Effect of osmotic stress on spontaneous calcium sparks in rat ventricular myocytes

Abstract

Aim: To study whether the volume of cardiomyocytes and their functions would change under severe pathological conditions or osmotic stress. To clarify the role of ryanodine receptors/calcium release channels (RyRs) in the functional change, the effect of osmotic stress on spontaneous Ca 2+ sparks in rat ventricular myocytes was investigated. Methods: A laser scanning confocal microscope was used to detect spontaneous Ca 2+ sparks of intact or saponin permeabilized myocytes loaded with Fluo-4. High and low tonicity was obtained by adding sucrose and reducing NaCl concentration in the external medium, respectively. Results: In intact myocytes the frequency of Ca 2+ sparks was increased and decreased by hyperosmotic (1.5 T) and hyposmotic (0.6 T) exposure, respectively. In addition, hyperosmotic exposure increased the temporal parameters and decreased the spatial parameter of Ca 2+ sparks, while opposite changes occurred with hyposmotic exposure. The spatio-temporal properties of Ca 2+ sparks were slightly affected by altering [K + ] i (50-200 mmol/L) in saponin permeabilized myocytes in the presence of 8% dextran. It was observed that the spatio-temporal parameters of the Ca 2+ sparks in permeabilized myocytes were dose-dependently altered by dextran. The propagating velocity of Ca 2+ waves in intact and permeabilized myocyte was also affected by osmotic pressure or dextran. Conclusion: The effect of osmotic stress on the frequency of spontaneous Ca 2+ sparks might be ascribed to the change of myoplasmic Ca 2+ and Ca 2+ content in the sarcoplasmic reticulum, while the effect on the spatio-temporal properties is caused by the alteration of Ca 2+ diffusion mainly resulting from the morphological change of the myocytes.

Restoration of the response of the middle cerebral artery of the rat to acidosis in hyposmotic hyponatremia by the opener of large-conductance calcium sensitive potassium channels (BKCa)

“…At this point, it is worth to mention that the decrease of Ca 2þ spark activity during hyposmotic hyponatremia has been reported in the rat isolated ventricular myocytes. 61 Restoration of the MCA response to acidosis and NS1619 in isosmotic hyponatremia in our study may speak in favor of a similar mechanism in cerebral vascular myocytes. However, we could not exclude reduced sensitivity of the BK Ca channels to Ca 2þ sparks or even reduced sensitivity of BK Ca channels to the direct action of NS1619 in hyponatremia.…”

Estudio de la producción de óxido nítrico inducida por hinchamiento hipotónico y su potencial impacto sobre el manejo del calcio intracelular, la contractilidad miocárdica y la viabilidad celular

“…En la Figura 30 panel A se muestran imágenes representativas de chispas de Ca +2 y resultados promedio de la frecuencia de las mismas producidas durante la perfusión con SI, SI+ODQ, SH y SH+ODQ (SI y SH fueron suplementadas con DMSO como control del vehículo usado en la preparación de ODQ). Se puede observar que la perfusión con SH produce una disminución significativa en la frecuencia de aparición de chispas de Ca 2+ con respecto a la perfusión con SI, como había sido descripto previamente [123]. Aunque la diferencia no llega a ser significativa, la frecuencia de chispas de Ca 2+ se reduce aún más en presencia de SH+ODQ.…”

“…inducidos por cafeína, sugiriendo que el hinchamiento hipotónico no afecta el contenido de Ca 2+ del RS y que éste tampoco es modulado por NO (Fig 28 A). Debido a que existe la posibilidad de que el aumento del volumen celular por la perfusión con SH tenga efectos sobre la correcta detección de la amplitud del transitorio de Ca 2+ inducido por cafeína, provocada por una posible dilución del indicador Fura-2 y por ende el contenido [123] pero no detectamos una disminución significativa en la frecuencia de éstas en presencia de ODQ (Fig 30 A). Sin embargo, encontramos que, durante el hinchamiento hipotónico, cuando aparecen ondas de Ca 2+ , su velocidad de propagación estaba significativamente aumentada comparado con la condición isotónica y que este aumento se inhibía en presencia de ODQ (Fig 30 B).…”

“…Nuestros resultados no nos permiten inferir el mecanismo por el cual mantener a miocitos en una SH mejora la supervivencia celular. Sin embargo, teniendo en cuenta que el hinchamiento hipotónico se asocia con una disminución en la frecuencia de chispas de Ca 2+ provenientes del RyR2 (Fig 30 A) [123] podría sugerir un mecanismo posible. Desde hace varios años se conoce que la interacción entre el RS y la mitocondria está implicada en el desencadenamiento de señales apoptóticas [207].…”