Die Reduktion der Kontraktionsamplitude elektrisch stimulierter,isolierter ventrikulärer Kardiomyozyten der Ratte durch den kappa-Opioidrezeptoragonisten U-50,488 wird nicht über eine Adenylylcyclase vermittelt

Abstract

Der kappa-Opioidrezeptoragonist U-50,488 vermindert die Amplitude der Kontraktionelektrisch stimulierter, ventrikulärer Kardiomyozyten der Ratte. Auch unterStimulation beta1-adrenerger Rezeptoren mit Isoprenalin ist eine Reduktion derkontraktilen Antwort der Zellen zu beobachten (Wenzlaff et al. 1998). Diese Befundelassen eine Interaktion zwischen beta1-Adrenozeptor und Opioidrezeptor vermuten. Wiruntersuchten deshalb die Wirkung von U-50,488 auf die Aktivität der Adenylylcyclase(AC) in Membranpräparationen isolierter Kardiomyozyten der Ratte. Aus denretrograd perfundierten Herzen männlicher Wistar-Ratten wurden Membranpräparationenhergestellt. Diese wurden entweder in flüssigem Stickstoff gefrorenund bei -80°C gelagert oder direkt im AC-Assay eingesetzt. Die AC wurde durchIsoprenalin und Forskolin stimuliert. Die Enzymaktivität stieg unter Isoprenalin aufdas Doppelte und unter Forskolin auf das 6fache der Kontrolle. Zum Vergleich wurdedie Wirkung des muskarinischen Acetylcholinrezeptoragonisten Carbacholuntersucht. Unter Carbacholwirkung sank die AC-Aktivität konzentrationsabhängigauf 67 % bei unstimulierten Membranen, auf 79 % unter Isoprenalinstimulation undauf 82 % unter Forskolinstimulation. Der kappa-Opioidrezeptoragonist U-50,488 hattekeine Wirkung auf die unstimulierte, Isoprenalin-stimulierte oder Forskolin-stimulierteAC-Aktivität. Weiterhin wurden in Kontraktilitätsmessungen ein PLC- und ein PKCInhibitoruntersucht. Zunächst wurden die Kardiomyozyten mit dem PLC-Inhibitor U-73,122 vorbehandelt. Darunter zeigte sich keine Änderung der basalen undIsoprenalin-stimulierten Zelllängenänderung. Die Reduktion der Zelllängenänderungder Kardiomyozyten durch den kappa-Opioidrezeptoragonist U-50,488 wird jedoch durchden PLC-Inhibitor U-73,122 aufgehoben. Weiterhin wurden die Zellen mitChelerythrin, einem PKC-Inhibitor, vorbehandelt. Auch dies führte zu einerAufhebung des U-50,488-Effekts auf die Zelllängenänderung der Kardiomyozyten.Die Reduktion der Kontraktionsamplitude elektrisch stimulierter, isolierterventrikulärer Kardiomyozyten der Ratte durch den kappa-Opioidrezeptoragonisten U-50,488 wird nicht über eine Adenylylcyclase vermittelt, sondern über einenPhospholipase C- und Proteinkinase C-abhängigen Signaltransduktionsweg. The kappa-opioid receptor (OPR) agonist U-50,488 reduces the contraction amplitude inisolated, electrically driven rat ventricular cardiomyocytes. In addition, a reduction ofthe contraction amplitude can also be seen in the presence of isoprenaline (Wentzlaffet al., 1998), a stimulator of beta-adrenergic receptors. These observations lead to thehypothesis of an interaction between adrenoreceptor and opioid receptor. Thereforewe examined the effect of U-50,488 on the activity of adenylyl cyclase in crudemembrane preparation from rat heart cells. Crude membrane preparations wereperformed from isolated, retrograde perfundated hearts of male Wistar rats.Membranes were either snap frozen in liquid nitrogen and stored at -80°C or directlyused for the adenylyl cyclase assay. Adenylyl cyclase activity was stimulated usingeither isoprenaline or forskolin. Enzyme activity was 2-fold increased in the presenceof isoprenaline and 6-fold in the presence of forskolin compared to baseline activity.In comparison, the effect of the muscarinic acetylcholine receptor agonist carbacholon crude membrane preparations was investigated. Baseline activity was reduced ina dose dependent manner in the presence of carbachol to 67% in non-stimulatedmembranes, to 79% in membranes stimulated by isoprenaline and to 82% inmembranes stimulated by forskolin. U-50,488 showed no effect on adenylyl cyclaseactivity, neither in non-stimulated membranes nor in membranes stimulated byisoprenaline or forskolin. Furthermore, the effects of the specific inhibitor ofphospholipase C, U-73,122 and specific inhibitor of protein kinase C, chelerythrine,on the contraction amplitude were investigated. The decrease in contractionamplitude in the presence of U-50,488 in isoprenaline stimulated heart cells isabolished whereas there is no effect of U-73,122 on the contraction amplitude in nonstimulatedor forskolin-stimulated heart cells. In addition, preincubation withchelerythrine abolished the effect of U-50,488 on the contraction amplitude in heartcells, too. The reduction of the contraction amplitude in electrically stimulated isolatedventricular rat cardiomyocytes in the presence of U-50,488 is not mediated via theadenylyl cyclase pathway. The effect seems to be mediated via a phospholipase Cand protein kinase C dependent pathway. Further investigations are needed toelaborate the effects of the kappa-opioid receptor agonist U-50,488 on the contractionamplitude of rat heart cells.