H. J. Schwarzkopf

Untersuchungen des zeitlichen Verhaltens druckabhängiger Änderungen des Strömungswiderstandes im Coronargefäßsystem des Rattenherzens

SummaryThe coronary vascular bed of isolated rat hearts performing an undefined minimal work has been perfused with a cell free, O2-saturated solution of Hämaccel®.1.The registration of steady state volume-flow/perfusion-pressure diagrams yielded curves bending towards the pressure axis. Upon addition of papaverin to the perfusion fluid a straight line relationship obtained.2.Applying rectangular pressure changes (step functions) the transient response is proportional to the input changes as long as the maximum pressure does not exceed 100 mm Hg. Step functions of a maximum pressure above 100 mm Hg induce characteristic distortions of the response curve. Upon addition of papaverin these distortions disappear.3.The dependence of the amplitude of flow and of the phase angle between perfusion pressure and flow on the frequency of pressure changes has been evaluated with the aid of a digital programme. Input signals consisted of rectangular step functions.4.The main features of the three types of curves so obtained (V/P-diagrams; transient responses; amplitude-phase frequency characteristics) correspond to curves which we obtained from rat kidneys using a similar technique. The results indicate a principal similarity to exist qualitatively and quantitatively between the basic mechanical properties of the vasculature of the heart and the kidney.ZusammenfassungDas Coronargefäßsystem isolierter Rattenherzen, die eine minimale nicht definierte Druckarbeit leisteten, wurde künstlich mit einer zellfreien, sauerstoffgesättigten Plasmaersatzlösung perfundiert.1.Die Aufnahme stationärer Volumenstrom-Perfusionsdruck-Diagramme (V/P-Diagramme) ergab zur Druckachse hin gekrümmte Kurven vom Typ der Autoregulationskurven. Nach Zusatz von Papaverin zur Perfusionslösung erhielten wir Geraden.2.Bei Verwendung sprunghafter, rechteckförmiger Druckänderungen als Eingangsgröße folgt die Ausgangsgröße (der Perfusionsvolumenstrom) bei Sprüngen auf Drucke unterhalb 100 mm Hg der Eingangsgröße proportional. Bei Sprüngen auf Drucke oberhalb 100 mm Hg treten charakteristische Formverzerrungen der Ausgangskurve auf. Nach Zusatz von Papaverin zur Perfusionslösung bleiben die Ausgangskurven auch bei Sprüngen auf Drucke oberhalb 100 mm Hg unverzerrt.3.Die Abhängigkeit der Amplitude des Perfusionsvolumenstromes und die des Phasenwinkels zwischen Perfusionsdruck und Volumenstrom von der Frequenz der Druckänderungen wurde mit Hilfe eines Digitalprogrammes aus Volumenstromantwortkurven nach rechteckförmigen Drucksprüngen errechnet.4.Die drei Kurventypen (V/P-Diagramme; Sprungfunktionsantwortkurven; Amplituden- und Phasenfrequenzgänge) stimmen in allen charakteristischen Merkmalen mit den Kurven überein, die mit ähnlicher Untersuchungstechnik an Rattennieren gewonnen wurden. Die Ergebnisse sprechen dafür, daß die Muskulatur des Coronargefäßsystems in der gleichen Weise auf passive Längenänderungen mit einer Änderung der aktiven Spannungsentwicklung antwortet wie die Gefäßmuskeln der Rattenniere, und daß Grundeigenschaften der Gefäßmuskeln beider Organe auch quantitativ weitgehend übereinstimmen.

Druckabhängige Änderungen der Coronardurchblutung des Hundes während arterieller Gegenpulsation

SummaryIn mongrel dogs during arterial counterpulsation (diastolic augmentation) the coronary blood flow and the coronary perfusion presure were continuously recorded by means of an electromagnetic flow meter and a Stathamelement respectively. The flow was recorded either on the arterial or—in some instances—on the venous side.Due to a steep apparent increase of the flow resistance during the experimentally induced rise of diastolic pressure a disproportionately small and short lasting increase of the coronary perfusion was observed at measuring the flow on the arterial side.The results obtained do not support the contention that it is possible by arterial augmentation to increase effectively the coronary blood flow. Considering the evidence so far available more especially recent experimental results from studies on the coronary circulation (Schaefer, 1966; Basaret al., 1968a) and the kidney (Basaret al., 1968b) it is assumed that the described pressure induced rise of flow resistance is based on a direct-myogenic response such as has been envisaged earlier by Bayliss (1902).ZusammenfassungAn Hunden wurde der coronare Perfusionsstrom mit einem elektromagnetischen Flußmesser und der Perfusionsdruck mit einem Statham-Element fortlaufend während arterieller Gegenpulsation registriert. Der Volumenstrom wurde entweder arteriell oder venös gemessen. Infolge einer raschen Zunahme des Strömungswiderstandes während des durch die Gegenpulsation hervorgerufenen Anstieges des arteriellen Druckes ergab sich eine — im Verhältnis zur Höhe und Dauer des Druckanstiegs — vernachlässigbar geringe und kurzdauernde Zunahme der Coronardurchblutung. In vielen Fällen kam es überhaupt nicht zu einem meßbaren Anstieg der Durchblutung. Aufgrund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse läßt sich durch eine arterielle Gegenpulsation bei intakter Coronarzirkulation keine signifikante Erhöhung der Coronardurchblutung erreichen. In Übereinstimmung mit den Befunden anderer Untersucher am Coronarkreislauf und der Niere wird der beobachtete druckinduzierte anstieg des coronaren Strömungswiderstandes nach Erhöhung des (diastolischen) Perfusionsdruckes durch eine direkt-myogene vasoconstrictorische Reaktion im Sinne von Bayliss (1902) gedeutet.

Pressure induced changes of renal flow resistance in the dog kidney in situ

SummaryIn mongrel dogs renal venous blood flow was continuously measured by means of an electromagnetic flowmeter, and the pressure in the renal artery was monitored by a Statham transducer.Short lasting diastolic elevations of arterial pressure (pressure steps) were induced by arterial counterpulsation (diastolic augmentation), i.e. rapid pumping of a variable blood volume into the aorta.Initially, after the induced steep rise of pressure, mean arterial pressure falls, attaining its minimum after about 10 sec, and reaching the control value after about 20 sec. The corresponding renal blood flow decreases in two phases. Following an initial minor and short lasting fall which begins 0.5–1 sec after the pressure step and reaches its minimum after 1.5 sec, a second, larger diminuation of flow occurred which depended on the magnitude of the pressure step. The minimum of flow was reached about 10 sec after the induced pressure rise, subsequently the control value was reattained within 20 sec.The changes of flow reflect pressure induced biphasic changes of flow resistance.ZusammenfassungAn Bastardhunden wurde das renale Stromvolumen mit einem elektromagnetischen Flußmesser und der Perfusionsdruck mit einem Statham-Element fortlaufend registriert.Mit einer Gegenpulsationsanlage wurden durch einmalige stoßweise Injektion unterschiedlich großer Blutvolumina in das arterielle System kurzdauernde (das arterielle Pulsprofil diastolisch überlagernde) Drucksprünge induziert. Nach dem Drucksprung sank der arterielle Mitteldruck in ca. 10 sec auf ein Minimum ab. Nach ca. 20 sec erreichte er wieder den Ausgangswert. Die renale Durchblutung nahm dabei in 2 Phasen ab. Nach einem initialen Abfall, der innerhalb 0,5–1 sec nach dem Drucksprung einsetzte, und nach ca. 1,5 sec ein Minimum durchlief, kam es zu einer weiteren, stärker ausgeprägten Durchblutungssenkung, die länger anhielt und in ihrem Ausmaß von der Höhe der induzierten Drucksprünge abhing. Nach ca. 20 sec war die Ausgangsdurchblutung wieder erreicht. Der durch den Drucksprung ausgelöste Abfall des Blutdruckes war deutlich geringer als die dabei beobachtete Abnahme der Durchblutung. Das Verhältnis der prozentualen Abnahme von Blutdruck und Durchblutung deutet auf Änderungen des renalen Strömungs-widerstandes nach induzierten Druckanstiegen hin.

Zur Autoregulation der Nierendurchblutung

Zur Prufung des Einfluses primarer Eigenschaften der glatten Muskelfaser auf die Durchblutungsautoregulation der Niere haben wir an Hunden mit der Technik der arteriellen Gegenpulsation kunstliche, das arterielle Druckprofil in bestimmten Phasen uberlagernde Druckanstiege induziert.