The role of endogenous catecholamine in the depressive effects of free fatty acids on isolated,perfused rat hearts

Summary Langendorff perfusion of hearts with 0.5 mM palmitate complexed with albumin in a molar ratio of six showed a depression of contractility to about 505 of control values. The coronary flow rate was enhanced and no arrhythmias occured. This decrease in contractility during fatty acid perfusion was irreversible since reperfusion with control medium containing 11 mM glucose as substrate did not lead to a recovery in contractile behaviour, while coronary flow rates reached values equal to, or below control levels. The deleterious effects of palmitate were partly overcome by adding 11 mM glucose to the fatty acid containing medium. No significant change in energy charge of ventricular tissue was observed after a thirty minute recirculating perfusion with palmitate when compared with the energy charge of hearts perfused with palmitate plus 11 mM glucose.In hearts, depleted from their endogenous catecholamines by preperfusion with tyramine, the fatty acid induced decrease in contractility was significantly less compared with control hearts during perfusion with palmitate. Reperfusion of tyramine-pretreated hearts with control medium was followed by a slow recovery of contractility. Hearts, preloaded with [³H]-norepinephrine showed a sudden release of radioactivity in the perfusate upon introduction of 0.5 mM palmitate, while no release occurred upon introduction of 0.5 mM palmitate in the presence of 11 mM glucose. These findings suggest that catecholamines released from endogenous stres may play an important role in the depressive actions of fatty acids. The role of the intracellular levels of fatty acids and their possible ionophoric role in the release of catecholamines is discussed in relation to thedeterioration of myocardial function. Prostaglandin E₁, of which ionophoric properties have also been shown, added instead of fatty acids, was found to have a similar effect.

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Die Rolle von endogenen Katecholaminen in der depressiven Wirkung von freien Fettsäuren auf isolierte, perfundierte Rattenherzen

Zusammenfassung Die Kontraktilität des retrograd perfundierten Rattenherzens wird um 50% herabgesetzt, wenn 0,5 mM Palmitinsäure, komplexiert mit 0,08 mM Albumin, im Perfusionsmedium vorhanden ist. Die Fettsäureperfusion erhöht die Koronardurchströmungsgeschwindigkeit, während keine Rhythmusstörungen beobachtet wurden. Die fettsäureinduzierte Kontraktilitätssenkung war nicht umkehrbar, weil nachträgliche Durchströmung mit 11 mM Glukose anstatt Fettsäure die Kontraktilität nicht verbesserte. Wenn Glukose während der Fettsäuredurchströmung zu gleicher Zeit hinzugefügt wurde, war die schädliche Wirkung der Fettsäure beschränkt. Nach halbstündiger Durchströmung mit Palmitinsäure als einzigem Brennstoff war der Gehalt energiereicher Adeninnukleotide unverändert, obwohl eine geringe Herabsetzung des Kreatinphosphatgehaltes beobachtet wurde. Wenn Herzen während 15 Minuten mit Tyramine präperfundiert wurden, um die endogenen Katecholamine zu entfernen, hatte Palmitatdurchströmung nur einen kleinen Effekt auf die Kontraktilität, während die geringe Herabsetzung reversibel war, wenn eine nachträgliche Durchströmung mit Glukose erfolgte. Diese Beobachtung machte uns auf die Möglichkeit aufmerksam, daß Fettsäure die endogenen Katecholamine mobilisieren. Wenn Herzen mit [³H]-Norepinephrin in der frühen Perfusionszeit aufgeladen wurden, stellte sich heraus, daß nachher die Radioaktivität auf asymptotische Weise aus dem Herzen freigemacht wurde. Wenn Palmitinsäure (mit Albumin im 61-Molar-Verhältnis) angeboten wurde, wurde plötzlich viel mehr Radioaktivität freigemacht, was nicht geschieht, wenn zu gleicher Zeit Glukose angeboten wurde. Diese Befunde deuten darauf, daß freie Fettsäuren endogene Katecholamine mobilisieren können. Es ist möglich, daß die ionophoren Eigenschaften von Fettsäure dabei eine wesentliche Rolle spielen, weil wir auch fanden, daß Prostaglandin E₁ (dessen Rolle als ionophore Verbindung bewiesen wurde) den gleichen Effekt zeigte wie Fettsäure, während bakterielle Ionophore, wie X-537 A, in der Literatur auch Katecholamine mobilisierende Eigenschaften zeigten.

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With 4 figures and 1 table

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Support was obtained from the Dutch Heart Foundation