Abstract
Background: It has been well documented that transient occlusion of the coronary artery causes myocardial ischemia and finally cell death when ischemia is sustained for more than 20 minutes. Extensive studies have revealed that ischemic myocardium cannot recover without reperfusion by adequate restoration of blood flow, however, reperfusion can cause long-lasting cardiac dysfunction and aggravation of structural damage. The author therefore attempted to examine the effect of postischemic reperfusion on myocardial ultrastructure and to determine the rationales for recanalization therapy to salvage ischemic myocardium. Materials and methods: Young Holstein-Friesian cows(130∼140 Kg body weight; n=40) of both sexes, maintained with nutritionally balanced diet and under constant conditions, were used. The left anterior descending coronary artery(LAD) was occluded by ligation with 4-0 silk snare for 20 minutes and recanalized by release of the ligation under continuous intravenous drip anesthesia with sodium pentobarbital(0.15 mg/Kg/min). Drill biopsies of the risk area (antero-lateral wall) were performed at just on reperfusion(5 minutes), 1-, 2-, 3-, 6-, 12-hours after recanalization, and at 1-hour assist(only with mechanical respiration and fluid replacement) after 12-hour recanalization. The materials were subdivided into subepicardial and subendocardial tissues. Tissue samples were examined with a transmission electron microscope (Philips EM 300) at the accelerating voltage of 60 KeV. Results: After a 20-minute ligation of the LAD, myocytes showed slight to moderate degree of ultrastructural changes including subsarcolemmal bleb formation, loss of nuclear matrix, clumping of chromatin and margination, mitochondrial destruction, and contracture of sarcomeres. However, microvascular structures were relatively well preserved. After 1-hour reperfusion, nuclear and mitochondrial matrices reappeared and intravascular plugging by polymorphonuclear leukocytes or platelets was observed. However, nucleoli and intramitochondrial granules reappeared within 3 hours of reperfusion and a large number of myocytes were recovered progressively within 6 hours of reperfusion. Recovery was apparent in the subepicardial myocytes and there were no distinct changes in the ultrastructure except narrowed lumen of the microvessels in the later period of reperfusion. Conclusions: It is likely that the ischemic myocardium could not be salvaged without adequate restoration of coronary flow and that the microvasculature is more resistant to reversible period of ischemia than subendocardium and subepicardium. Therefore, thrombolysis and/or angioplasty may be a rational method of therapy for coronarogenic myocardial ischemia. However, it may take a relatively longer period of time to recover from ischemic insult and reperfusion injury should be considered.
연구배경: 재관류 없이 허혈 심근세포의 기능이나 형태학적 변화를 원래의 상태로 회복시킬 수 없음은 주 지의 사실이나 재관류가 반드시 유익하지만은 않다는 실험결과들이 있으므로 국소적으로 일과성 허혈을 유도하여 심근세포에서 일어나는 형태학적 변화를 관찰하고 재관류가 허혈심근에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: 생후 12개월 내외의 홀슈타인종 소를 사용하여 정맥 마취하에서 흉부를 열고 왼쪽 관상동맥 의 전하방 가지를 20분 동안 결찰하여 국소허혈을 유도하고 결찰을 풀어 재관류를 유도하였다. 위험부위의 심근조직 을 재관류 직후, 재관류후 1, 2, 3, 6, 12시간 및 재관류 12시간후 1시간동안 보조호흡과 수액공급만을 한 후 각각 생검하여 통상적인 방법으로 처리하여 투과전자현미경으로 관찰하였다. 결과: 20분 동안의 국소허혈로 심근세포는 경도에서 중등도에 이르는 미세구조적 변화들이 나타났는데 특히 세포막하, 핵, 사립체, 심근원섬유 등의 소기관에서 많은 변화들이 관찰되었다. 그러나 재관류를 시작하여 1시간이 지나면 허혈심근세포에서는 회복을 시사하는 소견들이 나타나기 시작하였으며 미세혈관 내에서 혈전형성이나 내강의 협착 등이 관찰되었으나 재관류가 계속됨에 따라 심근세포의 미세구조적 변화들은 서서히 회복되어 가는 양상을 나 타내었다. 그러나 시간이 경과함에 따라 심내막하 심근세포의 일부에서는 재관류 손상으로 추측되는 미세구조적 변 화들이 관찰되었다. 결론: 이상의 결과로 미루어 미세혈관은 허혈에 대한 저항력이 심근세포보다 강하며 허혈 심근세포는 재관류 없이는 회복될 수 없고, 회복에는 비교적 장시간이 요구되며, 따라서 혈관폐쇄로 인한 허혈시 혈관성형술이나 혈전 용해를 촉진하는 물질을 이용한 치료는 타당성이 있는 것으로 생각되나 재관류 유발성 세포손상에 대한 주의가 요망 된다.
