Über die Grenzbedingungen von Zelleben und spezifischer Zellfunktion am isolierten Muskel

Zusammenfassung 1. Es werden an quergestreiften Muskeln (Zwerchfell, Herzvorhof von Warmblütern, Froschherz) unter den Bedingungen von Substratund Sauerstoffmangel Funktion und histologischer Zustand verglichen.2. Drosselung der Energiezufuhr führt in jedem Falle zu negativer Inotropie und diastolischem Stillstand. Dies führt zu dem zwingenden Schluß, daß die Kontraktion und nicht die Erschlaffung den energieverbrauchenden Teil des Kontraktionsvorganges darstellt.3. Gleichzeitiger Glucose- und Sauerstoffmangel führt erst mit dem Erlöschen der Glykogenolyse zur Kontraktur, die nach völligem Glykogenschwund irreversibel wird (Totenstarre).4. Die Totenstarre wird als Modellkontraktion abgelehnt.5. Aus den untersuchten Mangelbedingungen läßt sich eine Reihenfolge der Energieausnützung für den quergestreiften Muskel ableiten, wobei wesentliche Unterschiede zwischen Warmblüter und Kaltblüter bestehen.Mit 7 Textabbildungen     

Differential inotropic and chronotropic effects of various protein kinase C activators on isolated guinea pig atria

1,2-Dioctanoylglycerol (10-100 microM) produced a positive inotropic effect on electrically stimulated left guinea pig atria and increased the frequency of spontaneously beating atria. Various phorbol esters and mezerein induced heterogeneous responses of the left atria. Phorbol dibutyrate and phorbol didecanoate decreased the force of contraction to different extents, whereas phorbol myristate acetate and mezerein had dual actions: an initial enhancement followed by a decline in force. None of these compounds changed the spontaneous atrial rate.     

The plaque lipid lysophosphatidic acid stimulates platelet activation and platelet-monocyte aggregate formation in whole blood: involvement of P2Y1 and P2Y12 receptors

Despite the fact that lysophosphatidic acid (LPA) has been identified as a main platelet-activating lipid of mildly oxidized low-density lipoprotein (LDL) and human atherosclerotic lesions, it remains unknown whether it is capable of activating platelets in blood. We found that LPA at concentrations slightly above plasma levels induces platelet shape change, aggregation, and platelet-monocyte aggregate formation in blood. 1-alkyl-LPA (16:0 fatty acid) was almost 20-fold more potent than 1-acyl-LPA (16:0). LPA directly induced platelet shape change in blood and platelet-rich plasma obtained from all blood donors. However, LPA-stimulated platelet aggregation in blood was donor dependent. It could be completely blocked by apyrase and antagonists of the platelet adenosine diphosphate (ADP) receptors P2Y1 and P2Y12. These substances also inhibited LPA-induced aggregation of platelet-rich plasma and aggregation and serotonin secretion of washed platelets. These results indicate a central role for ADP-mediated P2Y1 and P2Y12 receptor activation in supporting LPA-induced platelet aggregation. Platelet aggregation and platelet-monocyte aggregate formation stimulated by LPA was insensitive to inhibition by aspirin. We conclude that LPA at concentrations approaching those found in vivo can induce platelet shape change, aggregation, and platelet-monocyte aggregate formation in whole blood and suggest that antagonists of platelet P2Y1 and P2Y12 receptors might be useful preventing LPA-elicited thrombus formation in patients with cardiovascular diseases.     

In vivo metabolism of diallyl disulphide in the rat: identification of two new metabolites

1. Diallyl disulphide (DADS), a compound formed from the organosulphur compounds present in garlic, is known for its anticarcinogenic effects in animal models. 2. The aim was to identify and analyse the metabolites produced in vivo after a single oral administration of 200 mg kg(-1) DADS to rats. The organic sulphur metabolites present in the stomach, liver, plasma and urine were measured by gas chromatography coupled with mass spectrometry over 15 days. 3. Data indicate that DADS is absorbed and transformed into allyl mercaptan, allyl methyl sulphide, allyl methyl sulphoxide (AMSO) and allyl methyl sulphone (AMSO(2)), which are detected throughout the excretion period. Overall, the highest amounts of metabolites were measured 48-72h after the DADS administration. AMSO(2) is the most abundant and persistent of these compounds. The levels of all the sulphur compounds rapidly decline within the first week after administration and disappear during the second week. Only AMSO and AMSO(2) are significantly excreted in urine. 4. These potential metabolites are thought to be active in the target tissues. Our data warrant further studies to check this hypothesis.     

The influence of various precursors on the concentration of energy-rich phosphates and pyridine nucleotides in cardiac tissue and its possible meaning for anoxic survival

Summary A special anoxia test was developed with isolated guinea pig atria to test influences on the anoxic energy balance. Adenine, ribose, nicotinic acid or nicotinamide added as precursors to nutrition solutions inhibit the loss of cardiac adenine and pyridine nucleotides during anoxia and improve the energy balance under aerobic and anaerobic conditions in the myocardium.

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Der Einfluß verschiedener Prekursoren auf die Konzentration von Pyridinnukleotiden und energiereichen Phosphaten im Herzmuskel und seine mögliche Bedeutung für das Überleben in Anoxie

Zusammenfassung Ein besonderer Anoxie-Test wurde mit isolierten Meerschweinchen-Herzvorhöfen entwickelt, um Einflüsse auf das anoxische Energiegleichgewicht zu prüfen. Adenin, Ribose, Nikotinsäure oder Nikotinamid—als Prekursoren der Nährlösung zugegeben—verhindern den Verlust der kardialen Adenin- und Pyridinnukleotide während Anoxie und verbessern das Energiegleichgewicht im Herzmuskel unter aeroben und anaeroben Bedingungen.

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Paper, presented at the Erwin Riesch Symposium, Tübingen, April 3–7, 1979

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With 1 figure and 1 table     

Buchbesprechungen

Ohne Zusammenfassung     

Synthesis and degradation of NAD in guinea pig cardiac muscle:

Summary The NAD concentration as well as the¹⁴C-incorporation in NAD and the disappearance of¹⁴C-NAD were studied in spontaneously beating atria of guinea pigs at high and low concentrations of the precursors nicotinamide or nicotinic acid. Atria were incubated in Krebs-Henseleit solution containing 15 mM glucose and the appropriate precursors at 30°C. The control NAD concentration (33 nMol/100 mg w.w.) remained unchanged during a 24-h-incubation time.–20 mM¹⁴C-nicotinamide increased the total NAD about three-fold (90 nMol/100 mg w.w.) after an incubation period of 24 h, with positive effects on the performance. The incorporation rate in¹⁴C-NAD was calculated to be 43.7 nMol/100 mg w.w. –24 h. The ADPR moiety for the NAD synthesis stemmed from an endogenous pool. Between 5 and 20 mM nicotinamide the increase in the NAD concentration followed an apparent Michaelis-Menten kinetics with a K_m of 6.1 mM nicotinamide and a V_max of 70.92 nMol NAD/100 mg w.w. –24 h. This can be explained as a new synthesis of NAD by a high concentration of nicotinamide and also by a decreased degradation of NAD, due to inhibition of the glycohydrolase by the high concentration of nicotinamide. The ratio of incorporation and disappearance of¹⁴C-NAD during the 8th and 16th h incubation period was 2:1. After pre-incubation with 20 mM nicotinamide for an 8-h period the NAD concentration decreased to normal values after incubation for 8 h in a nicotinamide free medium.–20 mM¹⁴C-nicotinic acid did not change the total NAD level and no significant incorporation in¹⁴C-NAD could be detected, whereas negative effects on the performance occurred.–10 M¹⁴C-nicotinamide showed a slight increase in the total NAD concentration (39.7 nMol/100 mg w.w.) and in the¹⁴C-incorporation (4.8 nMol/100 mg w.w.) within 24 h.–10 M¹⁴C-nicotinic acid seemed here to be the better precursor in this concentration. The NAD concentration increased to 49.8 nMol/100 mg w. w. after a 16 h incubation period and the incorporation in¹⁴C-NAD was 12.1 nMol/100 mg w.w. after an incubation time of 24 h.As consequence of the observed different influences of each precursor on NAD turnover and NAD concentration the pathways of NAD synthesis and degradation must be studied. The importance of an increased NAD level for the energy metabolism of the cardiac muscle under aerobic and anaerobic conditions is discussed.

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Synthese und Abbau von NAD im Herzmuskel von Meerschweinchen:I. Abhängigkeit von der extrazellulären Konzentration von Nicotinsäureamid und Nicotinsäure

Zusammenfassung In spontanschlagenden Herzvorhöfen von Meerschweinchen wurden bei hohen und niederen Konzentrationen der Precursors Nicotinsäureamid und Nicotinsäure die NAD-Konzentration, die¹⁴C-Einbaurate in NAD und die Verschwindensrate von¹⁴C-NAD untersucht. Die Vorhöfe wurden in Krebs-Henseleit-Lösung mit 15 mM Glukose und der entsprechenden Precursorkonzentration bei 30°C inkubiert. In den Kontrollversuchen blieb die NAD-Konzentration (33 nMol/100 mg FG) während einer Inkubationszeit von 24 Stunden unverändert.20 mM¹⁴C-Nicotinsäureamid führte nach einer 24stündigen Inkubation bei gleichzeitiger positiver Wirkung auf die Leistung zu einer dreifachen Erhöhung des NAD-Gehalts (90 nMol/100 mg FG). Für die Einbaurate in¹⁴C-NAD wurde ein Wert von 43,7 nMol/100 mg FG berechnet. Der ADPR-Anteil für die NAD-Synthese stammt aus einem endogenen Pool. Zwischen einer Konzentration von 5 und 20 mM Nicotinsäureamid folgte der Anstieg der NAD-Konzentration einer scheinbaren Michaelis-Menten-Kinetik mit einem K_m von 6,1 mM Nicotinsäureamid und einem V_max von 70,92 nMol NAD/100 mg FG nach 24 Stunden. Dies kann einerseits erklärt werden durch eine Neusynthese von NAD aus Nicotinsäureamid und andererseits durch einen verminderten Abbau von NAD infolge einer Hemmung der Glykohydrolase durch hohe Nicotinsäureamidkonzentrationen. Das Verhältnis von Einbaurate und Verschwindensrate von¹⁴C-NAD betrug zwischen der 8. und 16. Stunde der Inkubationsperiode 2:1. Nach einer Vorinkubation von 8 Stunden mit 20 mM Nicotinsäureamid fiel nach einer weiteren 8stündigen Inkubation in einem nicotissäureamidfreien Medium die erhöhte NAD-Konzentration bis auf den normalen NAD-Wert ab.20 mM¹⁴C-Nicotinsäure zeigte keine Erhöhung des NAD-Gehalts, und es wurde auch kein signifikanter Einbau in¹⁴C-NAD beobachtet, wohingegen eine negative Wirkung auf die Leistung sichtbar wurde.10 M¹⁴C-Nicotinsäureamid zeigte nach 24 Stunden einen leichten Anstieg der gesamten NAD-Konzentration (39,7 nMol/100 mg FG) und ebenfalls des¹⁴C-Einbaus (4,8 nMol/100 mg FG).10 M¹⁴C-Nicotinsäure war in dieser Konzentration der bessere Precursor. Die NAD-Konzentration erhöhte sich nach 16 Stunden auf 49,8 nMol/100 mg FG und der Einbau in¹⁴C-NAD betrug nach 24 Stunden Inkubation 12,1 nMol/100 mg FG. Zur Erklärung der beobachteten unterschiedlichen Einflüsse beider Precursors auf den NAD-Umsatz und die NAD-Konzentration wie auch die Kontraktionsleistung erscheint es notwendig, die verschiedenen Wege der NAD-Synthese und des NAD-Abbaus im einzelnen zu untersuchen. Die mögliche Bedeutung eines erhöhten NAD-Gehalts für den Energiestoffwechsel des Herzmuskels unter aeroben und anaeroben Bedingungen wird diskutiert.

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With 7 figures and 2 tablesWith 7 figures and 2 tablesThis study was supported by grants from the Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, W. Germany.