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dc.contributor.advisorBkaily, Ghassan
dc.contributor.advisorRouleau, Jean-Lucien
dc.contributor.authorWang, Shimin
dc.date.accessioned2019-07-05T14:03:38Z
dc.date.available2019-07-05T14:03:38Z
dc.date.created1994
dc.date.issued1994
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11143/15760
dc.description.abstractRésumé: Récemment, plusieurs évidences ont démontré que certaines hormones tels que l'Endothéline-1 (ET-1), le facteur activateur de plaquettes (PAF), la Bradykinine (BK) et l'Angiotensine II (Angll) peuvent influencer le fonctionnement cardiovasculaire. Cependant, les effets de ces hormones sur les courants ioniques dans les cellules cardiaques demeurent inconnus. La présente étude sert à explorer ces propriétés. Afin de mieux étudier les effets des substances cardioactives, nous avons continué de caractériser les propriétés électrophysiologiques fondamentales des courants ioniques dans les cardiomyocytes provenant de l'embryon de poulet et du fœtus humain. Deux types de courants calciques sont identifiés dans ces derniers. Le premier était un courant calcique (Ca) à bas seuil d'activation (ou type T). Le second est un courant calcique à haut seuil d'activation (ou type L). Ces deux courants peuvent être distingués à partir de leurs propriétés cinétiques et électriques. De plus, les propriétés des canaux calciques de type T et L détectées dans les cellules cardiaques d'embryons de poulet âgés de 10 jours ont été reconfirmées dans les cellules cardiaques de fœtus humain, puisque les propriétés observées dans chacune de ces préparations étaient semblables. Tous les résultats obtenus sont consistant avec ceux observés auparavant dans ce laboratoire. Il avait déjà été observé dans ce laboratoire que l'ET-1 augmente la concentration de Ca2+ intracellulaire ( [ Ca2+]i) dans des cellules de muscle lisse vasculaire provenant de l'aorte de lapin en activant le canal calcique de type R. L'ET-1 ne semble pas affecter le courant calcique de type T et L vasculaire. Ceci ne peut pas expliquer l'effet inotrope positif connu de l'ET-1 sur le cœur. Dans cette étude, nous avons observé, dans les cardiomyocytes d'embryons de poulet et humain, que l'ET-1 a induit une augmentation très significative du courant Ca de type L. L'ET-1 a aussi provoqué la potentialisation du courant Ca de type T dans les myocytes du cœur d'embryons de poulet et humain. En considérant les rôles physiologiques et pathophysiologiques possibles du courant Ca de type T, l'augmentation de ce type de courant pourrait être à la base de l'action arrythmogénique observée par l'ET-1. Lorsque les cellules cardiaques d'embryons de poulet ont été prétraitées avec de la toxine de pertussis (PTX), l'ET-1 a eu aucun effet sur le courant Ca de type L. Ceci démontre qu'une protéine G PTX-sensible serait sûrement impliquée dans les processus de l'activation du courant Ca de type L par l'ET-1. Le PAF est un composé phospholipidique sécrété par certaines cellules immunologiques ainsi que les cellules endothéliales après leur stimulation. Il a été rapporté que le PAF avait plusieurs effets importants sur les activités cardiovasculaires. Cette partie de l'étude avait pour but d'explorer les effets fondamentals du PAF sur les courants ioniques présents dans les cardiomyocytes d'embryons de poulet et humain. Le PAF a induit une augmentation du courant Ca de type L dans les cellules cardiaques d'embryons de poulet et humain, ce qui devrait provoquer un effet inotrope positif. Bien que le [Ca2+]; n'est pas le seul facteur déterminant la force contractile au niveau cardiaque, il est de toute façon considéré comme étant important. Cependant, il a été rapporté que le PAF provoquait une dépression de la fonction cardiaque dans certaines études in vivo. La contribution du PAF à l'effet inotrope positif serait peut-être masquée, puisqu'il a été démontré que le PAF avait la capacité d'induire le relâchement de prostacycline dans certaines préparations. Il a été démontré que le PAF pouvait augmenter le courant calcique de type T dans les cellules cardiaques d'embryons de poulet et de fœtus humain. Ceci serait peut-être à la base de l'automaticité anormale observée après l'administration du PAF. La présente étude a aussi démontré que le BK augmente le courant calcique de type L et T dans les cardiomyocytes d'embryon de poulet, ce même si le BK a été identifié comme étant un activateur du canal calcique moins puissant lorsque comparé à d'autres agents tels que l'ET-1, le PAF et l'AngII utilisés dans cette étude. Néanmoins, la découverte du rôle du BK sur le courant calcique serait une évidence directe supportant l'idée que le BK est un stimulus cardiaque chez certaines espèces. Les résultats obtenus indiquent que l'AngII diminue le courant Ca de type L, et augmente le courant Ca de type T dans les cardiomyocytes provenant de l'embryon de poulet. En plus d'être une hormone qui peut avoir une action dans la circulation, il a été démontré que l'AngII pouvait agir en tant qu'une hormone pouvant faire son action localement. La protéine kinase C (PKC) serait sûrement impliquée dans le mécanisme d'action de l'AngII puisqu'on a démontré que le Phorbol 12, 13-Dibutyrate (PDBu), un activateur de la PKC, pouvait mimer l'effet de l'AngII et réduire le courant Ca de type L. D'un autre côté, le Bisindolylmaleimide (Bis), un inhibiteur de la PKC, a pu augmenter le courant Ca de type L dans les cellules cardiaques d'embryon de poulet. De plus, on a observé que, dans la même préparation, le Bis pouvait renverser l'effet du PDBu sur le courant Ca de type L. En 1985, Leatherman et al ont rapporté que le Phorbol 12-Myristate 13-Acetate (PMA), un analogue du PDBu, pouvait significativement diminuer le taux initial d'entrée de 45Ca ainsi que le contenu en 45Ca. Le PMA produisait aussi bien une diminution, dépendante de la concentration ainsi que du temps, de l'amplitude de la contraction spontanée d'une monocouche de cellules ventriculaires provenant de l'embryon de poulet. Nous avons alors spéculé que le mécanisme d'action de l'AngII pourrait être soit: 1. L'AngII provoquerait l'activation de la phospholipase C (PLC) via un récepteur. 2. Le diacylglycérol (DG), un composé produit de l'hydrolyse de la PIP2, activerait la PKC qui à son tour pourrait phosphoryler le canal calcique de type L afin de diminuer ce courant. 3. Suite à cet événement, la [Ca2+]i diminuerait, ce qui réduirait la force contractile musculaire. Le PDBu a potentié le courant Ca de type T. Le Bis, quant à lui, a eu l'effet contraire. Ce fait a révélé que la PKC prend part aussi dans la régulation du canal Ca de type T dans les cellules cardiaques d'embryon de poulet. Nous avons aussi bien déterminer que l'AngII pouvait diminuer le courant Ca de type L, et potentialiser le courant Ca de type T dans les myocytes ventriculaires provenant du fœtus humain. Encore, le PDBu a pu mimer l'action de l'AnII. Nous avons spéculé que, dans cette préparation, l'AngII pourrait exercer son influence sur les courants Ca par le même mécanisme que dans le cellules cardiaques d'embryon de poulet.||Abstract: Recently, lines of evidence demonstrated that a group of hormones such as Endothelin (ET), Platelet Activating Factor (PAF), Bradykinin (BK), and AngiotensinII (Ang II) mediate cardiaovascular fonction. However, the actions of those hormones on ionic currents in single heart cells remain largely unexplored. These experiments were designed to study those issues. In order to adequately study the effects of cardioactive substances, we continued to characterise the fondamental electrophysiological properties of ionic currents in embryonic chick and fetal human cardiomyocytes. It was found that two kinds of calcium (Ca) currents can be identified. One is a low threshold (or T-type) Ca current and the other is a high threshold (or L-type) Ca current in those two preparations. The different electrical properties and kinetics of these two Ca channels make them distinguishable. Furthermore, it was reconfirmed that the electrical properties and kinetics of the T- and L-type Ca channels detected in 10-day-old embryonic chick heart cells were found to resemble that in fetal human heart cells. All the results derived are consistent with that previously observed in this laboratory. It has also previously been observed, in this laboratory, that ET-1 increased the intracellular Ca concentration ([Ca++]i) in rabbit aortic vascular smooth muscle cells by activation of the R type Ca channel. However, ET-1 does not seem to affect the vascular T- and L-type Ca currents. Thus, results from vascular smooth muscle cell cannot explain the known positive inotropic effect of ET-1 on the heart. In the present study, we observed that ET-1 was found to induce a great increase in L-type Ca currents in both embryonic chick and fetal human heart cells. ET-1 provoked an enhancement of the T-type Ca current in embryonic chick and human heart myocytes. Considering the possible physiological and pathophysiological roles of the T-type Ca current, an increase in the T-type Ca current may underlie the observed arrhythmogenic action of ET-1. A pertussis toxin (PTX) sensitive G-protein was certainly involved in the activation processes of ET-1 in the L-type Ca current, since after the cells were pretreated with PTX, ET-1 did net provoke any increase in embryonic chick heart cells. PAF, a kind of phospholipid, is produced by some immunological cells and endothelial cells and released upon stimulation. It was reported that PAF had numerous and dramatic effects on cardiovascular activities. Part of this study was designed to explore the fundamental effects of PAF on ionic currents of both embryonic chick and human heart cells. In both embryonic chick and human cardiac myocytes, PAF induced a great increase in the L-type Ca current which was expected to evoke a positive inotropic effect. Although [Ca++]i is not the only factor to determine cardiac contractile force, it is still thought to be an important one. However, it was reported that PAF provoked a depression in heart function in some in vivo experiments. The contribution of PAF to the positive inotropic effect may be masked since PAF was also found to be capable of inducing the release of prostacyclin in some preparations. PAF was also found to augment the T-type Ca current in embryonic and human heart cells. This may underlie the abnormal automaticity observed after the administration of PAF. Our study also demonstrated that BK increased L- and T-type Ca currents in embryonic chick heart cells even though when compared with other agents (such as ET-1, PAF and Angll) used in our experiments, BK was identified not to be a strong Ca channel activator. Nevertheless, the discovery of the role of BK in Ca currents may be direct evidence in support of the idea that BK is a cardiac stimulant in some species. The data we derived indicates that Ang II decreases the L-type Ca current and enhances the T-type Ca current in embryonic chick heart cells. It had been shown that in addition to acting as a circulating hormone, Ang ll could function as a local hormone. Protein Kinase C (PKC) activation is certainly subject to the mechanism of the action of Ang II since it was found that PDBu, a PKC activator, mimicked the effect of Ang II and reduced the L-type Ca current. On the other hand, Bis, a PKC inhibitor, augmented the L-type Ca current in embryonic chick heart cells. Furthermore, Bis reversed the role of PDBu in the L-type Ca current in the same preparation. It was reported by Leatherman et al (1985) that PMA, an analogue of PDBu, significantly decreased the initial rate of 45Ca uptake and 45Ca content of myocytes. PMA produced a concentration- and time- dependent decrease in the amplitude of contraction in spontaneously beating monolayers of chick embryonic ventricular cells. Therefore, we speculate that the mode of action of Ang II may be: 1. Ang II provokes the receptor-modulated activation of phospholipase C (PLC). 2. DG, the hydrolyzed product of PIP2, activates PKC which could phosphorilate the L-type Ca phosphorylate channel and decrease this current. 3. following that event, the [Ca++]i may be reduced and muscle contractile force may decrease. PDBu also enhanced the T-type Ca current and Bis reduced it. This fact revealed that PKC also participated in the regulation of the T-type Ca channel in embryonic chick heart cells. In addition, we found that Ang II depressed the L-type Ca current and potentiated the T type Ca current in fetal human ventricular myocytes. We speculate that Ang II may exert its influence on Ca currents in this preparation by the same mechanism as it does in embryonic chick heart cells.
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversité de Sherbrooke
dc.rights© Shimin Wang
dc.titleHormonal regulation of calcium currents in single heart cells
dc.typeThèse
tme.degree.disciplinePhysiologie
tme.degree.grantorFaculté de médecine et des sciences de la santé
tme.degree.levelDoctorat
tme.degree.namePh.D.


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