Electrical events in cardiac adrenergic nerves and noradrenaline release from the heart induced by acetylcholine and KCl

Summary

The isolated cat heart with intact sympathetic nerve supply was perfused with varying concentrations of acetylcholine, DMPP and KCl. The ensuing asynchronous discharge in cardiac sympathetic nerves was recorded and the noradrenaline liberated into the perfusate was measured.

The infusion of acetylcholine for one minute at a relatively low concentration (5×10⁻⁵ to 8×10⁻⁵ g/ml) induced asynchronous firing over the entire period of infusion and an average liberation of 44 ng/min noradrenaline. Increasing the concentration of acetylcholine or adding atropine to the perfusion fluid greatly shortened the duration of the antidromic discharge but enhanced severalfold the amount of noradrenaline liberated.

Within a narrow range of very low concentrations DMPP induced continuous firing. At higher concentrations antidromic discharges were restricted to the first few seconds of infusion. Muscarinic drugs such as pilocarpine and methacholine neither induced firing nor released noradrenaline. When added to acetylcholine, pilocarpine reduced the amplitude of acetylcholine-evoked firing and the amount of noradrenaline liberated.

KCl in concentrations above 50 mM induced a very short-lasting firing and a considerable noradrenaline output which was concentration-dependent.

It is concluded that the acetylcholine- and DMPP-induced action potentials by themselves contribute little to the noradrenaline-releasing activity of these drugs. As in the case of KCl, the sustained depolarization of the sympathetic nerve ending by acetylcholine and DMPP seems to enhance entry of Ca⁺⁺ into the ending, an essential factor for the liberation of noradrenaline.

Zusammenfassung

Am isolierten, nach Langendorff perfundierten Katzenherzen wurden die auf Injektion oder Infusion von Acetylcholin, DMPP und KCl an den sympathischen Nervenendigungen asynchron auftretenden und antidrom fortgeleiteten Entladungen vom N. cardiacus medius oder inferior abgeleitet. Gleichzeitig wurde das Coronarperfusat gesammelt und sein Noradrenalingehalt fluorimetrisch gemessen.

Eine 1minütige Infusion von Acetylcholin in verhältnismäßig niedriger Konzentration (5·10⁻⁵ bis 8·10⁻⁵ g/ml) verursachte asynchrone Entladungen, die praktisch unvermindert während der gesamten Infusionsdauer anhielten. Die Noradrenalinabgabe aus dem Herzen betrug dabei durchschnittlich 44 ng/min. Eine Steigerung der Acetylcholinkonzentration oder der Zusatz von Atropin zur Perfusionslösung verkürzte die Dauer der Entladungen auf die ersten Sekunden der Infusion, aber verstärkte die Freisetzung von Noradrenalin um das Mehrfache.

Innerhalb eines sehr engen Konzentrationsbereiches führte auch die Infusion von DMPP zu anhaltenden antidromen Entladungen im kardialen Sympathicus. Jedoch bewirkte bereits eine geringe darüber hinausgehende Konzentrationserhöhung eine starke Verkürzung der Zeit, in der Entladungen registriert werden konnten.

Unter der Infusion von muscarinartig wirkenden Substanzen wie Pilocarpin und Methacholin traten weder asynchrone Entladungen auf noch wurde Noradrenalin freigesetzt. Dem infundierten Acetylcholin zugesetztes Pilocarpin verringerte die Amplitude der Acetylcholin-bedingten Entladungen und reduzierte die Menge des abgegebenen Noradrenalins.

In Konzentrationen über 50 mM verursachte KCl außerordentlich kurz dauernde Entladungen und eine während der gesamten Infusionsdauer anhaltende Noradrenalinausschüttung. Die Menge des abgegebenen Noradrenalins hing von der Konzentration des KCl ab.

Aus der Gegenüberstellung des zeitlichen Verlaufs von elektrischer Aktivität und Noradrenalinfreisetzung sowie aus der Konzentrationsabhängigkeit beider Phänomene geht hervor, daß unter der Infusion von Acetylcholin, DMPP und KCl die Noradrenalinfreisetzung nur zu einem geringen Teil durch Auslösung von Aktionspotentialen erfolgt. Wesentlich mehr Noradrenalin wird während der permanenten Depolarisation der sympathischen Nervenendigungen abgegeben, deren Auftreten wahrscheinlich gemacht werden konnte. Dabei ist offenbar der während der Depolarisation erfolgende Ca⁺⁺-Einstrom in die Nervenendigung entscheidend für die Einleitung der Noradrenalinausschüttung.