Responses of vessel walls to chronically applied electrical stimuli

Summary

8 mm long sections of common carotid arteries of conscious, freely moving rabbits were electrically stimulated with DC-impulses by chronically implanted gold-electrodes daily for 1/2h or two time 1/2h per day for 4–6 weeks. The electrodes were arranged in such a way that the wall was stimulated transmurally. In the initial phase the tension of the vessel wall increased. After 1/2 h of stimulation the artery wall relaxed at the stimulated section. Repetition of stimuli led to smooth muscle cell proliferation within the stimulated region. The smooth muscle cells formed a cushion protruding into the lumen of the artery mainly at the anodic site of the stimulation-arrangement. The proliferating cells were smaller than those of the underlying tunica media. They were identified as smooth muscle cells by electron-microscopy, contained relatively more lysosomes and endoplasmic reticulum than the original media-cells and produced collagen-fibrils and elastic fibrils as an extracellular matrix material. Below very thick cushions of smooth muscle cells necrosis developed.

Animals which were additionally fed with 2% cholesterol in normal food developed typical atheromatous plaques at the site of the anodic stimuli.

Zusammenfassung

Um eine Arteria carotis von Kaninchen wurde eine 8 mm lange Manschette aus Teflon so locker herumgelegt, daß die Pulsationen des Gefäßes nicht behindert waren. In die Manschette waren 1 mm breite, 8 mm lange Goldelektroden eingebaut, die eine transmurale Reizung des Gefäßes ermöglichten. Durch entsprechende Reizanordnung wurden die Arterien der wachen, frei beweglichen Tiere täglich mit stromkonstanten Gleichstromimpulsen eine halbe Stunde oder 2 x eine halbe Stunde lang während einer Versuchsdauer bis zu 6 Wochen gereizt. Die kontralaterale Arterie diente als Kontrollgefäß. Sie wurde ebenfalls mit einer Manschette ungeben, aber nicht elektrisch gereizt. Nach einer halben Stunde Reizzeit (10 Hz, 1,5 mA, 1 ms/Imp) erschlafften die Gefäßwände nach initialer Konstriktion. Wiederholung der Reize bewirkte Proliferation der subendothelialen Gefäßwandzellen in der gereizten Region, vor allem innerhalb des Anodenbereichs. Die proliferierten Zellen wurden elektronenmikroskopisch als glatte Muskelzellen identifiziert. Sie enthielten relativ mehr Lysosomen und endoplasmatisches Retikulum als die ursprünglichen Mediazellen und produzierten kollagene Fasern und elastische Fasern als extrazelluläres Matrix-Material. Unter den sich in das Gefäßlumen hineinentwickelnden dicken Kissen von glatten Muskelzellen entstanden medianahe Nekrosen.

Tiere, die zusätzlich 2% Cholesterin in der Nahrung erhielten, entwickelten anodennah typische atheromatöse Plaques.