Regulation of active cation flux by vanadate in beating rat heart muscle cells in culture

Summary

Looking for a supposed digitalis-like action of compounds of the trace element vanadium, we have investigated the influence of vanadate (Na₃VO₄) on beating and on active cation flux of [⁴²K⁺] and [⁸⁶Rb⁺] in cultured rat heart muscle cells:

Na₃VO₄ (10⁻⁶–10⁻³M) exerts a positive chronotropic effect and increases contraction velocity and beating automaticity of the cells. Vanadate-induced alteration of beating is paralleled by stimulated uptake of [⁴²K⁺] and [⁸⁶Rb⁺] up to 75%. This stimulation has to be attributed to increased activity of (Na⁺ +K⁺)-ATPase and cannot solely be explained by the enhanced beating frequency. In contrast to ouabain, vanadate raises intracellular potassium content up to 15% and prevents cell contractures of ouabain-intoxicated heart muscle cells.

The experimental data speak against a possible digitalis-like action of vanadate in cultured rat heart muscle cells.

Zusammenfassung

Im Hinblick auf eine vermutete digitalisähnliche Wirkung von Verbindungen des Spurenelementes Vanadium haben wir den Einfluß von Natriumvanadat (Na₃VO₄) auf Kontraktionsverhalten und aktiven Kationenfluß von [⁴²K⁺] und [⁸⁶Rb⁺] in kultivierten Rattenherzmuskelzellen untersucht:

Na₃VO₄ (10⁻⁶–10⁻³ M) wirkt positiv chronotrop und erhöht die Kontraktionsge-schwindigkeit sowie die Automatieneigung der Zellen. Den Veränderungen des Kontraktionsverhaltens läuft eine gesteigerte Aufnahme ins Zellinnere von [⁴²K⁺] und [⁸⁶Rb⁺] (bis zu 75%) parallel. Diese Stimulation ist auf eine erhöhte Aktivität der (Na⁺+K⁺)-ATPase zurückzuführen und läßt sich nicht allein durch die erhöhte Kontraktionsfrequenz erklären. Im Gegensatz zu Herzglykosiden bewirkt Vanadat eine Steigerung des intrazellulären Kaliumgehaltes bis zu 15% und verhindert in g-Strophanthin-intoxikierten Zellen die Ausbildung von Kontrakturen.

Die experimentellen Befunde sprechen gegen eine digitalisähnliche Wirkung von Vanadat in kultivierten Rattenherzmuskelzellen.