Chronic Sympathetic Hyperactivity Triggers Electrophysiological Remodeling and Disrupts Excitation-Contraction Coupling in Heart
| dc.creator | Humberto Cavalcante Joca | |
| dc.creator | Artur Santos‐Miranda | |
| dc.creator | Julliane Vasconcelos Joviano-Santos | |
| dc.creator | Rebeca Maia-Joca | |
| dc.creator | Patricia Chakur Brum | |
| dc.creator | George Williams | |
| dc.creator | Jader dos Santos Cruz | |
| dc.date.accessioned | 2026-04-01T21:14:22Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description.abstract | The sympathetic nervous system is essential for maintenance of cardiac function via activation of post-junctional adrenergic receptors. Prolonged adrenergic receptor activation, however, has deleterious long-term effects leading to hypertrophy and the development of heart failure. Here we investigate the effect of chronic adrenergic receptors activation on excitation-contraction coupling (ECC) in ventricular cardiomyocytes from a previously characterized mouse model of chronic sympathetic hyperactivity, which are genetically deficient in the adrenoceptor α2A and α2C genes (ARDKO). When compared to wild-type (WT) cardiomyocytes, ARDKO displayed reduced fractional shortening (~33%) and slower relaxation (~20%). Furthermore, ARDKO cells exhibited several electrophysiological changes such as action potential (AP) prolongation (~50%), reduced L-type calcium channel (LCC) current (~33%), reduced outward potassium (K+) currents (~30%), and increased sodium/calcium exchanger (NCX) activity (~52%). Consistent with reduced contractility and calcium (Ca2+) currents, the cytosolic Ca2+ ([Ca2+]i) transient from ARDKO animals was smaller and decayed slower. Importantly, no changes were observed in membrane resting potential, AP amplitude, or the inward K+ current. Finally, we modified our existing cardiac ECC computational model to account for changes in the ARDKO heart. Simulations suggest that cellular changes in the ARDKO heart resulted in variable and dyssynchronous Ca2+-induced Ca2+ release therefore altering [Ca2+]i transient dynamics and reducing force generation. In conclusion, chronic sympathetic hyperactivity impairs ECC by changing the density of several ionic currents (and thus AP repolarization) causing altered Ca2+ dynamics and contractile activity. This demonstrates the important role of ECC remodeling in the cardiac dysfunction secondary to chronic sympathetic activity. | |
| dc.identifier.doi | http://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-64949-7 | |
| dc.identifier.issn | 2045-2322 | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/1843/2325 | |
| dc.language | Inglês | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | |
| dc.relation.ispartof | Scientific Reports | |
| dc.rights | Acesso aberto | |
| dc.subject | Coração | |
| dc.subject | Sistema nervoso simpático | |
| dc.subject | Insuficiência cardíaca | |
| dc.subject | Receptores adrenérgicos | |
| dc.subject.other | Calcium signalling | |
| dc.subject.other | Cardiovascular biology | |
| dc.subject.other | Computational biophysics | |
| dc.subject.other | Heart failure | |
| dc.subject.other | Ion channel signalling | |
| dc.subject.other | Ion transport | |
| dc.title | Chronic Sympathetic Hyperactivity Triggers Electrophysiological Remodeling and Disrupts Excitation-Contraction Coupling in Heart | |
| dc.title.alternative | A hiperatividade simpática crônica desencadeia remodelamento eletrofisiológico e interrompe o acoplamento excitação-contração no coração | |
| dc.type | Artigo de periódico | |
| local.citation.epage | 13 | |
| local.citation.spage | 1 | |
| local.citation.volume | 10 | |
| local.description.resumo | O sistema nervoso simpático é essencial para a manutenção da função cardíaca através da ativação de receptores adrenérgicos pós-juncionais. A ativação prolongada desses receptores, no entanto, apresenta efeitos deletérios a longo prazo, levando à hipertrofia e ao desenvolvimento de insuficiência cardíaca. Neste estudo, investigamos o efeito da ativação crônica de receptores adrenérgicos no acoplamento excitação-contração (ECC) em cardiomiócitos ventriculares de um modelo murino previamente caracterizado de hiperatividade simpática crônica, geneticamente deficiente nos genes dos adrenorreceptores α2A e α2C (ARDKO). Em comparação com cardiomiócitos do tipo selvagem (WT), os cardiomiócitos ARDKO apresentaram encurtamento fracional reduzido (aproximadamente 33%) e relaxamento mais lento (aproximadamente 20%). Além disso, as células ARDKO exibiram diversas alterações eletrofisiológicas, como prolongamento do potencial de ação (PA) (aproximadamente 50%), redução da corrente do canal de cálcio do tipo L (LCC) (aproximadamente 33%), redução das correntes de potássio (K + ) de saída (aproximadamente 30%) e aumento da atividade do trocador sódio/cálcio (NCX) (aproximadamente 52%). Consistente com a contratilidade reduzida e as correntes de cálcio (Ca²⁺ ) , o transiente de Ca²⁺ citosólico ([Ca²⁺]i) em animais ARDKO foi menor e decaiu mais lentamente. É importante ressaltar que nenhuma alteração foi observada no potencial de repouso da membrana, na amplitude do potencial de ação ou na corrente de K⁺ para dentro da célula . Por fim , modificamos nosso modelo computacional de acoplamento excitação-contração (ECC) cardíaco existente para levar em consideração as alterações no coração ARDKO. As simulações sugerem que as alterações celulares no coração ARDKO resultaram em liberação de Ca²⁺ induzida por Ca²⁺ variável e dessincronizada, alterando , portanto , a dinâmica do transiente de [Ca²⁺ ] i e reduzindo a geração de força. Em conclusão, a hiperatividade simpática crônica prejudica o ECC ao alterar a densidade de várias correntes iônicas (e, consequentemente, a repolarização do potencial de ação), causando alterações na dinâmica do Ca²⁺ e na atividade contrátil. Isso demonstra o importante papel da remodelação do ECC na disfunção cardíaca secundária à atividade simpática crônica. | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA | |
| local.publisher.initials | UFMG | |
| local.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA | |
| local.url.externa | https://www.nature.com/articles/s41598-020-64949-7 |
Arquivos
Pacote original
1 - 2 de 2
Carregando...
- Nome:
- Chronic Sympathetic Hyperactivity Triggers Electrophysiological Remodeling and Disrupts Excitation-Contraction Coupling in Heart.pdf
- Tamanho:
- 1.07 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Licença do pacote
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 2.07 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed to upon submission
- Descrição: