Analysis of Relaxation Phase in the Rat Heart

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The rate and depth of myocardial relaxation determine left ventricular (LV) filling in early diastole. To analyze the relaxation phase, the method of logarithm of LV pressure fall in rats was used. A gradual acceleration of relaxation was found during the transition from the isovolumic phase to the auxovolumic phase, immediately before the opening of the atrioventricular valves. The relaxation rate constant in this phase has been inversely correlated with the values of the minimum LV diastolic pressure and LV endsystolic volume. The results suggest that the gradual acceleration of relaxation is due to the straightening of the spring-like structure of connectin (titin), which is compressed during contraction.

About the authors

V. I. Kapelko

National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Healthcare, Russian Federation

Email: v.lakomkin@yandex.ru
Russia, Moscow

A. A. Abramov

National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Healthcare, Russian Federation

Email: v.lakomkin@yandex.ru
Russia, Moscow

V. L. Lakomkin

National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Healthcare, Russian Federation

Author for correspondence.
Email: v.lakomkin@yandex.ru
Russia, Moscow

References

  1. Janssen PML (2019) Myocardial relaxation in human heart failure: Why sarcomere kinetics should be center-stage. Arch Biochem Biophys 661: 145–148. https://doi.org/10.1016/j.abb.2018.11.011
  2. Bukowski MJ, Cavanaugh B, Abbo A, Chung CS (2023) Mechanical Control of Relaxation using Intact Cardiac Trabeculae. J Vis Exp 17: 192. https://doi.org/10.3791/64879
  3. Eisner DA, Caldwell JL, Trafford AW, Hutchings DC (2020) The Control of Diastolic Calcium in the Heart: Basic Mechanisms and Functional Implications. Circ Res 126: 395–412. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.119
  4. Biesiadecki BJ, Davis JP, Ziolo MT, Janssen PML (2014) Tri-modal regulation of cardiac muscle relaxation; intracellular calcium decline, thin filament deactivation, and cross-bridge cycling kinetics. Biophys Rev 6(3-4): 273–289. https://doi.org/10.1007/s12551-014-0143-5
  5. Langer SF, Schmidt HD (2003) Influence of preload on left ventricular relaxation in isolated ejecting hearts during myocardial depression. Exp Clin Cardiol 8: 83–90.
  6. Janssen PML, Stull LB, Marban E (2002) Myofilament properties comprise the rate-limiting step for cardiac relaxation at body temperature in the rat. Am J Physiol Heart Circ Physiol 282: H499–H507. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00595.2001
  7. Zile MR, Baicu CF, Gaasch WH (2004) Diastolic heart failure–abnormalities in active relaxation and passive stiffness of the left ventricle. N Engl J Med 350: 1953–1959. https://doi.org/10.1056/NEJMoa032566
  8. Meerson FZ, Kapelko VI (1975) The significance of the interrelationship between the intensity of the contractile state and the velocity of relaxation in adapting cardiac muscle to function at high work load. J Mol Cell Cardiol 7(11): 793–806. https://doi.org/10.1016/0022-2828(75)90131-5
  9. Weiss JL, Frederiksen JW, Weisfeldt ML (1976) Hemodynamic determinants of the time-course of fall in canine left ventricular pressure. J Clin Invest 58: 751–760. https://doi.org/10.1172/JCI108522
  10. Капелько ВИ, Горина МС (1987) Кальциевая регуляция сокращения и расслабления миокарда. B кн: Регуляция сократительной функции и метаболизма миокарда. М. Наука. 79– 112. [Kapel’ko VI, Gorina MS (1987) Calcium regulation of myocardial contractility function and myocardial relaxation. In: Regulation of contractile function and myocardial metabolism. M. Nauka. 79–112. (In Russ)].
  11. DeSantiago J, Maier LS, Bers DM (2002) Frequency-dependent acceleration of relaxation in the heart depends on CaMKII, but not phospholamban. J Mol Cell Cardiol 34(8): 975–984. https://doi.org/10.1006/jmcc.2002.2034
  12. Vitale G, Ferrantini C, Piroddi N, Scellini B, Pioner JM, Colombini B, Tesi C, Poggesi C (2021) The relation between sarcomere energetics and the rate of isometric tension relaxation in healthy and diseased cardiac muscle. J Muscle Res Cell Motil 42: 47–57. https://doi.org/10.1007/s10974-019-09566-2
  13. Langer SFJ (2002) Differential laws of left ventricular isovolumic pressure fall. Physiol Res 51(1): 1–15.
  14. Капелько ВИ, Новикова НА (1986) Изо- и ауксово-объемные константы расслабления сердца при оценке его инотропизма. Бюлл Всесоюзн кардиол научн центра АМН СССР 1: 37–45. [Kapel’ko VI, Novikova NA (1986) Isovolumic and auxovolumic constants of cardiac relaxation in evaluating its inotropism. Biull Vsesoiuz Kardiol Nauchn Tsentra AMN SSSR 1: 37–45. (In Russ)].
  15. Orlova TsR, Kapel’ko VI (1986) Rate constants of left ventricular relaxation: the effect of inotropic and mechanical factors. Cardiology 26(6): 79–83.
  16. Katz LN (1930) The role played by the ventricular relaxation process in filling the ventricle. Am J Physiol 95: 542–553. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1930.95.3.542
  17. Brecher GA (1956) Experimental evidence of ventricular diastolic suction. Circ Res 4: 513–518. https://doi.org/10.1161/01.res.4.5.513
  18. Helmes M, Trombitás K, Granzier H (1996) Titin develops restoring force in rat cardiac myocytes. Circ Res 79: 619–626. https://doi.org/10.1161/01.res.79.3.619
  19. Preetha N, Yiming W, Helmes M, Fukuda N, Labeit S, Granzier H (2005) Restoring force development by titin/connectin and assessment of Ig domain unfolding. J Muscle Res Cell Motil 26: 307–317. https://doi.org/10.1007/s10974-005-9037-2
  20. Hidalgo C, Hudson B, Bogomolovas J, Zhu Y, Anderson B, Greaser M, Labeit S, Granzier H (2009) PKC phosphorylation of titin’s PEVK element: a novel and conserved pathway for modulating myocardial stiffness. Circ Res 105: 631–638. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.109.198465
  21. Chen M-P, Kiduko SA, Saad NS, Canan BD, Kilic A, Mohler PJ, Janssen PML (2020) Stretching single titin molecules from failing human hearts reveals titin’s role in blunting cardiac kinetic reserve. Cardiovasc Res 116: 127–137. https://doi.org/10.1093/cvr/cvz043
  22. Cazorla O, Freiburg A, Helmes M, Centner T, McNabb M, Wu Y, Trombitás K, Labeit S, Granzier H (2000) Differential expression of cardiac titin isoforms and modulation of cellular stiffness. Circ Res 86: 59–67.https://doi.org/10.1161/01.res.86.1.59

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (122KB)
Indexing metadata
3.

Download (90KB)
Indexing metadata
4.

Download (66KB)
Indexing metadata
5.

Download (53KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.И. Капелько, А.А. Абрамов, В.Л. Лакомкин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».