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A new method for continuous measuring of respiratory quotient in a computer-assisted working heart preparation

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Basic Research in Cardiology Aims and scope Submit manuscript

Summary

A method was developed for continuous monitoring of the respiratory quotient (RQ) and the ratio of O2-consumption to O2-demand (EQ) in an isolated working rat heart preparation. The RQ allows to get informations about substrates actually oxidized in the myocardium. The EQ is a parameter which behaves reciprocally to the ATP/O of the oxidized substrates during steady state and additionally it allows monitoring of a transitory oxygen debt.

For registration of RQ the arterio-venous O2-difference and the CO2-release are measured. As the CO2-production is very small compared with arterial CO2- and HCO −3 -concentrations when using a bicarbonate buffer for perfusion, a bicarbonate-free perfusion-fluid is used. In a portion of coronary effluent the pH is lowered to shift the CO2/HCO −3 -equilibrium to the side of dissolved CO2. Then the pCO2 is measured with a CO2-Nelectrode.

Additionally, ventricular pressure, cardiac input and coronary flow are continuously registrated. All data are fed via an AD-converter into an LSI 11-computer. Heart rate, maximum ventricular pressure, dP/dtmax, oxygen demand after Bretschneider's formula, RQ and EQ are calculated. The advantages of the system described are demonstrated with two examples.

Zusammenfassung

Es wurde eine Methode entwickelt, um an einem isolierten, arbeitenden Rattenherzen kontinuierlich den RQ sowie das Verhältnis aus O2-Verbrauch und O2-Bedarf (EQ) zu registrieren. Aus dem aktuellen RQ können Aussagen über die aktuell oxidierten Substrate gemacht werden; der EQ ist im Steady-state ein Maß für den ATP/O-Quotienten der oxidierten Substrate, außerdem kann damit eine vorübergehende O2-Schuld erfaßt werden. Für die RQ-Messung wird die O2-AVD und die CO2-Freisetzung gemessen. Da bei Verwendung eines bikarbonathaltigen Perfusionsmediums die CO2-AVD nur sehr gering gegenüber der arteriellen CO2-und Bikarbonatkonzentration ist, wird ein bikarbonatfreies Perfusat verwendet. Im Koronareffluat wird nach Absenken des pH-Wertes auf ca. 4, um das CO2/HCO t-3 -Gleichgewicht auf die Seite des gelösten CO2 zu verlagern, der CO2-Partialdruck gemessen. Weiterhin wird fortlaufend der Ventrikeldruck, das HZV sowie der Koronarfluß registriert. Alle Meßdaten werden über einen AD-Converter in einen LSI11-Computer eingelesen. Daraus werden Herzfrequenz, max. Ventrikeldruck, dP/dtmax, O2-Verbrauch, O2-Bedarf nach Bretschneider, der RQ und der EQ errechnet. An zwei Beispielen wird dargestellt, daß dieses Modell für physiologische, metabolische und pharmakologische Untersuchungen gut geeignet ist.

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  1. J. F. Hütter

    Present address: Zentrum Physiologie und Pathophysiologie, Universität Göttingen, Humboldtallee 7, D-3400, Göttingen

Authors and Affiliations

  1. Zentrum Physiologie und Pathophysiologie, Universität Göttingen, Humboldtallee 7, D-3400, Göttingen

    H. M. Piper & P. G. Spieckermann

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  1. J. F. Hütter
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  2. H. M. Piper
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  3. P. G. Spieckermann
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Hütter, J.F., Piper, H.M. & Spieckermann, P.G. A new method for continuous measuring of respiratory quotient in a computer-assisted working heart preparation. Basic Res Cardiol 78, 1–7 (1983). https://doi.org/10.1007/BF01923188

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