Functional behaviour of isolated heart muscle mitochondria after in situ ischemia

Abstract

Heart muscle mitochondria with satisfactory functional parameters of oxidative phosphorylation and with morphologically intact structure were isolated from canine myocardium employing a modified KEA-medium (0.18 MKCl, 10 mMEDTA, 0.5% bovine serum albumin, pH 7.1) according toSordahl andSchwartz (1). The functional behaviour of mitochondria was investigated after different durations of in situ ischemia (cardioplegia, 15°C) and correlated with metabolic findings. During ischemia the following changes were seen: 1. Successive reduction of electron flow. 2. Relatively small impairment of phosphorylation efficiency. 3. Less damage of FAD- than NAD-catalyzed oxidative phosphorylation. 4. A marked increase of electron flow and thus recovery of phosphorylation rate even after longer ischemic periods by addition of cytochrome c. As important factors of accelerating mitochondrial impairment during ischemia the myocardial ATP decrease, the lactate and H⁺-activity increase are discussed. Mitochondrien aus dem Hundemyokard mit zufriedenstellenden Parametern der oxidativen Phosphorylierung und morphologisch intakter Struktur wurden unter Verwendung eines modifizierten KEA-Mediums (0,18 MKCl, 10 mM EDTA, 0,5% Rinderserumalbumin, pH 7,1) nach der Methode vonSordahl undSchwartz (1) isoliert. Das funktionelle Verhalten von Mitochondrien, die nach verschiedenen Zeitabschnitten einer In-situ-Ischämie bei 15°C nach kardioplegischem Herzstillstand gewonnen worden waren, wurde dem myokardialen ATP- und Laktatgehalt sowie dem interstitiellen pH-Wert gegenübergestellt. Es zeigten sich folgende Charakteristika einer mitochondrialen Schädigung: eine zunehmende Reduzierung des Elektronenflusses in der Atmungskette eine relativ geringgradige Verschlechterung des ADP/O-Quotienten eine geringere Beeinträchtigung der FAD- als der NAD-katalysierten oxidativen Phosphorylierung eine deutliche Zunahme des Elektronenflusses und somit eine Verbesserung der Phosphorylierungsrate selbst nach längeren Ischämieperioden durch Zugabe von Cytochrom C Als wichtige Faktoren einer mitochondrialen Schädigung während Ischämie werden der myokardiale ATP-Abfall, der Laktat- und der H⁺-Ionen-Anstieg diskutiert.