Compact cell image projector: application to study the relationship between stimulus interval and contraction amplitude in isolated rat cardiomyocytes / Projetor compacto de imagem celular: aplicação ao estudo da relação entre intervalo entre estímulos e amplitude de contração em cardiomiócitos isolados de rato

Cardiac inotropy depends, among other factors, on the interval between contractions. In this study, we developed instrumentation for cell shortening recording, which was used to investigate the influence of stimulatory rhythm on contraction amplitude of isolated rat ventricular myocytes. Peak cell shortening amplitude was recorded during electric stimulation at the average rate of 0.5 Hz with different stimulatory patterns: regular and pseudo-random rhythms, as well as double pulse stimulation. Cells were perfused at 23 ºC with modified Tyrode’s solution with or without 10 nM isoproterenol (ISO). The main advantages of the developed microscopy system were its relatively low cost(~US$ 1,000.00), small size (150 × 170 × 300 mm), and absence of detectable optic distortions. We observed that average contraction amplitude was similar for all stimulatory patterns, in the absence and presence of ISO (p > 0.05), although the amplitude of individual contractions was highly dependent on the previous interval, and was significantly increased by ISO (p < 0.05). With the double pulse patterns, the amplitude ratio of contractions following the shorter and the longer intervals was ~0.55. ISO positive inotropic effect was more prominent for contractions after short intervals, which increased the ratio to ~0.80. This might be explained by acceleration of the recovery of sarcoplasmic reticulum Ca2+ release channels from the adapted state, possibly by proteinkinase A-dependent phosphorylation, which would resultin enhanced systolic Ca2+ release.

O inotropismo cardíaco depende de inúmeros fatores, entre eles o intervalo entre contrações. Neste trabalho, desenvolvemos instrumentação para registro de encurtamento celular e investigamos a influência do ritmo estimulatório sobre a atividade contrátil de miócitos ventriculares isolados de rato. A amplitude do encurtamento celular foi registrada durante estimulação elétrica à freqüência média de 0,5 Hz, com ritmo regular, ritmo pseudoaleatório e pulsos duplos. Os miócitos foram perfundidos a 23 ºC com solução de Tyrode modificada contendo ou não 10 nMde isoproterenol (ISO). O sistema de microscopia desenvolvido é de custo relativo baixo (~US$ 1.000,00), dimensões reduzidas(150 × 170 × 300 mm) e apresenta boa qualidade óptica (sem distorções ou paralaxe detectáveis). Observamos que a amplitude média das contrações foi semelhante em todos os ritmos estimulatórios na ausência e presença de ISO (p > 0,05), embora a amplitude de contrações individuais fosse dependente do intervalo precedente, e ISO tenha causado aumento da amplitude média das contrações (p < 0,05). Nos padrões com pulso duplo, a razão de amplitude das contrações que seguem o menor e o maior intervalo foi ~0,55. O efeito inotrópico positivo de ISO foi mais pronunciado para contrações após intervalos curtos, o que levou a razão para ~0,80. Isto poderia ser explicado por aceleração da recuperação dos canais de liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático do estado adaptado, causada possivelmente por fosforilação pela proteína quinase A, o que aumentaria a quantidade de Ca2+ liberada durante a sístole.