Mechanismus des positiv kontraktilen Effektes von Stickstoffmonoxid (NO) auf ventrikuläre Herzmuskelzellen der Ratte mit positiver Kraft/Frequenz-Beziehung

Abstract

Stickstoffmonoxid (NO) bewirkt an isolierten Herzmuskelzellen der Ratte eine positiv kontraktile Wirkung in nanomolaren Konzentrationen und eine negativ kontraktile Wirkung in mikromolaren Konzentrationen. Der Mechanismus der positiv kontraktilen Wirkung konnte bisher nicht geklärt werden. Aufgabe der vorliegenden Arbeit war es, den Mechanismus des positiv kontraktilen Effektes von NO an Herzmuskelzellen der Ratte im positiven Kraft-Frequenz-Bereich zu untersuchen. Dazu wurden isolierte Herzmuskelzellen der Ratte in einem elektrischen Feld mit einer Frequenz von 2 Hz stimuliert und mit geeigneten Agonisten und Antagonisten inkubiert. Die Kontraktionsparameter wurden mit einer optischen Einheit und einer speziellen Software erfasst. Unter diesen Bedingungen steigerte SNAP (1 µMol/l) und Spermin-NONO (100 nMol/l) passager die Zellverkürzung. Co-Inkubation mit ODQ (10 µMol/l), einem Inhibitor der löslichen Guanylatzyklase, hob diesen Effekt auf. Mit YC-1 (30 µMol/l), einem Aktivator der löslichen Guanylatzyklase, konnte der positiv kontraktile Effekt von NO-Donatoren imitiert werden, gleichfalls wurde dieser Effekt durch ODQ aufgehoben. SNAP und Spermin-NONO potenzierten den positiv kontraktilen Effekt von Isoprenalin(100 nMol/l), einem beta-Adrenozeptor-Agonisten, aber nicht von Forskolin (10 nMol/l), einem Aktivator der Adenylatzyklase. Mit NF 449 (10 µMol/l), einem Antagonist an der Alpha-s-Untereinheit von G-Proteinen, konnte der positiv kontraktile Effekt von SNAP und Isoprenalin signifikant abgeschwächt werden. Daraus lässt sich schließen, dass der positiv kontraktile Effekt von NO in niedriger Konzentration durch die direkte Interaktion von cGMP mit der Alpha-s-Untereinheit von G-Proteinen verursacht wird. Nitric oxide (NO) causes a positive contractile effect in nanomolare and a negative contractile effect in micromolare concentration on isolated rat cardiomyocytes. The mechanism of the positiv contractile effect is still unclear. Task of the present studie was to investigate the mechanism of the positive contractile effect of NO on rat ventricular cardiomyocytes in a range of positive force/frequency relationship. Cardiomyocytes were paced in an electric field with a frequence of 2 Hz and were incubated with several agonists and antagonists. The contraction parameters were recorded with an special optical unit and a special Software. Under these conditiones SNAP (1 µMol/l) and Spermin-NONO (100 nMol/l) increased the cell shortening transient. Coincubation with ODQ (10 µMol/l) an inhibitor of soluble guanylyl cyclase (sGC) abolished this effect. With YC-1 (30 µMol/l) an activator of sGC the positiv contractile effect of the NO donors could be mimicked. As well this effect was abolished by ODQ. SNAP and Spermin-NONO potentiated the positive contractile effect of isoprenaline (100 nMol/l) but not of forskoline (10 nMol/l). Inhibition of the alpha-s subunit from the G protein by NF 449 attenuated the positive contractile response of SNAP and isoprenaline. The conclusion of the present studie is that the positive contractile effect of NO in low concentration is mediated by direct interaction of cGMP with the alpha-s subunit of G proteins.