Strukturen von physiologischem Interesse im Herzventrikel des Frosches | Journal of Cell Science

Zusammenfassung

Zwei Strukturen von physiologischem Interesse im Herzventrikel des Frosches wurden im Detail untersucht: (a) die Schicht von Endothelzellen, die jedes Bündel von Herzfasern umschließt, und (b) das sarkoplasmatische Retikulum (SR) innerhalb der Herzfasern. Es wurden einige zusätzliche Beobachtungen zu Fasergrößen und -typen gemacht.

Die Bewegung von Molekülen (Molekül- oder Ionengröße ≤ 12,5 nm) durch die Endothelzellschicht erfolgt durch enge Spalten, die jede Endothelzelle von ihrer Nachbarzelle trennen. Diese Schlussfolgerung ergibt sich aus Experimenten, die mit den extrazellulären Markern Ferritin und Meerrettichperoxidase durchgeführt wurden.

Eine Diffusionsgleichung, die die Bewegung von gelösten Stoffen in und aus dem Faserbündel beschreibt, wurde unter Verwendung mehrerer geometrischer Parameter abgeleitet, wie z. B. der Länge und Breite der Spalten und der Größe des extrazellulären wässrigen Raums innerhalb des Bündels, die alle aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen des Gewebes bestimmt wurden.

Die theoretische Lösung für eine schrittweise Änderung der externen Kalziumkonzentration ergibt eine Halbwertszeit von 2,3 s (± 0,8 s, S.D. von 13 Bündeln) für das Diffusionsgleichgewicht an der Oberfläche der Herzfasern; dieser Wert dürfte jedoch aufgrund mehrerer systematischer Fehler, die beschrieben werden, eine Überschätzung um etwa 20-30 % darstellen.

Das sarkoplasmatische Retikulum in den Herzfasern besteht aus einem Netzwerk dünner Röhrchen, die die Myofibrillen auf Z-Linien-Niveau teilweise umschließen und auch gelegentlich Längsverbindungen bilden. Die Verzweigungen erstrecken sich bis in die peripheren Regionen der Zelle und enden dicht an der inneren Oberfläche der Zellmembran. Das Volumen der SR wird auf etwa 0,5 % des myofibrillären Volumens der Zellen geschätzt.

Die Querschnittsflächen der Herzfasern (und auch ihre Formen) variieren beträchtlich, von weniger als 2 bis zu mehr als 100 µm2 (durchschnittlich 17,4 µm2).Fasern von großer Größe und kleinem Oberflächen/Volumen-Verhältnis enthalten viel weniger Myofibrillen und mehr Glykogengranula als Fasern von gleicher Größe, aber größerem Oberflächen/Volumen-Verhältnis.

Die physiologischen Implikationen dieser Ergebnisse werden diskutiert.