Ventricular performance and Na+-K+ ATPase activity are reduced early and late after myocardial infarction in rats

Myocardial infarction leads to compensatory ventricular remodeling. Disturbances in myocardial contractility depend on the active transport of Ca2+ and Na+, which are regulated by Na+-K+ ATPase. Inappropriate regulation of Na+-K+ ATPase activity leads to excessive loss of K+ and gain of Na+ by the cell. We determined the participation of Na+-K+ ATPase in ventricular performance early and late after myocardial infarction. Wistar rats (8-10 per group) underwent left coronary artery ligation (infarcted, Inf) or sham-operation (Sham). Ventricular performance was measured at 3 and 30 days after surgery using the Langendorff technique. Left ventricular systolic pressure was obtained under different ventricular diastolic pressures and increased extracellular Ca2+ concentrations (Ca2+e) and after low and high ouabain concentrations. The baseline coronary perfusion pressure increased 3 days after myocardial infarction and normalized by 30 days (Sham 3 = 88 ± 6; Inf 3 = 130 ± 9; Inf 30 = 92 ± 7 mmHg; P < 0.05). The inotropic response to Ca2+e and ouabain was reduced at 3 and 30 days after myocardial infarction (Ca2+ = 1.25 mM; Sham 3 = 70 ± 3; Inf 3 = 45 ± 2; Inf 30 = 29 ± 3 mmHg; P < 0.05), while the Frank-Starling mechanism was preserved. At 3 and 30 days after myocardial infarction, ventricular Na+-K+ ATPase activity and contractility were reduced. This Na+-K+ ATPase hypoactivity may modify the Na+, K+ and Ca2+ transport across the sarcolemma resulting in ventricular dysfunction.

Lead reduces tension development and the myosin ATPase activity of the rat right ventricular myocardium

Lead (Pb2+) poisoning causes hypertension, but little is known regarding its acute effects on cardiac contractility. To evaluate these effects, force was measured in right ventricular strips that were contracting isometrically in 45 male Wistar rats (250-300 g) before and after the addition of increasing concentrations of lead acetate (3, 7, 10, 30, 70, 100, and 300 µM) to the bath. Changes in rate of stimulation (0.1-1.5 Hz), relative potentiation after pauses of 15, 30, and 60 s, effect of Ca2+ concentration (0.62, 1.25, and 2.5 mM), and the effect of isoproterenol (20 ng/mL) were determined before and after the addition of 100 µM Pb2+. Effects on contractile proteins were evaluated after caffeine treatment using tetanic stimulation (10 Hz) and measuring the activity of the myosin ATPase. Pb2+ produced concentration-dependent force reduction, significant at concentrations greater than 30 µM. The force developed in response to increasing rates of stimulation became smaller at 0.5 and 0.8 Hz. Relative potentiation increased after 100 µM Pb2+ treatment. Extracellular Ca2+ increment and isoproterenol administration increased force development but after 100 µM Pb2+ treatment the force was significantly reduced suggesting an effect of the metal on the sarcolemmal Ca2+ influx. Concentration of 100 µM Pb2+ also reduced the peak and plateau force of tetanic contractions and reduced the activity of the myosin ATPase. Results showed that acute Pb2+ administration, although not affecting the sarcoplasmic reticulum activity, produces a concentration-dependent negative inotropic effect and reduces myosin ATPase activity. Results suggest that acute lead administration reduced myocardial contractility by reducing sarcolemmal calcium influx and the myosin ATPase activity. These results also suggest that lead exposure is hazardous and has toxicological consequences affecting cardiac muscle.

Eucalyptol, an essential oil, reduces contractile activity in rat cardiac muscle

Eucalyptol is an essential oil that relaxes bronchial and vascular smooth muscle although its direct actions on isolated myocardium have not been reported. We investigated a putative negative inotropic effect of the oil on left ventricular papillary muscles from male Wistar rats weighing 250 to 300 g, as well as its effects on isometric force, rate of force development, time parameters, post-rest potentiation, positive inotropic interventions produced by Ca2+ and isoproterenol, and on tetanic tension. The effects of 0.3 mM eucalyptol on myosin ATPase activity were also investigated. Eucalyptol (0.003 to 0.3 mM) reduced isometric tension, the rate of force development and time parameters. The oil reduced the force developed by steady-state contractions (50% at 0.3 mM) but did not alter sarcoplasmic reticulum function or post-rest contractions and produced a progressive increase in relative potentiation. Increased extracellular Ca2+ concentration (0.62 to 5 mM) and isoproterenol (20 nM) administration counteracted the negative inotropic effects of the oil. The activity of the contractile machinery evaluated by tetanic force development was reduced by 30 to 50% but myosin ATPase activity was not affected by eucalyptol (0.3 mM), supporting the idea of a reduction of sarcolemmal Ca2+ influx. The present results suggest that eucalyptol depresses force development, probably acting as a calcium channel blocker.

Influência da luminosidade na fisiologia e morfoanatomia de jequitibá branco (Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze) e jequitibá rosa (Cariniana legalis (Mart.) Kuntze)

Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze e C. legalis (Mart.) Kuntze são arbóreas nativas do Brasil que, além de possuírem alto poder econômico, são objeto de interesse em programas de recuperação de áreas degradadas e em plantios comerciais. A escassez de informações relacionadas ao desempenho ecofisiológico dessas espécies em condições ambientais estressantes dificultam o manejo e conservação das mesmas. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a ecofisiologia das espécies em um gradiente de irradiância, por meio de dois experimentos. No experimento 1, plantas de C. estrellensis com 12 meses de idade foram submetidas a quatro tratamentos: 40%, 50%, 70% e 100% de irradiância, durante 104 dias. Ao final desse período foram feitas análises de crescimento, do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, de trocas gasosas, da fluorescência da clorofila a, do conteúdo foliar de carboidratos solúveis, das características anatômicas foliares e caulinares e da plasticidade fenotípica da espécie. No experimento 2, plantas de C. estrellensis e C. legalis com 14 meses de idade foram submetidas a dois tratamentos: 30% e 100% de irradiância (sombra e sol, respectivamente), durante 30 dias. Ao final desse período foram feitas análises do estresse oxidativo das espécies, por meio da quantificação da atividade das enzimas catalase e peroxidase do ascorbato e por meio da quantificação do conteúdo foliar de pigmentos fotossintéticos. No experimento 1, em 70% de irradiância, as plantas apresentaram melhor crescimento em altura e diâmetro, maior massa seca de folhas (MSF), de caule (MSC) e de raiz (MSR). Em 70% e 100% de irradiância, as plantas apresentaram folhas menores (AFU) e mais espessas (AFE e MFE) resultando em menor área foliar total (AFT). Nesses tratamentos as plantas também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b), porém, maior razão Chl a/b e maior conteúdo de carotenóides, o que implicou em menor razão Chl a/Carot. Taxas fotossintéticas maiores foram encontradas nas plantas em 70% e inibidas em 40% e 50%, em função da baixa irradiância solar, e em 100%, possivelmente pela ocorrência de fotoinibição, como mostraram os parâmetros do fluxo de energia do fotossistema II. De acordo com a análise da fluorescência da clorofila a, em pleno sol, as plantas apresentaram menor densidade de centros de reação ativos (RC/ABS) e maior dissipação de energia (DI0/ABS), culminando com menor desempenho do fotossistema II (PIabs) e desempenho total (PITotal). O conteúdo foliar de carboidratos solúveis foi maior nas plantas em 70%, seguido das plantas em 100% de irradiância, com exceção da glicose, que não variou entre os tratamentos. A maior espessura encontrada nas folhas sob 100% de irradiância foi em função da maior espessura das epidermes adaxial e abaxial e dos parênquimas paliçádico e esponjoso. E o maior diâmetro do caule em 70% de irradiância se deu pela maior espessura do xilema e floema secundários. No experimento 2, as plantas em pleno sol de ambas as espécies também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b) e maior razão Chl a/b. No entanto, o conteúdo de carotenóides foi maior, o que implicou em menores razões Chl a/Carot. A atividade da catalase (CAT) variou em função do tempo e da espécie, apresentando uma queda em C. estrellensis aos 16 dias, possivelmente em função de fotoinativação, e um aumento em C. legalis aos 30 dias. Já a atividade da peroxidase do ascorbato (APX) não variou em função do tempo, da espécie ou dos tratamentos. O estudo da plasticidade fenotípica mostrou que C. estrellensis é uma espécie plástica, principalmente em função das variáveis de fotossíntese e trocas gasosas, sendo capaz de sobreviver no gradiente de irradiância testado, o que viabiliza o seu uso em projetos de recuperação de áreas degradadas. E, uma vez que as análises ecofisiológicas mostraram que C. estrellensis e C. legalis apresentaram melhor desempenho em luminosidade moderada, sugere-se que ambas comportaram-se como espécies intermediárias no processo de sucessão florestal. No entanto, uma vez que a concentração de pigmentos foliares e a produção de enzimas antioxidantes inferiram maior susceptibilidade de C. estrellensis à fotoinibição em alta irradiância, sugere-se maior viabilidade do uso de C. legalis em projetos de recuperação de áreas degradas.