The intricacies of atrial calcium cycling during excitation-contraction coupling

Blatter, Lothar A.

doi:10.1085/jgp.201711809

Cited by 26 publications

(23 citation statements)

References 67 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Similarly, the sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) inhibitor, thapsigargin, dose-dependently decreased force and Ca 2+ transient amplitudes (Figures 5E and 5F) in both atrial and ventricular preparations with higher potency in the ventricle, as expected with SERCA2a inhibition (Davia et al, 1997). Moreover, at low pacing rates, thapsigargin prolonged the time-to-peak and decay rates of both force and Ca 2+ in ventricular, but not atrial biowires, consistent with differences in sarcoplasmic reticular Ca 2+ handling between atrial and ventricular human myocardium (Blatter, 2017).…”

Section: Responses Of Atrial Versus Ventricular Tissues To Agents Affsupporting

confidence: 58%

A Platform for Generation of Chamber-Specific Cardiac Tissues and Disease Modeling

Zhao

Rafatian

Feric

et al. 2019

Cell

463

534

View full text Add to dashboard Cite

Graphical Abstract Highlights d Positive force frequency and post-rest potentiation are achieved in human tissues d Engineered atrial and ventricular tissues have distinct electrophysiology and drug responses d Atrio-ventricular tissues show spatially confined drug responses d Long-term electrical conditioning enables polygenic cardiac disease modeling SUMMARYTissue engineering using cardiomyocytes derived from human pluripotent stem cells holds a promise to revolutionize drug discovery, but only if limitations related to cardiac chamber specification and platform versatility can be overcome. We describe here a scalable tissue-cultivation platform that is cell source agnostic and enables drug testing under electrical pacing. The plastic platform enabled on-line noninvasive recording of passive tension, active force, contractile dynamics, and Ca 2+ transients, as well as endpoint assessments of action potentials and conduction velocity. By combining directed cell differentiation with electrical field conditioning, we engineered electrophysiologically distinct atrial and ventricular tissues with chamber-specific drug responses and gene expression. We report, for the first time, engineering of heteropolar cardiac tissues containing distinct atrial and ventricular ends, and we demonstrate their spatially confined responses to serotonin and ranolazine. Uniquely, electrical conditioning for up to 8 months enabled modeling of polygenic left ventricular hypertrophy starting from patient cells.

show abstract

Section: Responses Of Atrial Versus Ventricular Tissues To Agents Affsupporting

confidence: 58%

A Platform for Generation of Chamber-Specific Cardiac Tissues and Disease Modeling

Zhao

Rafatian

Feric

et al. 2019

Cell

463

534

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The slow component is thought to be boosted by two mechanisms (in addition to a regular diffusion of CICR, known as "fire-diffuse-fire" [108]): (i) the presence of central couplons with highly phosphorylated RyR2 clusters, which show a more rapid release of Ca 2+ (termed "super-hubs" [109]); (ii) it has been proposed that the RyR2s of centrally located couplons can be activated in tandem, i.e., via both cytosolic CICR and a parallel increase in the luminal SR Ca 2+ content that reflects a higher SERCA activity, induced at the border of the cytosolic Ca 2+ wave propagation. This model is known as the "fire-diffuse-uptake-fire" (FDUF) mechanism (reviewed by Blatter [110]).…”

Section: Cardiac Ec Couplingmentioning

confidence: 99%

Ca2+ Channels Mediate Bidirectional Signaling between Sarcolemma and Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells

Ávila

Rosa

Monsalvo-Villegas

et al. 2019

Cells

View full text Add to dashboard Cite

The skeletal muscle and myocardial cells present highly specialized structures; for example, the close interaction between the sarcoplasmic reticulum (SR) and mitochondria—responsible for excitation-metabolism coupling—and the junction that connects the SR with T-tubules, critical for excitation-contraction (EC) coupling. The mechanisms that underlie EC coupling in these two cell types, however, are fundamentally distinct. They involve the differential expression of Ca2+ channel subtypes: CaV1.1 and RyR1 (skeletal), vs. CaV1.2 and RyR2 (cardiac). The CaV channels transform action potentials into elevations of cytosolic Ca2+, by activating RyRs and thus promoting SR Ca2+ release. The high levels of Ca2+, in turn, stimulate not only the contractile machinery but also the generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS). This forward signaling is reciprocally regulated by the following feedback mechanisms: Ca2+-dependent inactivation (of Ca2+ channels), the recruitment of Na+/Ca2+ exchanger activity, and oxidative changes in ion channels and transporters. Here, we summarize both well-established concepts and recent advances that have contributed to a better understanding of the molecular mechanisms involved in this bidirectional signaling.

show abstract

“…Також термінація вивільнення Са 2+ може відбуватися за допомогою негативного алостеричного зв'язку між RyRs (закривання одного RyR сприяє закриванню інших каналів [55,56]), стохастичного виснаження (stochastic attrition), та існує велика ймовірність одночасного переходу каналів до закритого стану [55], або механізму виснаження, при якому зменшується потік Са 2+ нижче від порога для підтримки CICR [57,58]. Процес локального виснаження СР є важливим для регуляції припинення вивільнення іонів кальцію як за нормальних, так і патологічних умов [59].…”

Section: процес вивільнення са 2+ в кардіоміоцитахunclassified

“…Припинення вивільнення у міокарді передсердь відрізняється у cc-СР та нс-СР. У центрі цих клітин CASQ має меншу колока-лізацію з RyRs і більш слабке їх інгібування, хоча збудливість центральних RyRs є більшою [59,60]. Знижена експресія білка CASQ призводить до зменшення буферної ємності, і, у свою чергу, -до зниження концентрації загального кальцію всередині СР [50].…”

Section: процес вивільнення са 2+ в кардіоміоцитахunclassified

Role of Calcium Ions in Excitation-Contraction Coupling in Cardiomyocytes

Shkryl¹

2019

Fiziol Zh

View full text Add to dashboard Cite

Кальцій є важливим сигнальним елементом та універсальним внутрішньоклітинним посередником, а також визначальним іоном у спряженні збудження і скорочення. Цей огляд присвячено опису кальцієвих рецепторів у цьому процесі у міоцитах міокарда. Основними джерелами підвищення внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію є його надходження з позаклітинного середовища за рахунок дигідропіридинових рецепторів і вивільнення з внутрішніх депо саркоплазматичного ретикулума через активацію ріанодинових рецепторів. Відсутність системи поперечних трубочок у міоцитах передсердя робить процес вивільнення Са 2+ специфічним порівняно з міоцитами шлуночків міокарда. У міоцитах передсердь, але не шлуночків, експресуються також інозитолтрифосфатні рецептори, які доповнюють регуляцію Са 2+-сигналу. Описані в цьому огляді останні дані щодо внутрішньоклітинних кальцієвих рецепторів розкривають більш детально спряження збудження і скорочення та деталізують Са 2+-залежну регуляцію кардіоміоцитів. Ключові слова: Ca 2+ ; ріанодиновий рецептор; кардіоміоцит; кальційіндуковане вивільнення кальцію; дигідропіридиновий рецептор.

show abstract

The intricacies of atrial calcium cycling during excitation-contraction coupling

Abstract: Blatter discusses the initiation and spread of Ca release, Ca store depletion, and release termination in atrial myocytes.

Cited by 26 publications

References 67 publications

A Platform for Generation of Chamber-Specific Cardiac Tissues and Disease Modeling

A Platform for Generation of Chamber-Specific Cardiac Tissues and Disease Modeling

Ca2+ Channels Mediate Bidirectional Signaling between Sarcolemma and Sarcoplasmic Reticulum in Muscle Cells

Role of Calcium Ions in Excitation-Contraction Coupling in Cardiomyocytes

Contact Info

Product

Resources

About