Changes of the Ultrastructure and $Ca^{2+}$ Distribution after Transient Ischemia and after Reperfusion in the Myocardial Cells of Isolated Perfused Guinea Pig Hearts

일과성 허혈 및 허혈후 재관류가 기니픽 심실심근세포의 미세구조 및 칼슘 분포에 미치는 영향에 관한 연구

It has been debated whether postischemic reperfusion is necessarily beneficial to salvage the myocardium after ischemic insult or not. Therefore, this study was undertaken to compare the ultrastructural changes as well as the distribution of $Ca^{2+}$ in the ventricular myocardial cells after transient ischemia and after postischemic reperfusion, and to suspect to what extent the postischemic reperfusion is beneficial. After 10 minutes of ischemia, the heart developed wide I bands, glycogen depletion, intramyofibrillar edema, mitochondrial swelling, clumping and migration of chromatin, ghosts of lipid droplets, disintegration of cell junctions, sarcolemmal disruption, and loss of $Ca^{2+}$ binding capacity of the sarcolemma and the mitochondria. In spite of reperfusion, in a large number of cells, the ultrastructure was more severely damaged, however, $Ca^{2+}$ binding capacity of the sarcolemma and the mitochondria restored. These results suggest that postischemic reperfusion may help the myocardial cells to restore their function to control $Ca^{2+}$ to a certain extent, but that it could aggravate the ischemic insult.

허혈로 인하여 손상을 받은 심근세포의 기능을 재건하기 위하여 재관류가 반드시 이로운가하는 것에 대하여는 논란이 많다. 따라서 저자는 체중 500그람 내외의 기니피그를 실험재료로 하여 일과성허혈(10분) 및 일과성허혈후 재관류시(20분) 좌심실 심근세포의 미세구조 및 칼슘분포의 변화를 비교관찰하여 재관류가 심근세포재건에 어느정도 도움을 줄 수 있는가를 알아보고자 하였다. 대조군에서는 심근세포의 미세구조가 비교적 잘 보존되어 있었으며 심근세포막 및 사립체내에서 20nm 크기 정도의 칼슘침착을 볼 수 있었다. 이에 반하여 일과성허혈후, 대부분의 심근세포에서는 세포막손상, I 대의 확장, 사립체의 종창, 세포내 수분축적, 당원과립의 고갈, 지방소적유령(ghost)의 출현, 염색질의 응집 및 변연부로의 이동, 세포연접의 분리 등의 미세구조의 변화와 심근세포막 및 사립체내에서 칼슘침착의 현저한 감소를 볼 수 있었으나, 비가역성의 변화는 찾아 볼 수 없었다. 그러나 허혈후 재관류시 일부의 심근세포에서는 큰 변화를 보이지 않았지만, 많은 세포에서 이러한 미세구조의 변화는 보다 심해져 국소적으로 근절(sarcomere)의 과이완 및 striation pattern의 소실, 세포부종 등이 현저해졌으나, 세포막 및 사립체내에서는 대조군에서와 같이 칼슘침착이 재출현하였다. 이상의 결과로 미루어 일과성허혈후 재관류는 심근세포의 칼슘 조절기능 회복에 어느정도 도움을 줄 수 있으나 허혈성 손상을 악화시킬 가능성도 있을 것으로 생각된다.