Category Archives: cardiomyocytes

Cardiac actions of ciprofloxacin

Antibiotics, cardiomyocytes, Cardiovascular, Electrophysiology, Pharmacology, Preclinical Research, QT prolongation
J Pharm Pharmacogn Res 6(2): 65-71, 2018.

Short Communication | Comunicación Corta

Ciprofloxacin, an antibiotic with cardiac actions on isolated rat hearts

[Ciprofloxacina, un antibiótico con acciones cardiacas sobre corazones aislados de rata]

Loipa Galán-Martínez*, Alberto D. Calderín-Pulido, Alicia Fleites-Vázquez, Julio L. Álvarez

Laboratorio de Electrofisiología. Departamento de Investigaciones. Instituto de Cardiología y Cirugía Cardiovascular. Paseo y 17, Vedado, cp 10400, La Habana, Cuba.

*E-mail: loipa@infomed.sld.cu

Abstract

Context: Ciprofloxacin is the most commonly used fluoroquinolone and is prescribed as the antibiotic of choice in the treatment of several microbial infections. Some clinical reports have suggested that ciprofloxacin may induce QT-interval prolongation and Torsades de Pointes arrhythmias. This drug is a weak inhibitor of a rapid component of the cardiac delayed rectifier potassium current IKr, but there are few electrophysiological data available to assess whether ciprofloxacin has the potency to provoke QT prolongation and subsequent Torsades de Pointes arrhythmias.

Aims: To evaluate the effect of ciprofloxacin on the contractile and electrical activity of isolated rat hearts.

Methods: The Langendorff technique was performed in rat hearts, and the effects of ciprofloxacin (0.001 – 100 μM) were measured on the cardiac force of contraction and on the RR, QRS and QTc intervals. The arrhythmogenic potential and the ventricular fibrillation threshold were evaluated with ciprofloxacin.

Results: Ciprofloxacin decreased the force of contraction of all hearts studied, in a concentration-dependent manner. The estimated IC50 for the inotropic negative effect was 0.15 ± 0.04 μM. Ciprofloxacin significantly prolonged the QRS complex, QTc and RR interval. Significant arrhythmic effects with ciprofloxacin were shown and the ventricular fibrillation threshold was decreased.

Conclusions: These results suggest that ciprofloxacin exerted effects on cardiac Na+, K+ and Ca2+ channels. The actions of ciprofloxacin require further studies at the cellular level. These conclusions may account for clinical data that have been reported previously.

Keywords: antibiotic; arrhythmia; ciprofloxacin; ECG; fluoroquinolones; QT prolongation.

Resumen

Contexto: La ciprofloxacina es la fluoroquinolona más comúnmente empleada como antibiótico de elección en el tratamiento de diversas infecciones microbianas. Algunos reportes clínicos han sugerido que la ciprofloxacina puede prolongar el intervalo QT y causar arritmias del tipo Torsión de Puntas. Este fármaco es un débil bloqueador del componente rápido de la corriente de potasio cardiaca rectificadora retardada IKr, pero hay pocos estudios electrofisiológicos que permitan explicar su potencia de acción para provocar la prolongación del intervalo QT y las consecuentes arritmias del tipo Torsión de Puntas.

Objetivos: Evaluar los efectos de ciprofloxacina sobre la actividad contráctil y eléctrica de corazones aislados de rata.

Métodos: Se llevó a cabo la técnica de Langendorff en los corazones de rata y se midieron los efectos de ciprofloxacina (0.001 – 100 μM) sobre la fuerza de contracción cardiaca y sobre los intervalos RR, QRS y QTc. Se evaluó el potencial arritmogénico y la variación del umbral de fibrilación ventricular con ciprofloxacina.

Resultados: La ciprofloxacina disminuyó la fuerza de contracción de todos los corazones estudiados de manera dependiente de la concentración. El valor de IC50 estimado para el efecto inotrópico negativo de ciprofloxacina fue de 0.15 ± 0.04 μM. El complejo QRS y los intervalos RR y QTc fueron prolongados significativamente con ciprofloxacina. Se observaron eventos arrítmicos con este compuesto y disminuyó significativamente el umbral de fibrilación ventricular.

Conclusiones: Estos resultados sugieren que la ciprofloxacina ejerce acciones sobre canales cardiacos de Na+, K+ y Ca2+, lo cual requiere la realización de otros estudios a nivel celular. Estas conclusiones pueden explicar los hallazgos clínicos reportados previamente.

Palabras Clave: antibiótico; arritmia; ciprofloxacina; ECG; fluoroquinolonas; QT prolongado.

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Citation Format: Galán-Martínez L, Calderín-Pulido AD, Fleites-Vázquez A, Álvarez JL (2018) Ciprofloxacin, an antibiotic with cardiac actions on isolated rat hearts. J Pharm Pharmacogn Res 6(2): 65–71.

© 2018 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

BDM attenuates β-adrenergic response of cardiac L-type Ca2+ current

calcium channels, cardiomyocytes, Cardiovascular, myocardial preservation, patch-clamp, Preclinical Research
J Pharm Pharmacogn Res 4(6): 206-216, 2016.

Original Article | Artículo Original

2,3-Butanedione monoxime attenuates the β-adrenergic response of the L-type Ca2+ current in rat ventricular cardiomyocytes

[La 2,3-butanodiona monoxima atenúa la respuesta β-adrenérgica de la corriente de Ca2+ tipo L en cardiomiocitos ventriculares de rata]

Julio Alvarez-Collazo1,2,#, Ana Iris López-Medina1,#, Loipa Galán-Martínez1, Julio L. Alvarez1*

1Laboratorio de Electrofisiología. Instituto de Cardiología y Cirugía Cardiovascular. Paseo y 17, Vedado, CP 10400, La Habana. Cuba.
2Laboratory of Ion Channel Research and TRP Research Platform Leuven, Department of Cellular and Molecular Medicine, KU Leuven, Leuven, Belgium.
#Both authors contributed equally

*E-mail: alvarezj@infomed.sld.cu

Abstract

Context: 2,3-Butanedione monoxime (BDM), an uncoupler of cardiac contraction, is commonly used in enzymatic dissociations to prevent hypercontraction of cardiomyocytes and in cardioplegic solutions to decrease oxygen demand during surgery. However, BDM affects multiple cellular systems including the L-type Ca2+ current (ICaL). If its phosphatase activity is the mechanism underlying the decrease ICaL in cardiomyocytes is a still unresolved question.

Aims: To study the effects of BDM on ICaL of rat ventricular cardiomyocytes focusing our attention on the response of ICaL to β-adrenergic stimulation.

Methods: The whole-cell patch-clamp method was used to study ICaL in enzymatically dissociated rat ventricular cardiomyocytes.

Results: Extracellular BDM (5 mM) decreased peak ICaL by ≈45%, slowed its fast inactivation but accelerated its slow inactivation. Cardiomyocytes incubated in BDM (≥ 30 min; 5 mM) perfused with normal extracellular solution, showed normal ICaL properties. However, extracellular BDM (in cardiomyocytes incubated in BDM or not) markedly reduced the response of ICaL to isoproterenol (1 µM). BDM also strongly attenuated the increase of ICaL in cardiomyocytes intracellularly perfused with cyclic AMP (50 µM).

Conclusions: The decrease of basal ICaL by BDM is not related to its dephosphorylation action. Its effect on the Ca2+ channel occurs most probably in a site in the extracellular side or within the sarcolemmal membrane. Due to its phosphatase action, BDM strongly attenuates the response of ICaL to β-adrenergic stimulation. These actions of BDM must be taken into account both for its use in the dissociation of cardiomyocytes and in cardioplegic solutions and myocardial preservation.

Keywords: 2,3-butanedione monoxime; calcium channels; cardiomyocytes; myocardial preservation; patch-clamp.

Resumen

Contexto: La 2,3-butanodiona monoxima (BDM), un desacoplador de la contracción cardíaca, es comúnmente utilizada en la disociación enzimática para prevenir la hipercontracción de los cardiomiocitos y en soluciones de cardioplejia para reducir la demanda de oxígeno durante la cirugía. No obstante, la BDM reduce la corriente de Ca2+ tipo L (ICaL) pero su mecanismo de acción no ha sido dilucidado definitivamente.

Objetivos: Estudiar los efectos de la BDM sobre ICaL de cardiomiocitos ventriculares de rata, centrando la atención en la respuesta de ICaL al isoproterenol (ISO).

Métodos: Se utilizó la técnica de patch-clamp para registrar ICaL en cardiomiocitos ventriculares de rata disociados enzimáticamente.

Resultados: La BDM extracelular (5 mM) redujo ICaL en ≈45% y modificó su inactivación rápida. Los cardiomiocitos incubados en BDM (≥ 30 min; 5 mM) y perfundidos con solución extracelular normal, mostraron ICaL normales. No obstante, la BDM extracelular (en cardiomiocitos incubados en BDM o no incubados), redujo marcadamente la respuesta de ICaL al ISO (1 µM). La BDM atenuó fuertemente el aumento de ICaL en cardiomiocitos perfundidos intracelularmente con AMP cíclico.

Conclusiones: La reducción de ICaL basal por BDM no está relacionada a su actividad desfosforiladora. Su efecto sobre el canal de Ca2+ ocurre probablemente en un sitio extracelular. Debido a su acción como fosfatasa, la BDM atenúa fuertemente la respuesta de ICaL al ISO. Estas acciones de la BDM deben ser consideradas tanto para su utilización en la disociación de cardiomiocitos como en las soluciones de cardioplejia y la preservación miocárdica.

Palabras Clave: 2,3-butanodiona monoxima; canales de calcio; cardiomiocitos; patch-clamp; preservación miocárdica.

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Citation Format: Álvarez-Collazo J, López-Medina AI, Galán-Martínez L, Álvarez JL (2016) 2,3-Butanedione monoxime attenuates the β-adrenergic response of the L-type Ca2+ current in rat ventricular cardiomyocytes. J Pharm Pharmacogn Res 4(6): 206-216.

© 2016 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)