfe der Pb-Methode nachWachstein u.Meisel berichtet. Es fanden bei diesen Untersuchungen sowohl das Verhalten normaler Organe der Ratte wie auch der experimentelle Herzinfarkt Berucksichtigung. Es ergaben sich dabei zum Teil unterschiedliche Ergebnisse, die auf den differenten funktionellen Zustand der normalen Organe und der geschadigten Muskulatur zuruckgefuhrt werden. Ihnen gemeinsam scheint uns die Tatsache, das sie mit dem Prozes der Atmungskettenphosphorylierung im Zusammenhang stehen. Es wird daran gedacht, das es sich hierbei um Vorgange handelt, die mit der succinatabhangigen Reduktion von NAD zusammenhangen.SummaryThe influence of various incubation methods on the demonstration of ATP-ase activity (Pb-method byWachstein andMeisel) is reported. Normal rat organs and material from experimental myocardial infarction is used in the investigation. The results obtained differ to some extent from each other, a fact that might be due to the different functional state of the organs under investigation. Common to both seems the fact that they take part in the process of oxidative phosphorylation. It is suggested that the procedure is related to the succinate dependent reduction of NAD.ZusammenfassungEs wird über den Einfluß verschiedener Inkubationsbedingungen auf die Darstellbarkeit der mitochondrialen ATPase-Aktivität mit Hilfe der Pb-Methode nachWachstein u.Meisel berichtet. Es fanden bei diesen Untersuchungen sowohl das Verhalten normaler Organe der Ratte wie auch der experimentelle Herzinfarkt Berücksichtigung. Es ergaben sich dabei zum Teil unterschiedliche Ergebnisse, die auf den differenten funktionellen Zustand der normalen Organe und der geschädigten Muskulatur zurückgeführt werden. Ihnen gemeinsam scheint uns die Tatsache, daß sie mit dem Prozeß der Atmungskettenphosphorylierung im Zusammenhang stehen. Es wird daran gedacht, daß es sich hierbei um Vorgänge handelt, die mit der succinatabhängigen Reduktion von NAD zusammenhängen.