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- Title
Diastolic calcium is elevated in metabolic recovery of cardiomyocytes expressing elevated levels of the Na<sup>+</sup>/H<sup>+</sup> exchanger.
- Authors
Baczkó, István; Mraiche, Fatima; Light, Peter E.; Fliegel, Larry
- Abstract
In the myocardium, the Na+/H+ exchanger isoform 1 (NHE1) plays a pivotal role in mediating ischemia-reperfusion (I/R) injury by causing intracellular Na+ accumulation that results in a subsequent increase in intracellular calcium (Ca2+ overload). One of the major clinical correlates of I/R injury is contractile dysfunction, in which Ca2+ overload via increased Na+/Ca2+ exchange is a major contributor. To better understand the cellular role of NHE1 during I/R injury, contractile function and calcium transients were measured during metabolic inhibition and recovery in single ventricular myocytes from transgenic mice with elevated NHE1 expression. During normoxic conditions, no differences were seen between NHE1-overexpressing cardiomyocytes and wild-type (WT) cardiomyocytes with respect to fractional cell shortening (FCS), rate of shortening (+dL/dt), and rate of relaxation (-dL/dt). When metabolic recovery followed metabolic inhibition, NHE1-overexpressing ventricular myocytes exhibited a significant increase in FCS (130.2% ± 11.77% baseline) and ±dL/dt (146.93% ± 12.27% baseline). This correlated with a significant increase in the concentration of diastolic intracellular calcium, which was attenuated by the NHE1 inhibitor HOE694. These results indicate that in normoxic conditions, elevated NHE1 expression does not alter contractile function. During metabolic recovery, however, elevated NHE1 expression increased diastolic Ca2+ loading that led to augmented cell contractility. Dans le myocarde, l’isoforme 1 de l échangeur Na+/H+ (NHE1) joue un rôle central dans la médiation de la lésion d’ischémie-reperfusion (I/R) en provoquant l’accumulation de Na+ intracellulaire qui entraîne une surcharge de Ca2+. L’un des principaux corrélats cliniques de la lésion d’I/R est la dysfonction contractile, dans laquelle la surcharge de Ca2+ causée par l’augmentation de l’échange Na+/Ca2+ est un acteur important. Pour mieux comprendre le rôle cellulaire de NHE1 durant la lésion d’I/R, on a mesuré la fonction contractile et les augmentations transitoires de calcium durant l’inhibition et le rétablissement métabolique dans des myocytes ventriculaires unitaires de souris transgéniques présentant une forte expression de NHE1. En condition normoxique, aucune différence n’a été observée dans le raccourcissement cellulaire fractionnaire (RFC), le taux de raccourcissement (+dL/dt) et le taux de relaxation (-dL/dt) dans les cardiomyocytes surexprimant NHE1 versus type sauvage (TS). Lorsque le rétablissement métabolique a suivi l’inhibition métabolique, les myocytes ventriculaires surexprimant NHE1 on présenté une augmentation significative du RCF (130,2 % ± 11,77 % base) et des ±dL/dt (146,93 % ± 12,27 % base). Cette augmentation a concordé avec une augmentation significative de la concentration diastolique en calcium intracellulaire qui a été atténuée par l’inhibiteur de NHE1 HOE694. Ces résultats indiquent qu’en condition normoxique, une forte expression de NHE1 ne modifie pas la fonction contractile. Toutefois, durant le rétablissement métabolique, l’augmentation de l’expression de NHE1 a augmenté la charge diastolique en Ca2+, ce qui a entraîné une augmentation de la contractilité cellulaire.
- Subjects
HEART failure; TREATMENT of reperfusion injuries; CONTRACTILITY (Biology); ENZYME inhibitors; MYOCARDIUM; HEART cells; TRANSGENIC mice
- Publication
Canadian Journal of Physiology & Pharmacology, 2008, Vol 86, Issue 12, p850
- ISSN
0008-4212
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/Y08-092