鐘　鑫，　王喜堯，　梁曉輝，　楊東曉，　王育文△

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué) 1病理生理學(xué)教研室， 2附屬第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 哈爾濱 150081；3哈爾濱市紅十字中心醫(yī)院放射科，黑龍江 哈爾濱 150001)

?

NCA對(duì)受磷蛋白敲除小鼠心肌興奮-收縮偶聯(lián)的作用*

鐘鑫1，王喜堯2，梁曉輝3，楊東曉2，王育文2△

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)1病理生理學(xué)教研室，2附屬第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 哈爾濱 150081；3哈爾濱市紅十字中心醫(yī)院放射科，黑龍江 哈爾濱 150001)

[摘要]目的： 硝酰基(HNO)在輕微增加細(xì)胞內(nèi)鈣的基礎(chǔ)上可以顯著增加心肌肌絲對(duì)鈣離子的反應(yīng)性。本研究中，我們應(yīng)用嶄新的HNO供體乙酸1-亞硝基環(huán)己酯(NCA)來(lái)觀察HNO對(duì)受磷蛋白敲除(PLB-KO)小鼠心室梳狀肌的作用。方法: 小鼠右心室的完整梳狀肌被連接在張力換能器與刺激電極之間，肌小節(jié)長(zhǎng)度設(shè)定在2.2～2.3 μm之間，K-H液表面灌流后，F(xiàn)ura-2經(jīng)玻璃微電極負(fù)載進(jìn)行離子透入法檢測(cè)[Ca2+]i，同時(shí)測(cè)定心肌收縮張力的變化。結(jié)果: PLB-KO小鼠心室梳狀肌比野生型(WT)小鼠具有更高的鈣瞬變及收縮力，同時(shí)展示負(fù)性收縮力-收縮頻率相關(guān)性(FFR)。NCA(2.5 μmol/L)在不同濃度細(xì)胞外鈣([Ca2+]o) 條件下增加PLB-KO及WT小鼠心肌收縮力，但并不影響PLB-KO小鼠的負(fù)性FFR。穩(wěn)態(tài)條件下2組小鼠去肌膜梳狀肌的收縮力-鈣離子相關(guān)性無(wú)顯著性差異，NCA則增加去肌膜梳狀肌的鈣離子的反應(yīng)性。結(jié)論: NCA提供的HNO通過(guò)增加PLB-KO及WT小鼠心肌肌絲對(duì)鈣離子的反應(yīng)性而增強(qiáng)心肌收縮力；心肌細(xì)胞內(nèi)鈣瞬變的增加伴隨收縮力的增強(qiáng)表明HNO可改善鈣離子活性，進(jìn)一步證實(shí)HNO作為正性肌力藥物的作用效果。

[關(guān)鍵詞]乙酸1-亞硝基環(huán)己酯； 硝?；?； 鈣瞬變； 受磷蛋白

硝?；?nitroxyl ，HNO)作為一氧化氮的單電子還原產(chǎn)物，對(duì)活體心臟發(fā)揮正性肌力作用[1]。HNO具備β受體激動(dòng)劑的作用但不被β受體阻滯劑所阻斷，且對(duì)細(xì)胞氧化還原狀態(tài)十分敏感。最近對(duì)HNO在心臟作用機(jī)制的研究[2]中發(fā)現(xiàn)，HNO能夠增加Ca2+從肌漿網(wǎng)(sarcoplasmic reticulum,SR) 的釋放及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性，與此同時(shí)HNO并不影響肌絲ATP酶的活性[3]。盡管HNO增加肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的作用預(yù)示了其可能通過(guò)對(duì)肌絲蛋白質(zhì)翻譯后修飾的調(diào)控來(lái)對(duì)收縮力進(jìn)行調(diào)節(jié)，但導(dǎo)致心肌收縮力變化的收縮期Ca2+瞬變的增加程度尚不清楚。

以往研究中使用的HNO供體為Angeli’s salt(AS)。AS不是純HNO供體，可以同時(shí)釋放HNO和亞硝酸鹽。亞硝酸鹽不刺激心肌產(chǎn)生收縮性反應(yīng)，在體內(nèi)主要導(dǎo)致血管舒張。乙酸1-亞硝基環(huán)己酯(1-nitrosocyclohexyl acetate，NCA)不釋放亞硝酸鹽，是較純的HNO供體[4]，其研究能對(duì)HNO生化作用及機(jī)制進(jìn)行更有效的分析。

受磷蛋白(phospholamban，PLB)是一種肌漿網(wǎng)跨膜蛋白質(zhì)，在去磷酸化狀態(tài)下能夠抑制SR Ca2+-ATP酶(SERCA2a) 的活性。腎上腺素能夠刺激PLB發(fā)生磷酸化從而解除該抑制作用，造成Ca2+釋放增多及心肌收縮力增強(qiáng)[5]。PLB在心肌興奮-收縮偶聯(lián)的作用已經(jīng)在PLB基因敲除(PLBknockout，PLB-KO)小鼠進(jìn)行了廣泛的研究[6-7]，PLB-KO與[Ca2+]i瞬變?cè)黾用芮邢嚓P(guān)，由此導(dǎo)致心肌在基礎(chǔ)條件下即呈現(xiàn)“高動(dòng)力學(xué)狀態(tài)”。[Ca2+]i瞬變的增加與SR Ca2+泵功能及SR Ca2+容量的增強(qiáng)是一致的。生理學(xué)方面， PLB-KO動(dòng)物心臟對(duì)異丙腎上腺素的刺激產(chǎn)生更強(qiáng)的抵抗效果[8]，其心臟乳頭肌有時(shí)卻呈現(xiàn)負(fù)性收縮力-收縮頻率相關(guān)性(force-frequency relationship，F(xiàn)FR)[7]。這些研究結(jié)果表明[Ca2+]i對(duì)可能增加PLB-KO動(dòng)物心臟[Ca2+]i的刺激因素具有彈性反應(yīng)能力。

本研究中，我們驗(yàn)證了NCA這種嶄新的HNO供體對(duì)野生型(wild-type，WT)及PLB-KO小鼠心室梳狀肌[Ca2+]i及收縮力變化的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，NCA可以通過(guò)增加[Ca2+]i瞬變及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的協(xié)同作用來(lái)增加心肌收縮力。

材料和方法

1動(dòng)物及試劑

實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLB-KO、WT小鼠及NCA均由美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院麻醉實(shí)驗(yàn)室贈(zèng)予。

2主要方法

2.1梳狀肌制備及張力測(cè)定PLB-KO和WT小鼠腹腔注射戊巴比妥(100 mg/kg)麻醉，沿胸骨中部切開暴露心臟后迅速摘除心臟并將其放置在標(biāo)本盤中。室溫下進(jìn)行主動(dòng)脈插管并用含有95% O2及5% CO2的Kerb-Henseleit (K-H) 液逆行灌流(15 mL/min)。K-H液組成(mmol/L)：NaCl 120，NaHCO320，KCl 5，MgCl21.2，glucose 10，CaCl20.5及2，3-丁二酮 (BDM)20，pH 7.35～7.45，室溫21～22 ℃。取自于右心室的梳狀肌置于張力換能器和刺激電極之間，然后對(duì)其進(jìn)行K-H液表面灌流(10 mL/min)，同時(shí)給予頻率為0.5 Hz的刺激。解剖顯微鏡下(×40)標(biāo)準(zhǔn)刻度線測(cè)量梳狀肌的尺寸， WT組為(0.89±0.04) mm 長(zhǎng)，(0.19±0.01) mm 寬，(0.100±0.004) mm 厚； PLB-KO 組為(0.86±0.06) mm長(zhǎng)，(0.19±0.01) mm寬，(0.110±0.005) mm厚。

應(yīng)用張力換能系統(tǒng)(KG7, Scientific Instruments GmbH)對(duì)收縮力進(jìn)行測(cè)量并以單位橫截面積上所受的力(mN/mm2)來(lái)表示。肌小節(jié)長(zhǎng)度通過(guò)激光衍射法[9]進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)網(wǎng)狀二極管線陣系統(tǒng)(RC0100-RG512，EG&G Reticon)檢測(cè)肌肉中部區(qū)域的衍射光線。衍射的初級(jí)光強(qiáng)度被整合，應(yīng)用定制的肌小節(jié)長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)(University of Calgary)測(cè)出光強(qiáng)度分布中值，從而決定肌小節(jié)長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中靜息肌小節(jié)長(zhǎng)度設(shè)定為2.2～2.3 μm。

2.3梳狀肌穩(wěn)態(tài)激活作用及去肌膜心肌組織收縮力的測(cè)定高鉀 K-H液對(duì)PLB-KO及WT小鼠心臟灌流，然后迅速分離梳狀肌。梳狀肌隨后在舒張液(mmol/L: KCl 100，HEPES 25，K2EGTA 10， NaCrP 15，Na2ATP 5，MgCl25.15，leupeptin 0.5，pH 7.2)中用Triton X-100 (1%)去肌膜處理15～20 min。通過(guò)不同比例混合活化液(mmol/L: Ca2+-EGTA 10，KCl 100，HEPES 25，Na2CrP 15，Na2ATP 5，MgCl24.75， leupeptin 0.5，pH 7.2)及舒張液以獲得多種[Ca2+]o濃度。穩(wěn)態(tài)條件力-[Ca2+]i關(guān)系應(yīng)用希爾公式來(lái)計(jì)算：F=Fmax[Ca2+]n/(Ca50n+ [Ca2+]n)。其中，F(xiàn)表示不同[Ca2+]下心肌穩(wěn)態(tài)收縮力，F(xiàn)max表示最大[Ca2+]時(shí)收縮力，Ca50表示達(dá)到50% Fmax的[Ca2+]，n代表希爾系數(shù)。

3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。差異性分析采用配對(duì)t檢驗(yàn)(兩變量均數(shù)間差異比較)和單因素方差(隨機(jī)設(shè)計(jì)的多個(gè)樣本均數(shù)間比較)分析方法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1PLB-KO及WT小鼠心肌收縮力及[Ca2+]i的變化

圖1顯示正常條件下(刺激頻率0.5 Hz、[Ca2+]o1.5 mmol/L)2組小鼠梳狀肌收縮力及[Ca2+]i的變化軌跡，圖2則顯示不同濃度[Ca2+]o對(duì)PLB-KO及WT小鼠梳狀肌收縮力及[Ca2+]i瞬變的影響。正常條件下，與WT組相比，PLB-KO組梳狀肌表現(xiàn)更高的收縮力及[Ca2+]i瞬變(P<0.05)。不同濃度[Ca2+]o條件下，PLB-KO組梳狀肌仍表現(xiàn)出更高收縮力及[Ca2+]i瞬變。這些結(jié)果與其它研究結(jié)果一致，表明PLB-KO梳狀肌具備“高收縮”特性[6, 11]。同時(shí)也表明PLB-KO梳狀肌在[Ca2+]o逐漸增加的條件下具有加大收縮力及[Ca2+]i瞬變振幅的能力。

Figure 1.Representative raw recordings of force (A) and intracellular Ca2+transients (B) from WT and PLB-KO trabeculae. The muscles were stimulated at 0.5 Hz in the presence of 1.5 mmol/L external Ca2+.

圖1正常心肌收縮力及[Ca2+]i變化

Figure 2.Force (A) and intracellular Ca2+concentration (B) in cardiac muscles from PLB-KO and WT mice at various external Ca2+concentrations. The muscles from PLB-KO mice had higher force development and greater Ca2+transients at any given external Ca2+concentrations. However, the increases (over baseline) for both force and Ca2+transients were more prominent in WT muscles. Mean±SD.n=9～10.*P<0.05vsWT group.

圖2不同[Ca2+]o心肌收縮力及[Ca2+]i變化

我們也檢測(cè)了收縮力-頻率及[Ca2+]i-頻率之間的關(guān)系。2組梳狀肌在相同[Ca2+]o(1.5 mmol/L)下分別給予不同頻率(0.5～3.0 Hz)的刺激，結(jié)果表明，WT組收縮力及[Ca2+]i瞬變振幅隨刺激頻率的增加而增加，而PLB-KO梳狀肌則顯示負(fù)性FFR及負(fù)性[Ca2+]i-頻率關(guān)系。這些結(jié)果與以往研究結(jié)果相一致[7]，表明PLB 在維持心肌正性FFR過(guò)程中的重要意義，見(jiàn)圖3。

Figure 3.Force-frequency relationship in PLB-KO and WT muscles. A: the muscles from PLB-KO mice exhibited a negative force-frequency relationship, whereas the WT muscles had a positive force-frequency relationship; B: the changes in Ca2+transients followed force development. Mean±SD.n=6～8.*P<0.05vsPLB-KO group.

圖3不同刺激頻率心肌收縮力及[Ca2+]i變化

2NCA對(duì)PLB-KO及WT小鼠梳狀肌收縮力及[Ca2+]i的作用

圖4A顯示在不同的[Ca2+]o條件下NCA(2.5 μmol/L)對(duì)PLB-KO梳狀肌收縮力及[Ca2+]i瞬變的作用，NCA在不影響[Ca2+]i的情況下明顯增強(qiáng)收縮力。而在WT組，NCA則增加[Ca2+]i同時(shí)更大幅度地增強(qiáng)了收縮力。圖4B比較了以1.5 mmol/L [Ca2+]o為基線，給予4.5 mmol/L [Ca2+]o條件下NCA對(duì)收縮力及[Ca2+]i瞬變的作用效果。PLB-KO組梳狀肌[Ca2+]i瞬變?cè)诨€基礎(chǔ)上增加(36±8)%，收縮力則增加(85±7)%。 而WT組[Ca2+]i瞬變?cè)黾?129±18)% (P<0.05)，收縮力增加(241±8)% (P<0.05)。這些結(jié)果表明HNO具有增強(qiáng)收縮力及[Ca2+]i瞬變的協(xié)同效果。

Figure 4.The effects of NCA (2.5 μmol/L) on systolic force and Ca2+transients at various external Ca2+concentrations (A), and pooled data of the effects of external Ca2+and NCA on the increases in Ca2+transients and force in PLB-KO and WT mice (B). Mean±SD.n=6～9.*P<0.05,**P<0.01vsPLB-KO group.

圖4不同[Ca2+]o條件下NCA對(duì)心肌收縮力及[Ca2+]i的影響

為進(jìn)一步證實(shí)上述結(jié)論，我們檢測(cè)了NCA對(duì)PLB-KO梳狀肌FFR的作用效果。NCA 在不同刺激頻率下均可增加PLB-KO梳狀肌收縮力但并不影響 [Ca2+]i變化，表現(xiàn)為負(fù)性FFR效果。在WT組，NCA 則表現(xiàn)為陽(yáng)性FFR效果。在基本刺激頻率下2組梳狀肌收縮力及[Ca2+]i瞬變參數(shù)的變化，NCA不影響PLB-KO組收縮力及[Ca2+]i瞬變，WT組 [Ca2+]i瞬變則在NCA作用下增加超過(guò)100%，收縮力相應(yīng)增加超過(guò)200%，見(jiàn)圖5。

Figure 5.The effects of NCA on the force-frequency and Ca2+transient-frequency relationships in PLB-KO and WT muscles (A), and pooled data of the effects of NCA on force-frequency relationship in PLB-KO and WT muscles (B). Mean±SD.n=5～7.**P<0.01vsPLB-KO group.

圖5不同刺激頻率NCA對(duì)心肌收縮力及[Ca2+]i影響

3NCA對(duì)PLB-KO小鼠梳狀肌穩(wěn)態(tài)收縮力-[Ca2+]i關(guān)系的作用

前面結(jié)果顯示在不同實(shí)驗(yàn)條件(多種[Ca2+]o或頻率)下，相對(duì)于[Ca2+]i瞬變NCA可以更顯著地增加梳狀肌收縮力。為證實(shí)HNO可以增加肌絲對(duì)Ca2+的反應(yīng)性，我們將2組梳狀肌進(jìn)行化學(xué)去膜以獲得穩(wěn)態(tài)活化狀態(tài) (圖 6)。一些基本參數(shù)，如最大[Ca2+]時(shí)收縮力(Fmax)、50% 活化Ca2+濃度 (Ca50)及希爾系數(shù)(n)等2組間差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性。NCA給藥后，PLB-KO組的Fmax增至(52.1±5.1) mN/mm2(P<0.05)且Ca50降至(0.61±0.10) μmol/L(P<0.05)。WT組NCA 給藥后的Fmax增至(50.3±4.1) mN/mm2， Ca50則降至(0.77±0.11) μmol/L (P<0.05)。由此可見(jiàn)， 在PLB-KO及WT組NCA均以同樣的方式增加Fmax并降低Ca50而不影響希爾系數(shù)。該結(jié)果表明HNO可以增加WT及PLB-KO小鼠梳狀肌肌絲對(duì)Ca2+的反應(yīng)性。

Figure 6.The effect of NCA on the force-[Ca2+] relationship in PLB-KO and WT muscles after skinning. The data were normalized to each maximal force value for comparison. Mean±SD.n=9～10.

圖6NCA增加心肌纖維對(duì)Ca2+反應(yīng)性

討論

本研究中我們發(fā)現(xiàn)與WT小鼠相比，PLB-KO小鼠梳狀肌表現(xiàn)更顯著的收縮力及[Ca2+]i瞬變；當(dāng)[Ca2+]o增加時(shí)，其收縮力及[Ca2+]i瞬變?cè)黾拥某潭容^弱，呈現(xiàn)負(fù)性FFR。重要的是，在不同[Ca2+]o條件下，NCA并不增加PLB-KO小鼠心肌[Ca2+]i瞬變，且不改變其FFR。然而，穩(wěn)態(tài)激活條件下，NCA則可以增加2組心肌的鈣離子反應(yīng)性。這些結(jié)果表明：(1) NCA增加WT及PLB-KO小鼠心肌的鈣離子反應(yīng)性；(2) NCA增加PLB調(diào)控的[Ca2+]i瞬變； (3) NCA具有協(xié)同增加[Ca2+]i瞬變及鈣離子反應(yīng)性的特殊效應(yīng)。

我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)NCA 不能增加PLB-KO小鼠梳狀肌的[Ca2+]i瞬變，這表明SR的PLB是HNO的關(guān)鍵靶點(diǎn)，這也與最近一項(xiàng)研究結(jié)果即在WT PLB及無(wú)半胱氨酸PLB動(dòng)物微粒體內(nèi)SERCA2a能被HNO激活的結(jié)果相符合[12]。當(dāng)給予HNO時(shí)，在表達(dá)SERCA2a 及 PLB 的微粒體內(nèi)SERCA2a 活化作用增強(qiáng)，而在表達(dá)SERCA2a 及無(wú)半胱氨酸PLB 的微粒體內(nèi)SERCA2a 活化作用則保持不變，這可能是HNO促PLB分子內(nèi)半胱氨酸間形成二硫鍵所致[12]。

本研究中最重要的發(fā)現(xiàn)是NCA/HNO具有增加[Ca2+]i瞬變及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的協(xié)同效果。該協(xié)同作用只發(fā)生在收縮期，因?yàn)镠NO并不增加舒張期張力及舒張時(shí)程[3]。另外，與傳統(tǒng)的增加心肌收縮力的藥物(如β受體激動(dòng)劑，增加[Ca2+]i而降低肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性)不同，HNO的活性不依賴于cAMP-依賴性的蛋白激酶A(protien kinase A，PKA)及C( protien kinase C，PKC)[1]。β受體激動(dòng)劑誘導(dǎo)的[Ca2+]i瞬變?cè)黾邮怯蒔LB的PKA磷酸化所致，PKA磷酸化后PLB的抑制作用被解除，從而允許更多的Ca2+從SR釋放。肌鈣蛋白TnI的磷酸化作用則降低了肌絲對(duì)Ca2+的反應(yīng)性。HNO與levosimendan(鈣敏劑，增加肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性，收縮期改變力-Ca2+關(guān)系)作用相似，但levosimendan也激活A(yù)TP敏感鉀通道而增加心律失常的風(fēng)險(xiǎn)性[13]。Levosimendan結(jié)合在TnC的N末端，增加其對(duì)Ca2+親和力。值得注意的是，碳酰膽堿能夠抑制levosimendan的正性肌力作用，表明levosimendan的作用效果是cAMP依賴性的[14]。由此可見(jiàn)，HNO對(duì)心肌作用的唯一性表明其是一種新型的正性肌力制劑，其增加[Ca2+]i瞬變及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的協(xié)同作用也將HNO與其它正性肌力作用明顯地區(qū)別開來(lái)。

HNO增加[Ca2+]i瞬變及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的作用取決其化學(xué)特征的唯一性。在化學(xué)上，HNO主要與巰基發(fā)生反應(yīng)[15]。HNO與蛋白質(zhì)巰基發(fā)生反應(yīng)形成二硫鍵或蛋白質(zhì)亞磺酰胺，這取決于是否存在鄰位巰基或巰基的化學(xué)性質(zhì)。多項(xiàng)研究證實(shí)HNO對(duì)心臟發(fā)揮的作用是選擇性且可逆的[2-3]，其正性肌力作用可被二硫蘇糖醇(dithiothreitol，DTT)所阻斷，表明其具有較強(qiáng)的氧化還原敏感性。臨床上心衰的患者必須依賴正性肌力藥物治療。迄今為止，正性肌力代表藥物包括β受體激動(dòng)劑及磷酸二酯酶抑制劑，這兩類藥物均通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)cAMP 及Ca2+水平發(fā)揮作用。然而，這些藥物僅在短期內(nèi)發(fā)揮效應(yīng)，長(zhǎng)期應(yīng)用則增加患者死亡率。因此，臨床上一直在尋求一種安全有效、可以長(zhǎng)期口服治療心衰的正性肌力藥物。增加肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的藥物能夠增加心肌收縮力而不影響[Ca2+]i瞬變，這種藥物可以產(chǎn)生更安全的正性肌力反應(yīng)。HNO增加心肌收縮力的作用并不影響舒張期張力及ATP的消耗，表明其可以提高心肌收縮作用的效率[3]。可以認(rèn)為HNO作為一種新型正性肌力藥物，在收縮期發(fā)揮增加[Ca2+]i瞬變及肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性的協(xié)同作用而不影響舒張期張力變化，其優(yōu)勢(shì)在于消耗較少能量而產(chǎn)生更強(qiáng)的收縮力。

總而言之，HNO在WT及PLB-KO小鼠梳狀肌發(fā)揮正性肌力作用。在PLB-KO小鼠該作用主要是通過(guò)增加肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性而非增加[Ca2+]i來(lái)實(shí)現(xiàn)的；而對(duì)于WT小鼠，HNO則發(fā)揮增加肌絲對(duì)Ca2+反應(yīng)性及[Ca2+]i瞬變的協(xié)同作用。HNO的這些作用進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了其作為新型正性肌力藥物可以在不影響舒張期張力的前提下，能夠在收縮期放大鈣信號(hào)產(chǎn)生更強(qiáng)的收縮力而發(fā)揮藥理作用的唯一性。

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(責(zé)任編輯： 陳妙玲， 羅森)

Effect of NCA on excitation-contraction coupling of cardiac muscle from phospholamban knockout mice

ZHONG Xin1, WANG Xi-yao2, LIANG Xiao-hui3, YANG Dong-xiao2, WANG Yu-wen2

(1DepartmentofPathophysiology,2Department,ClinicalLaboratory,TheSecondAffiliatedHospital,HarbinMedicalUniversity,Harbin150081,China;3DepartmentofRadiology,RedCrossCentralHospitalofHarbin,Harbin150001,China.E-mail:yuww060424@hotmail.com)

[ABSTRACT]AIM: Nitroxyl (HNO) increases myofilament Ca2+responsiveness relative to increases in intracellular Ca2+in cardiac muscle. In this study, we further investigated this effect of HNO on trabecular muscles from phospholamban knockout (PLB-KO) and wide-type (WT) mice using a novel HNO donor, 1-nitrosocyclohexyl acetate (NCA). METHODS: Trabecular muscles were dissected from the right ventricles of the rat hearts and mounted between a force transducer and a motor arm. The muscles were superfused with K-H solution (pH 7.4) at room temperature. Fura-2 was loaded into the trabecular muscles via electrophoresis. The length of the sarcomere was set to 2.2～2.3 μm. During steady-state activations, the maximal Ca2+-activated force and Ca2+required for 50% activation were measured. RESULTS: The intracellular Ca2+transients and force of the PLB-KO muscles at baseline were higher than those of the WT muscles and exhibited a negative force-frequency relationship (FFR). NCA (2.5 μmol/L) increased systolic force in both PLB-KO group and WT group at any given [Ca2+]o. However, there was more dramatic increase in the force development due to moderate increases in the intracellular Ca2+transients in the WT muscles when external Ca2+increased from 1.5 to 4.5 mmol/L under NCA. NCA did not affect the negative FFR in PLB-KO muscle. Steady-state force- Ca2+relations obtained from skinned muscles were not different between the 2 groups, while NCA increased Ca2+responsiveness in skinned muscles from both PLB-KO and WT mice.CONCLUSION: HNO increases force development in both PLB-KO and WT muscles as a result of increases in myofilament Ca2+responsiveness. The increased intracellular Ca2+transients are accompanied by greater force development in WT mice, suggesting that HNO improves Ca2+activation and establishes HNO as a positive inotropic agent with novel mechanisms.

[KEY WORDS]1-Nitrosocyclohexyl acetate; Nitroxyl; Calcium transients; Phopholamban

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.03.006

[中圖分類號(hào)]R329.21; R363

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

通訊作者△Tel: 0451-86605075； E-mail： yuww060424@hotmail.com

*[基金項(xiàng)目]黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助(No.12541384)

[收稿日期]2015- 07- 16[修回日期] 2016- 01- 05

[文章編號(hào)]1000- 4718(2016)03- 0418- 07

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