Kontraktionsverhalten des isolierten Kardiomyozyten: Einfluss von Interleukin-1 und Interleukin-6

Zusammenfassung

Fragestellung Interleukin-1 (IL-1) und Interleukin-6 (IL-6) spielen bei septischen Krankheitsbildern, der extrakorporalen Zirkulation, sowie beim Myokardinfarkt womöglich eine entscheidende Rolle. In dieser Studie wurde dieser Einfluss von Interleukin-1 und Interleukin-6 auf das Kontraktionsverhalten und den intrazellulären Calciumtransienten des isolierten Kardiomyozyten analysiert. Als Modell wurde der isolierte Kardiomyozyt als kleinste kontraktile Einheit gewählt, da hiermit der direkte Effekt der Interleukine ohne Einflussnahme modulierender Faktoren, wie Endothel und Bindegewebe, untersucht werden konnte. Methoden Kardiomyozyten aus ventrikulärem Myokard der Ratte (n=6) wurden mit Kollagenasen isoliert, mit dem Fluoreszenzfarbstoff FURA-2 für die Messung des intrazellulären Calciumtransienten beladen und elektrisch stimuliert (0,5 Hz, 37°C, Krebs-Henseleit, pH 7,4). Ergebnisse Mit zunehmenden Interleukinkonzentrationen kommt es zu einer dosisabhängigen und signifikanten Abnahme der Verkürzungsamplitude (IL-1: p<0,01; IL-6: p<0,01) und der Kontraktionsgeschwindigkeit (IL-1: p<0,01; IL-6: p<0,01) sowie des intrazellulären Calciumtransienten (IL-1: p<0,01; IL-6: p<0,01). Interleukin-6-induzierte Veränderungen waren reversibel. Für die durch Interleukin-1 verursachten Alterationen hingegen konnte keine Reversibilität gezeigt werden. Schlussfolgerung Erhöhte Spiegel von Interleukin-1 und Interleukin-6 können eine Ursache für Störungen des Kontraktionsverhaltens und des intrazellulären Calciumstoffwechsels sein. Die Befunde lassen vermuten, dass erhöhte Konzentrationen dieser Mediatoren unter den Bedingungen einer septischen Stoffwechsellage, der extrakorporalen Zirkulation, sowie beim Myokardinfarkt eine negativ inotrope Wirkung haben und an der unter klinischen Bedingungen beobachteten Einschränkung der ventrikulären Pumpfunktion wesentlich beteiligt sind.

Summary

Background Interleukin-1 (IL-1) and Interleukin-6 (IL-6) are known to influence various clinical situations such as sepsis, extracorporal circulation and myocardial infarction. Therefore the influence of the extent on cardiac myocyte shortening, shortening velocity and intracellular calcium transient was analysed. The experimental model of the isolated cardiac myocyte excludes endothel-related factors and provides direct examination of the cardiac myocyte itself. Methods Isolated cardiac myocytes (n=6) of the rat were loaded with the calcium indicator FURA-2/AM. Cells were illuminated by ultraviolet light and fluorescent images obtained with a target camera at 340 nm and 380 nm excitation wavelengths (ratio method). Simultaneous measurements of calcium transients and cell shortening (electrical field stimulation, 0.5 Hz, 37°C, Krebs-Henseleitsolution, pH 7.4) were performed. Results IL-1 as well as IL-6 induced a concentration dependent, significant decrease in shortening (IL-1: p<0.01; IL 6: p<0.01), shortening velocity (IL-1: p<0.01; IL-6: p<0.01) and in intracellular calcium amplitude (IL-1: p<0.01; IL-6: p<0.01). Alterations induced by IL-6 were reversible, however the IL-1 dependent effects did not alter after washout. Conclusions Increased levels of IL-1 and IL-6 have a negative impact on contractility and intracellular calcium transient in isolated cardiac myocytes. The results suggest that elevated interleukin concentrations present during septic metabolism, extracorporal circulation or myocardial infarction have a direct negative inotropic effect and may be responsible for the observed reduced cardiac function.