Open Channel Block of HERG K ϩ Channels by Vesnarinone

ABSTRACT Vesnarinone, a cardiotonic agent, blocks I Kr and, unlike other I Kr blockers, produces a frequency-dependent prolongation of action potential duration (APD). To elucidate the mechanisms, we studied the effects of vesnarinone on HERG, the cloned human I Kr channel, heterologously expressed in Xenopus laevis oocytes. Vesnarinone caused a concentration-dependent inhibition of HERG currents with an IC 50 value of 17.7 Ϯ 2.5 M at 0 mV (n ϭ 6). When HERG was coexpressed with the ␤-subunit MiRP1, a similar potency for block was measured (IC 50 : 15.0 Ϯ 3.0 M at 0 mV, n ϭ 5). Tonic block of the HERG channel current was minimal (Ͻ5% at 30 M, n ϭ 5). The rate of onset of block and the steady-state value for block of current were not significantly different for test potentials ranging from Ϫ40 to ϩ40 mV [time constant () ϭ 372 Ϯ 76 ms at ϩ40 mV, n ϭ 4]. Recovery from block at Ϫ60, Ϫ90, and Ϫ120 mV was not significantly different ( ϭ 8.5 Ϯ 1.5 s at Ϫ90 mV, n ϭ 4). Vesnarinone produced similar effects on inactivation-removed mutant (G628C/S631C) HERG channels. The IC 50 value was 10.7 Ϯ 3.7 M at 0 mV (n ϭ 5), and the onset and recovery from block of current findings were similar to those of wild-type HERG. Amino acids important for the binding of vesnarinone were identified using alanine-scanning mutagenesis of residues believed to line the inner cavity of the HERG channel. Six important residues were identified, including G648, F656, and V659 located in the S6 domain and T623, S624, and V625 located at the base of the pore helix. These residues are similar but not identical to those determined previously for MK-499, an antiarrhythmic drug. In conclusion, vesnarinone preferentially blocks open HERG channels, with little effect on channels in the rested or inactivated state. These actions may contribute to the favorable frequency-dependent prolongation in APD

Effects of Bepridil on Spiral Reentry

Bepridil is effective for conversion of atrial fibrillation to sinus rhythm and in the treatment of drug-refractory ventricular tachyarrhythmias. We investigated the effects of bepridil on electrophysiological properties and spiral-wave (SW) reentry in a 2-dimensional ventricular muscle layer of isolated rabbit hearts by optical mapping. Ventricular tachycardia (VT) induced in the presence of bepridil (1 μM) terminated earlier than in the control. Bepridil increased action potential duration (APD) by 5% – 8% under constant pacing and significantly increased the space constant. There was a linear relationship between the wavefront curvature (κ) and local conduction velocity: LCV = LCV0 − D·κ (D, diffusion coefficient; LCV0, LCV at κ = 0). Bepridil significantly increased D and LCV0. The regression lines with and without bepridil crossed at κ = 20 – 40 cm−1, resulting in a paradoxical decrease of LCV at κ > 40 cm−1. Dye transfer assay in cultured rat cardiomyocytes confirmed that bepridil increased intercellular coupling. SW reentry in the presence of bepridil was characterized by decremental conduction near the rotation center, prominent drift, and self-termination by collision with boundaries. These results indicate that bepridil causes an increase of intercellular coupling and a moderate APD prolongation, and this combination compromises wavefront propagation near the rotation center of SW reentry, leading to its drift and early termination

IKs Block and Spiral-Wave Reentry

We tested a hypothesis that an enhancement of IKs may play a pivotal role in ventricular proarrhythmia under high sympathetic activity. A 2-dimensional ventricular muscle layer was prepared in rabbit hearts, and action potential signals were analyzed by optical mapping. During constant stimulation, isoproterenol (ISP, 0.1 μM) significantly shortened action potential duration (APD); chromanol 293B (30 μM), a selective IKs-blocker, reversed the APD shortening. VTs induced in the presence of ISP lasted longer than in the control, and this was reversed by 293B. E-4031 (0.1 μM), a selective IKr-blocker, did not cause such reversal. Spiral-wave (SW) reentry with ISP was characterized by more stable rotation around a shorter functional block line (FBL) than in the control. After application of 293B, SW reentry was destabilized, and rotation around a longer FBL with prominent drift reappeared. The APD abbreviation by ISP close to the rotation center was more pronounced than in the periphery, leading to an opposite APD gradient (center < periphery) compared with controls. This effect was also reversed by 293B. In conclusion, β-adrenergic stimulation stabilizes SW reentry most likely though an enhancement of IKs. Blockade of IKs may be a promising therapeutic modality in prevention of ventricular tachyarrhythmias under high sympathetic activity

Skuteczność terapii złożonej polegającej na podaniu blokera kanału IKr oraz wykonaniu blokady zwoju gwiaździstego w leczeniu opornych arytmii komorowych u chorych z zatrzymaniem krążenia

Wstęp: W poprzednich doniesieniach autorzy niniejszej pracy dowiedli, że współczynnik skuteczności defibrylacji przy jednoczesnym dożylnym podaniu chlorowodorku nifekalantu (NIF) - selektywnego blokera kanałów szybkiej składowej opóźnionego prostującego prądu potasowego (IKr) wynosił powyżej 75% dla opornego na lignokainę częstoskurczu lub migotania komór (VT/VF) w przebiegu pozaszpitalnego zatrzymania krążenia (CPA). Jednakże dla pozostałych 25% chorych, u których wykonana defibrylacja okazała się nieskuteczna, nie znaleziono efektywnych metod leczenia. Autorzy niniejszej pracy sugerują, że zastosowanie złożonej terapii polegającej na dożylnym podaniu NIF oraz wykonaniu blokady lewego zwoju gwiaździstego (LSGB) jest użyteczne w przypadku defibrylacji VT/VF opornego na działanie NIF. Na podstawie własnych badań retrospektywnych podjęto także próbę oceny skuteczności tej terapii. Metody i wyniki: Do badania włączono kolejnych 272 chorych przyjętych do Kliniki Kardiologii Uniwersytetu Tokai w okresie od kwietnia do grudnia 2006 roku z powodu pozaszpitalnego zatrzymania krążenia. U 55 pacjentów (podczas przyjęcia lub też w przebiegu resuscytacji krążeniowo-oddechowej) stwierdzono VT/VF. Zgodnie z samodzielnie wypracowanymi przez autorów pracy algorytmami prowadzenia resuscytacji krążeniowo-oddechowej NIF (w dawce 0,15-0,3 mg/kg) podawano dożylnie po pierwszej próbie kardiowersji. Oporne na działanie NIF częstoskurcze komorowe/migotania komór wystąpiły u 15 spośród 55 pacjentów. U 11 chorych z powyższej grupy wykonano LSGB oraz podano dożylnie NIF. U 7 osób (64%) po zabiegu LSGB uzyskano powrót rytmu zatokowego. Całkowity powrót do zdrowia zanotowano u 2 chorych. Jednakże w grupie, w której nie wykonano zabiegu blokady lewego zwoju gwiaździstego (grupa nie-LSBG), zmarli wszyscy pacjenci. Wnioski: Terapia złożona polegająca na dożylnym podaniu NIF oraz wykonaniu LSGB okazała się użyteczna w przypadku defibrylacji opornego VT/VF. Jest to potencjalna i innowacyjna strategia leczenia opornego na selektywne blokery kanałów IKr częstoskurczu komorowego/ migotania komór. (Folia Cardiologica Excerpta 2007; 2: 524-536