Bradykinin and adenosine receptors mediate desflurane induced postconditioning in human myocardium: role of reactive oxygen species

BACKGROUND: Desflurane during early reperfusion has been shown to postcondition human myocardium, in vitro. We investigated the role of adenosine and bradykinin receptors, and generation of radical oxygen species in desflurane-induced postconditioning in human myocardium. METHODS: We recorded isometric contraction of human right atrial trabeculae hanged in an oxygenated Tyrode's solution (34 degrees Celsius, stimulation frequency 1 Hz). After a 30-min hypoxic period, desflurane 6% was administered during the first 5 min of reoxygenation. Desflurane was administered alone or with pretreatment of N-mercaptopropionylglycine, a reactive oxygen species scavenger, 8-(p-Sulfophenyl)theophylline, an adenosine receptor antagonist, HOE140, a selective B2 bradykinin receptor antagonist. In separate groups, adenosine and bradykinin were administered during the first minutes of reoxygenation alone or in presence of N-mercaptopropionylglycine. The force of contraction of trabeculae was recorded continuously. Developed force at the end of a 60-min reoxygenation period was compared (mean +/- standard deviation) between the groups by a variance analysis and post hoc test. RESULTS: Desflurane 6% (84 +/- 6% of baseline) enhanced the recovery of force after 60-min of reoxygenation as compared to control group (51 +/- 8% of baseline, P < 0.0001). N-mercaptopropionylglycine (54 +/- 3% of baseline), 8-(p-Sulfophenyl)theophylline (62 +/- 9% of baseline), HOE140 (58 +/- 6% of baseline) abolished desflurane-induced postconditioning. Adenosine (80 +/- 9% of baseline) and bradykinin (83 +/- 4% of baseline) induced postconditioning (P < 0.0001 vs control), N-mercaptopropionylglycine abolished the beneficial effects of adenosine and bradykinin (54 +/- 8 and 58 +/- 5% of baseline, respectively). CONCLUSIONS: In vitro, desflurane-induced postconditioning depends on reactive oxygen species production, activation of adenosine and bradykinin B2 receptors. And, the cardioprotective effect of adenosine and bradykinin administered at the beginning of reoxygenation, was mediated, at least in part, through ROS production

Mesure de la dispersion de la repolarisation ventriculaire et évaluation de la proparythmogénicité des médicaments (developpement d'un modéle de coeur isolé de lapin)

CAEN-BU Médecine pharmacie (141182102) / SudocSudocFranceF

Proarythmogénicité des médicaments (influence de la dispersion de la repolarisation dans 2 modéles d'étude in vitro (cellules ventriculaires et de purkinje))

CAEN-BU Médecine pharmacie (141182102) / SudocSudocFranceF

Etude inter-tissu et inter-espèce des mécanismes d'action cellulaires et membranaires cardiaques de substances antiarythmiques K+- bloquantes sur tissu sain et en conditions d'ischémie-reperfusion

Le mode d'action des médicaments antiarythmiques de classe III consiste en un blocage des canaux potassiques responsables de la repolarisation du potentiel d'action dans les cellules myocardiques. Ces médicaments se sont révélés efficaces dans le traitement des fibrillations auriculaires. Cependant, leur utilisation est retreinte du fait de leurs propriétés proarythmiques. En effet, ces substances peuvent être à l'origine d'arythmies létales : les torsade-de-pointes dont le mécanisme initiateur correspond, au moins en partie, en l'apparition de postdépolarisations précoces. Le but du travail ici présenté, a été de caractériser cinq médicaments antiarythmiques de classe III capables de bloquer les courants Ikr et/ou Iks en terme de potentialité.1) proarythmique sur un modèle d'induction de postdépolarisations précoces dans les fibres de Purkinje cardiaques isolées de lapin.2) antiarythmique sur un modèle in vitro de myocarde ventriculaire de cobaye soumis à un phénomène d'ischémie-reperfusion.Nous avons ainsi montré que des bloqueurs spécifiques du courant Ikr le dofetilide et le d-sotalol induisent une prolongation importante de la durée du potentiel d'action des fibres de Purkinje de lapin et de l'endocarde ventriculaire de cobaye. Cet effet confère à ce type de substance un risque élevé d'induction de postdépolarisations précoces mais également une efficacité notable dans le traitement des arythmies ventriculaires induites par l'ischémie et la reperfusion. Les bloqueurs spécifiques du courant Iks, le chromanol 293B et le HMR 1556, sont dépourvus d'effets sur le potentiel d'action des fibres de Purkinje de lapin tandis qu'ils allongent modérément la repolarisation des cellules endocardiques de cobaye. Il en résulte un risque proarythmique nul mais également une absence d'effet cardioprotecteur au cours de l'ischémie-reperfusion dans le modèle utilisé. Enfin, l'azimilide, dont la particularité est de bloquer à la fois les courants Ikr et Iks, allonge de façon importante la durée du potentiel d'action dans les deux préparations cellulaires étudiées, du fait de son aptitude à réduire l'amplitude d'Ikr. Ce médicament s'est révélé associé, au cours de notre étude, à un risque proarythmique non négligeable. L'azimilide a également présenté des effets variables au cours de l'ischémie-reperfusion : il prévient l'apparition des arythmies ventriculaires liées à la reperfusion myocardique mais reste sans effet au cours de l'ischémie.CAEN-BU Médecine pharmacie (141182102) / SudocSudocFranceF

Effets des médicaments de l'anesthésie sur les propriétés contractiles et electrophysiologiques du myocarde soumis à une ischemie-reperfusion in vitro

CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Mécanismes impliqués dans le postconditionnement du myocarde humain induit par le desflurane, in vitro

Ce travail étudie les mécanismes associés aux effets du postconditionnement induit par le desflurane sur les propriétés contractiles du myocarde humain, in vitro, soumis à une hypoxie-reoxygénation. La première partie de ce travail, montre que la brève administration de desflurane après une hypoxie prolongée, améliore la récupération de la fonction contractile du myocarde humain soumis à une hypoxie-réoxygénation, in vitro. D après nos résultats, in vitro, l action du postconditionnement du myocarde humain induit par le desflurane s exerce via: 1) l activation de la Protéine Kinase C, 2) l ouverture des canaux mitochondriaux KATP, 3) l activation et la phosphorylation de la p38 MAPK, 4) l activation des récepteurs à l adénosine et des récepteurs B2 à la bradykinine, 5) la libération de radicaux libres oxygénés, 6) le recrutement et l activation de la voie de survie cellulaire "Reperfusion Injury Salvage Kinases", 7) l inhibition de l ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale mPTP. En complément, nos résultats montrent que, l'ouverture des canaux mitochondriaux KATP est en aval de l'activation de la Protéine Kinase C, et que l'activation de la Protéine Kinase C est sous la dépendance de l'activation de la p38 MAPK dans les mécanismes du postconditionnement. Dans une deuxième partie, nous avons montré que, in vitro, la brève exposition au desflurane après une hypoxie prolongée est capable d induire une protection efficace du myocarde humain diabétique de type 1 et 2, soumis à une hypoxie-réoxygénation. Le postconditionnement induit par le desflurane pourrait ainsi constituer une perspective de cardioprotection du myocarde diabétique en pratique clinique.We studied mechanisms involved in the effects of desflurane induced postconditioning on contractile properties of human myocardium, in vitro, submitted to a sequence of hypoxia-reoxygenation. First, our results show that brief exposure to desflurane, in early reoxygenation, preserved human myocardium contractility against hypoxia-reoxygenation, in vitro. Desflurane-induced postconditioning in human myocardium was mediated by: 1) Protein Kinase C activation, 2) mitochondrial KATP channel opening, 3) activation and phosphorylation of p38 MAPK, 4) adenosine receptors and bradykinin B2 receptors stimulation, 5) generation of radical oxygen species, 6) recruitment and activation of "Reperfusion Injury Salvage Kinases" pathway, 7) inhibition of mitochondrial transition permeability mPTP. Additionally, Protein Kinase C activation is upstream of mitochondrial KATP channel opening, p38 MAPK acts on Protein Kinase C in pathway signaling of postconditioning. We secondly reported that, brief administration of desflurane in early reoxygenation induced postconditioning in human diabetic (type 1 and 2 diabetes mellitus) myocardium, in vitro. These results suggest that desflurane could be used in clinical practice as a cardioprotector agent for diabetic patients.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

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Bradykinin and adenosine receptors mediate desflurane induced postconditioning in human myocardium: role of reactive oxygen species

Abstract Background Desflurane during early reperfusion has been shown to postcondition human myocardium, in vitro. We investigated the role of adenosine and bradykinin receptors, and generation of radical oxygen species in desflurane-induced postconditioning in human myocardium. Methods We recorded isometric contraction of human right atrial trabeculae hanged in an oxygenated Tyrode's solution (34 degrees Celsius, stimulation frequency 1 Hz). After a 30-min hypoxic period, desflurane 6% was administered during the first 5 min of reoxygenation. Desflurane was administered alone or with pretreatment of N-mercaptopropionylglycine, a reactive oxygen species scavenger, 8-(p-Sulfophenyl)theophylline, an adenosine receptor antagonist, HOE140, a selective B2 bradykinin receptor antagonist. In separate groups, adenosine and bradykinin were administered during the first minutes of reoxygenation alone or in presence of N-mercaptopropionylglycine. The force of contraction of trabeculae was recorded continuously. Developed force at the end of a 60-min reoxygenation period was compared (mean ± standard deviation) between the groups by a variance analysis and post hoc test. Results Desflurane 6% (84 ± 6% of baseline) enhanced the recovery of force after 60-min of reoxygenation as compared to control group (51 ± 8% of baseline, P N-mercaptopropionylglycine (54 ± 3% of baseline), 8-(p-Sulfophenyl)theophylline (62 ± 9% of baseline), HOE140 (58 ± 6% of baseline) abolished desflurane-induced postconditioning. Adenosine (80 ± 9% of baseline) and bradykinin (83 ± 4% of baseline) induced postconditioning (P vs control), N-mercaptopropionylglycine abolished the beneficial effects of adenosine and bradykinin (54 ± 8 and 58 ± 5% of baseline, respectively). Conclusions In vitro, desflurane-induced postconditioning depends on reactive oxygen species production, activation of adenosine and bradykinin B2 receptors. And, the cardioprotective effect of adenosine and bradykinin administered at the beginning of reoxygenation, was mediated, at least in part, through ROS production.</p

0146: Ischemia-reperfusion

BackgroundIn ST elevation myocardial infarction (STEMI) context, clinical studies have shown the deleterious effect of high aldosterone levels on ventricular arrhythmia (VA) occurrence as well as on cardiac mortality. However, the mechanisms of such harmful effects remain unknown.Methods and resultsWe used an in vitro model of “border zone” using rabbit ventricle and standard microelectrode technique, completed by cellattached experiments of freshly isolated rabbit ventricular cardiomyocytes to assess the acute electrophysiological impact of aldosterone. During simulated ischemia, aldosterone (10 and 100 nmol/L) increased the APD dispersion at 90% between ischemic and normoxic zones (from 95±4ms to 117±5ms and 131±6ms respectively, P<0.05) and reperfusion-induced sustained premature ventricular contractions occurrence (from 17% to 67% and 83% respectively, P<0.05). Furthermore, aldosterone induced a resting membrane potential hyperpolarization, evoking an implication of a K+ current. Adding potassium canrenoate to aldosterone superfusion prevented these deleterious effects contrary to RU 28318, a specific mineralocorticoid receptor (MR) antagonist. Cell-attached experiments, designed to identify the K+ current involved, showed that aldosterone 10nmol/L activated (within 6.2±0.4 min) a 30 pS K+-selective channel, inward rectifier, with pharmacological and biophysical properties consistent with the IK1 current (NPo=1.96±0.36 in control vs NPo=3.01±0.43, n=10, P<0.05).ConclusionsIn this in vitro model of “border zone”, aldosterone had a deleterious impact via a rapid and MR-independent IK1 current activation. These conclusions may help to better understanding recent clinical studies results underlying the involvement of aldosterone in VA occurrence in STEMI context