murine-echocardiography-and-ultrasound-imaging

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

Cardiac myocytes, in the intact heart, are exposed to shear/fluid forces during each cardiac cycle. Here we describe a novel Ca(2+) signalling pathway, generated by 'pressurized flows' (PFs) of solutions, resulting in the activation of slowly developing ( approximately 300 ms) Ca(2+) transients lasting approximately 1700 ms at room temperature. Though subsequent PFs (applied some 10-30 s later) produced much smaller or undetectable responses, such transients could be reactivated following caffeine- or KCl-induced Ca(2+) releases, suggesting that a small, but replenishable, Ca(2+) pool serves as the source for their activation. PF-triggered Ca(2+) transients could be activated in Ca(2+)-free solutions or in solutions that block voltage-gated Ca(2+) channels, stretch-activated channels (SACs), or the Na(+)-Ca(2+) exchanger (NCX), using Cd(2+), Gd(3+), or Ni(2+), respectively. PF-triggered Ca(2+) transients were significantly smaller in quiescent than in electrically paced myocytes. Paced Ca(2+) transients activated at the peak of PF-triggered Ca(2+) transients were not significantly smaller than those produced normally, suggesting functionally separate Ca(2+) pools for paced and PF-triggered transients. Suppression of nitric oxide (NO) or IP(3) signalling pathways did not alter the PF-triggered Ca(2+) transients. On the other hand, mitochondrial metabolic uncoupler FCCP, in the presence of oligomycin (to prevent ATP depletion), reversibly suppressed PF-triggered Ca(2+) transients, as did the mitochondrial Ca(2+) uniporter (mCU) blocker, Ru360. Reducing agent DTT and reactive oxygen species (ROS) scavenger tempol, as well as mitochondrial NCX (mNCX) blocker CGP-37157, inhibited PF-triggered Ca(2+) transients. In rhod-2 AM-loaded and permeabilized cells, confocal imaging of mitochondrial Ca(2+) showed a transient increase in Ca(2+) on caffeine exposure and a decrease in mitochondrial Ca(2+) on application of PF pulses of solution. These signals were strongly suppressed by either Na(+)-free or CGP-37157-containing solutions, implicating mNCX in mediating the Ca(2+) release process. We conclude that subjecting rat cardiac myocytes to pressurized flow pulses of solutions triggers the release of Ca(2+) from a store that appears to access mitochondrial Ca(2+).

'Pressure-flow'-triggered intracellular Ca2+ transients in rat cardiac myocytes: possible mechanisms and role of mitochondria.

Kardiale Myozyten, im Herzen intakt, sind scher-/Fluid Kr&auml;fte w&auml;hrend jedes Herzzyklus ausgesetzt. Hier beschreiben wir eine neuartige Ca(2+)-Signalweg, von &#39;unter Druck flie&szlig;t&#39; generiert (PFs) von L&ouml;sungen, wodurch die Aktivierung von langsam entwickelnden (ca. 300 ms) Ca(2+) Transienten dauert ungef&auml;hr 1700 ms bei Raumtemperatur. Obwohl nachfolgende PFs (einige 10-30 s sp&auml;ter angewendet) produziert viel kleineren oder nicht nachweisbaren Antworten, solchen Transienten k&ouml;nnte reaktivierten folgende Koffein - oder KCl-induzierte Ca(2+) Versionen, was darauf hindeutet, dass eine kleine, aber nachwachsenden, Ca(2+) Schwimmbad dient als Quelle f&uuml;r deren Aktivierung. PF-ausgel&ouml;sten Ca(2+) Transienten aktiviert werden konnte, in Ca(2+)-freie L&ouml;sungen oder L&ouml;sungen, die Spannung-Gating Ca(2+) Kan&auml;len, blockieren Strecke aktivierte Kan&auml;le (SACs) oder der Na(+)-Ca(2+)-Austauscher (NCX), mit Cd(2+), Gd(3+) oder Ni(2+), beziehungsweise. PF-ausgel&ouml;sten Ca(2+) Transienten waren deutlich kleiner im Ruhezustand als in elektrisch rasante Myocytes. Ausgelegten Ca(2+) Transienten, die an die Spitze der PF-ausgel&ouml;sten Ca(2+) Transienten aktiviert nicht deutlich kleiner wurden, als Vorverbunde normalerweise funktional vorschlagen Ca(2+) Becken f&uuml;r rasante und PF-ausgel&ouml;sten Transienten trennen. Unterdr&uuml;ckung von Stickstoffmonoxid (NO) oder IP(3)-Signalwege die PF-ausgel&ouml;sten Ca(2+)-Transienten nicht ver&auml;ndern. Auf der anderen Seite, mitochondriale metabolische Entkuppler FCCP, in Anwesenheit von Oligomycin (zur Vermeidung von ATP-Abbau), PF-ausgel&ouml;sten Ca(2+) Transienten, umkehrbar unterdr&uuml;ckt, wie der mitochondriale Ca(2+)-Uniporter (mCU)-Blocker, Ru360. Reduktionsmittel DTT und reaktive Sauerstoff Spezies (ROS) Schnitzeljagd Tempol sowie mitochondriale NCX (mNCX)-Blocker CGP-37157, hemmte PF ausgel&ouml;ste Ca(2+) Transienten. Rhod-2 AM geladen und permeabilized Zellen zeigte konfokale Bildgebung der mitochondrialen Ca(2+) einen vor&uuml;bergehenden Anstieg der Ca(2+) auf Koffein Belichtung und eine Abnahme der mitochondrialen Ca(2+) auf Antrag der PF-Impulse der L&ouml;sung. Diese Signale wurden stark unterdr&uuml;ckt, indem entweder Na (+)-frei oder CGP-37157-haltigen L&ouml;sungen, zielbewu&szlig;t mNCX bei der Vermittlung der Ca(2+) release-Prozess. Wir schlie&szlig;en, dass die Ratte kardialen Myozyten Druck Durchfluss Impulse von L&ouml;sungen zu unterwerfen l&ouml;st die Freisetzung von Ca(2+) aus einem Gesch&auml;ft, das scheint, mitochondriale Ca(2+) zugreifen.

&quot;Druck-Flow&quot;-intrazellul&auml;ren Ca2 + Transienten in Ratte kardialen Myozyten ausgel&ouml;st: m&ouml;gliche Mechanismen und der Rolle der Mitochondrien.

Excess signaling through cardiac Gbetagamma subunits is an important component of heart failure (HF) pathophysiology. They recruit elevated levels of cytosolic G protein-coupled receptor kinase (GRK)2 to agonist-stimulated beta-adrenergic receptors (beta-ARs) in HF, leading to chronic beta-AR desensitization and downregulation; these events are all hallmarks of HF. Previous data suggested that inhibiting Gbetagamma signaling and its interaction with GRK2 could be of therapeutic value in HF.

Small molecule disruption of G beta gamma signaling inhibits the progression of heart failure.

&Uuml;bersch&uuml;ssige Signalisierung durch kardiale Gbetagamma Untereinheiten ist ein wichtiger Bestandteil der Herzinsuffizienz (HF) Pathophysiologie. Sie rekrutieren erh&ouml;hten Zytosolische G-Protein-gekoppelter Rezeptor-Kinase (GRK) 2 zu Agonist stimuliert adrenergenen Rezeptoren (Beta-ARs) in HF, was zu chronischen Beta-AR Desensibilisierung und Heraufregulation; Diese Ereignisse sind alle Markenzeichen des HF. &Auml;ltere Daten vorgeschlagen, dass hemmende Gbetagamma Signalisierung und seine Wechselwirkung mit GRK2 von therapeutischen Wert in HF sein k&ouml;nnte.

Kleines Molek&uuml;l St&ouml;rung G Beta Gamma signalisieren hemmt das Fortschreiten der Herzinsuffizienz.

Mammalian enabled (Mena) of the Drosophila enabled/vasodilator-stimulated phosphoprotein gene family is a cytoskeletal protein implicated in actin regulation and cell motility. Cardiac Mena expression is enriched in intercalated discs (ICD), the critical intercellular communication nexus between adjacent muscle cells. We previously identified Mena gene expression to be a key predictor of human and murine heart failure (HF). To determine the in vivo function of Mena in the heart, we assessed Mena protein expression in multiple HF models and characterized the effects of genetic Mena deletion on cardiac structure and function. Immunoblot analysis revealed significant upregulation of Mena protein expression in left ventricle tissue from patients with end-stage HF, calsequestrin-overexpressing mice, and isoproterenol-infused mice. Characterization of the baseline cardiac function of adult Mena knockout mice (Mena(-/-)) via echocardiography demonstrated persistent cardiac dysfunction, including a significant reduction in percent fractional shortening compared with wild-type littermates. Electrocardiogram PR and QRS intervals were significantly prolonged in Mena(-/-) mice, manifested by slowed conduction on optical mapping studies. Ultrastructural analysis of Mena(-/-) hearts revealed disrupted organization and widening of ICD structures, mislocalization of the gap junction protein connexin 43 (Cx43) to the lateral borders of cardiomyoycytes, and increased Cx43 expression. Furthermore, the expression of vinculin (an adherens junction protein) was significantly reduced in Mena(-/-) mice. We report for the first time that genetic ablation of Mena results in cardiac dysfunction, highlighted by diminished contractile performance, disrupted ICD structure, and slowed electrical conduction.

Mammalian enabled (Mena) is a critical regulator of cardiac function.

S&auml;uger aktiviert (Mena) aus der Familie der Taufliege aktiviert/Vasodilatator-stimuliert Phosphoprotein-gen ist ein Zytoskelett-Protein Aktin-Verordnung und Zelle Motilit&auml;t in Verbindung gebracht. Kardiale Mena-Ausdruck wird in tonreicher Scheiben (ICD), die kritische interzellul&auml;re Kommunikation Nexus zwischen benachbarten Muskelzellen bereichert. Wir haben zuvor Mena-Genexpression um ein Hauptindikator f&uuml;r Human- und murinen Herzinsuffizienz (HF) werden identifiziert. Um die in-vivo-Funktion von Mena im Herzen zu bestimmen, wir Mena-Proteinexpression in mehrere HF-Modelle und charakterisiert die Auswirkungen der genetischen Mena L&ouml;schung auf kardialen Struktur und Funktion. Immunoblot Analyse ergab bedeutende Hochregulation von Mena Proteinausdruck im linken Ventrikel Gewebe von Patienten mit terminaler HF, Calsequestrin-&uuml;berexprimierenden M&auml;usen und M&auml;use Isoproterenol-infundiert. Charakterisierung von der Grundlinie Herzfunktion von Erwachsenen Mena-Knockout-M&auml;usen (Mena(-/-)) &uuml;ber Echokardiographie zeigte anhaltende kardiale Dysfunktion, einschlie&szlig;lich eine signifikante Reduktion in Prozent gebrochene Verk&uuml;rzung im Vergleich zu Wildtyp Wurfgeschwister. Elektrokardiogramm PR und QRS Intervallen wurden bei Mena(-/-) M&auml;usen, manifestiert durch verlangsamte W&auml;rmeleitung auf optische Zuordnung Studien deutlich verl&auml;ngert. Ultrastrukturelle Analyse der Mena(-/-) Herzen offenbart gest&ouml;rt, Organisation und Verbreiterung der ICD Strukturen, Mislocalization von der L&uuml;cke Kreuzung Protein Connexin 43 (Cx43) an die seitlichen Grenzen des Cardiomyoycytes, und Cx43 Ausdruck erh&ouml;ht. Dar&uuml;ber hinaus wurde der Ausdruck der Vinculin (einer Adherens Junction Protein) bei Mena(-/-) M&auml;usen deutlich reduziert. Wir Berichten f&uuml;r das erste Mal, dass genetische Ablation von Mena f&uuml;hrt kardiale Dysfunktion, hervorgehoben durch KONTRAKTILER Leistungseinbu&szlig;e, ICD-Struktur gest&ouml;rt, und elektrische Leitverm&ouml;gen verlangsamt.

S&auml;uger aktiviert (Mena) ist ein wichtiger Regulator der Herzfunktion.

G-protein-coupled receptor (GPCR)-kinase interacting protein-1 (GIT1) is a multi-function scaffold protein. However, little is known about its physiological role in the heart. Here we sought to identify the cardiac function of GIT1. Global GIT1 knockout (KO) mice were generated and exhibited significant cardiac hypertrophy that progressed to heart failure. Electron microscopy revealed that the hearts of GIT1 KO mice demonstrated significant morphological abnormities in mitochondria, including decreased mitochondrial volume density, cristae density and increased vacuoles. Moreover, mitochondrial biogenesis-related gene peroxisome proliferator-activated receptor Î³ (PPARÎ³) co-activator-1Î± (PGC-1Î±), PGC-1Î², mitochondrial transcription factor A (Tfam) expression, and total mitochondrial DNA were remarkably decreased in hearts of GIT1 KO mice. These animals also had impaired mitochondrial function, as evidenced by reduced ATP production and dissipated mitochondrial membrane potential (Î¨(m)) in adult cardiomyocytes. Concordant with these mitochondrial observations, GIT1 KO mice showed enhanced cardiomyocyte apoptosis and cardiac dysfunction. In conclusion, our findings identify GIT1 as a new regulator of mitochondrial biogenesis and function, which is necessary for postnatal cardiac maturation.

G protein coupled receptor kinase 2 interacting protein 1 (GIT1) is a novel regulator of mitochondrial biogenesis in heart.

G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR)-Kinase zusammenwirkendes Protein 1 (GIT1) ist ein multifunktionales Ger&uuml;st-Protein. &Uuml;ber seine physiologische Rolle im Herzen ist jedoch wenig bekannt. Wir wollten hier die Herzfunktion GIT1 zu identifizieren. Globale GIT1 Knockout (KO) M&auml;use generiert wurden und erhebliche Herzhypertrophie, die zu Herzinsuffizienz Motiven ausgestellt. Elektronenmikroskopie ergab, dass die Herzen der GIT1 KO M&auml;use erhebliche morphologische Abnormities in den Mitochondrien, darunter verminderte mitochondriale Raumdichte, Cristae Dichte und erh&ouml;hte Vakuolen nachgewiesen. Dar&uuml;ber hinaus wurden mitochondriale Biogenese-bezogene gen Peroxisome Proliferator-aktivierter Rezeptor &gamma; (PPAR&gamma;) co-activator-1&alpha; (PGC-1&alpha;), PGC-1&beta;, mitochondrialen Transkriptionsfaktors einen Ausdruck (Tfam) und gesamten mitochondriale DNA bemerkenswert in Herzen von GIT1 KO M&auml;usen verringert. Diese Tiere hatten auch beeintr&auml;chtigt, mitochondriale Funktion, wie reduzierte ATP-Produktion und l&ouml;ste mitochondriale Membran potenzielle (&Psi;(m)) in den Erwachsenen Cardiomyocytes. Mit dieser mitochondrialen Beobachtungen &uuml;berein, GIT1 KO M&auml;usen zeigte verbesserte Cardiomyocyte Apoptosis und kardiale Dysfunktion. Abschlie&szlig;end identifizieren unsere Erkenntnisse GIT1 als einen neuen Regulator der mitochondrialen Biogenese und -Funktion, die f&uuml;r postnatale kardiale Reifung notwendig.

G Protein-gekoppelte Rezeptoren Kinase 2 zusammenwirkendes Protein 1 (GIT1) ist ein neuartiger Regulator der mitochondrialen Biogenese im Herzen.

G protein-coupled receptors (GPCRs) represent the largest family of membrane receptors and are responsible for regulating a wide variety of physiological processes. This is accomplished via ligand binding to GPCRs, activating associated heterotrimeric G proteins and intracellular signaling pathways. G protein-coupled receptor kinases (GRKs), in concert with Î²-arrestins, classically desensitize receptor signal transduction, thus preventing hyperactivation of GPCR second-messenger cascades. As changes in GRK expression have featured prominently in many cardiovascular pathologies, including heart failure, myocardial infarction, hypertension, and cardiac hypertrophy, GRKs have been intensively studied as potential diagnostic or therapeutic targets. Herein, we review our evolving understanding of the role of GRKs in cardiovascular pathophysiology.

G protein coupled receptor kinases as therapeutic targets in cardiovascular disease.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) stellen die gr&ouml;&szlig;te Familie der Membranrezeptoren und sind verantwortlich f&uuml;r die Regulierung einer Vielzahl von physiologischen Vorg&auml;ngen. Dies geschieht &uuml;ber Liganden binden an GPCRs, zugeordneten trimeren G-Proteine und intrazellul&auml;re Signalwege aktivieren. G-Protein-gekoppelter Rezeptor-Tyrosinkinasen (GRKs), im Konzert mit &beta;-Arrestins, desensibilisieren klassisch Rezeptor-Signaltransduktion, und verhindert so Hyperactivation von GPCR-Sekunde-Kurier-Kaskaden. Als &Auml;nderungen in GRK Ausdruck prominent in viele Herz-Kreislauf-Krankheiten, einschlie&szlig;lich Herzinsuffizienz, Herzinfarkt, Bluthochdruck und Herzhypertrophie, vorgestellten haben wurden GRKs intensiv als potentiellen diagnostischen oder therapeutischen Ziele untersucht. Hier &uuml;berpr&uuml;fen wir unser sich entwickelnden Verst&auml;ndnis der Rolle der GRKs in Herz-Kreislauf-Pathophysiologie.

Article	Year
'Pressure-flow'-triggered intracellular Ca2+ transients in rat cardiac myocytes: possible mechanisms and role of mitochondria. The Journal of physiology\| PubMed ID: 18187469	2008
Small molecule disruption of G beta gamma signaling inhibits the progression of heart failure. Circulation research\| PubMed ID: 20576935	2010
Mammalian enabled (Mena) is a critical regulator of cardiac function. American journal of physiology. Heart and circulatory physiology\| PubMed ID: 21335464	2011
G protein coupled receptor kinase 2 interacting protein 1 (GIT1) is a novel regulator of mitochondrial biogenesis in heart. Journal of molecular and cellular cardiology\| PubMed ID: 21756914	2011
G protein coupled receptor kinases as therapeutic targets in cardiovascular disease. Circulation research\| PubMed ID: 21778435	2011
S100A1: Another Step Toward Therapeutic Development for Heart Failure. Journal of the American College of Cardiology\| PubMed ID: 21851888	2011
PKC-ing is believing: targeting protein kinase C in heart failure. Circulation research\| PubMed ID: 22158646	2011

Stephen Belmonte

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