Oxygen consumption and substrate uptake of the hypertrophied rat heart in situ

Summary

A new heart preparation was developed which permits in situ measurements of myocardial oxygen consumption and substrate uptake in small animals. Using this new method the mechanical activity, as well as oxygen consumption and substrate uptake of the heart, was measured in Goldblatt rats with left ventricular hypertrophy of about 40%.

• 1. In agreement with former investigations on the hypertrophied rat heart, this model also shows that both the performance of the whole ventricle, as well as the contractile force per unit of cross-sectional area, is increased in the state of stable hypertrophy.

• 2. The absolute values of oxygen consumption and substrate uptake are increased in the hypertrophied hearts. However, oxygen consumption and substrate uptake as related to muscle mass and to wall stress were largely identical in hypertrophied and control hearts.

• 3. Hypertrophied hearts and controls utilize substrates according to their respective arterial blood concentration. Under our experimental conditions approximately 50% of the total energy in both groups is obtained from glucose, 30% from lactate, and 20% from fat. The relatively high consumption of lactate could be explained by the glucose uptake and lactate release of the erythrocytes.

Zusammenfassung

Es wurde ein neues Herzpräparat entwickelt, das auch an kleinen Tieren die Messung von Sauerstoff- und Substratverbrauch in situ ermöglicht. Mit dieser neuen Methode wurden sowohl die mechanische Aktivität als auch der Sauerstoff-und Substratverbrauch des Herzens an Goldblattratten mit einer linksventrikulären Hypertrophie von ca. 40% gemessen.

• 1. In Übereinstimmung mit früheren Untersuchungen am hypertrophierten Herzen wurde auch mit der neuen Methode im Stadium der stabilen Hypertrophie sowohl eine gesteigerte Leistungsfähigkeit des Gesamtventrikels als auch eine Erhöhung der querschnittsbezogenen Kraftentwicklung gefunden.

• 2. Der absolute Sauerstoff- und Substratverbrauch war bei den hypertrophierten Herzen erhöht. Bezieht man den gemessenen Sauerstoff- und Substratverbrauch jedoch auf die Muskelmasse und die entwickelte Wandspannung, dann ergeben sich für die hypertrophierten Herzen und die Kontrollen weitgehend übereinstimmende Werte.

• 3. Sowohl hypertrophierte Herzen als auch Kontrollen verbrauchen die einzelnen Substrate entsprechend ihrer jeweiligen Konzentration im arteriellen Blut. Unter unseren experimentellen Bedingungen wurden etwa 50% der gesamten Energie durch die Verbrennung von Glukose, 30% durch Laktat und 20% durch Fett bereitgestellt. Der relativ hohe Laktatverbrauch läßt sich durch die Glukoseaufnahme und Laktatproduktion der Erythrozyten erklären.