Summary
Enlargement of the heart secondary to 14 daily injections of L-thyroxine (0.2 mg/kg) in the male albino rabbit results in an increase in actin-activated myosin ATPase, velocity of unloaded shortening and rate of isometric tension development. The contribution of the altered myosin to contractile efficiency is assessed by making temperature measurements on right ventricular papillary muscles from these hearts during isometric contraction. Measurement of tension dependent heat per unit of tension is derived from rapid myothermal measurements of initial heat, tension independent heat and isometric force. The tension dependent heat measurement is used to evaluate the crossbridge cyclingin vivo and the contribution of the changes in the pattern of crossbridge cycling to the efficiency of tension development. In the thyrotoxic heart the peak twitch tension is 72% of normal while the tension dependent heat per unit tension is 175% of normal. Thisin vivo measurement correlates well with changes inin vitro actin-activated myosin ATPase measurements. Analysis of the data in terms of a model derived from rapid enzyme kinetics and mechanical transient analysis indicates that crossbridges from the thyrotoxic hypertrophy myosin cycle faster and stay attached to actin for a shorter period of time than normal myosin. This alteration in cycling pattern may be the basis for the inverse relationship between myosin ATPase activity and the efficiency of tension development.
Zusammenfassung
Eine Herzvergrößerung beim Kaninchen als Folge von L-Thyroxin-Injektionen (täglich 0,2 mg/kg über 14 Tage) führt zu einer Steigerung der aktinaktivierten Myosin-ATPase, der Verkürzungsgeschwindigkeit bei Nullast und der Geschwindigkeit der isometrischen Spannungsentwicklung. Durch Temperaturmessungen an rechtsventrikulären, isometrisch schlagenden Papillarmuskeln solcher Herzen wird der Beitrag des veränderten Myosins zum kontraktilen Wirkungsgrad bestimmt. Die spannungsabhängige Wärme pro Spannungseinheit ergibt sich aus schnellen myothermalen Messungen der Initialwärme, der spannungsunabhängigen Wärme und der isometrischen Kraft. Auf der Grundlage der spannungsabhängigen Wärme wird die Querbrückenkinetikin vivo bestimmt und untersucht, inwieweit Änderungen der Querbrückenkinetik zum Wirkungsgrad der Spannungsentwicklung beitragen. Im thyreotoxischen Herzen beträgt die maximal entwickelte Spannung 72% gegenüber den Kontrollen, während die spannungsabhängige Wärme pro Spannungseinheit 175% ausmacht. DieseIn-vivo-Messungen stimmen mit Änderungen derin vitro gemessenen aktinaktivierten Myosin-ATPase überein. Eine Analyse dieser Daten anhand eines Modells, welches aus der Analyse von schneller Enzymkinetik und mechanischer Transienten entwickelt wurde, ergibt, daß der Querbrückenzyklus des thyreotoxisch-hypertrophierten Myosins im Vergleich zum normalen Myosin schneller abläuft und die Querbrücke für kürzere Zeit an das Aktin angeheftet ist. Diese Änderung des Zyklusablaufs könnte die Grundlage für eine inverse Beziehung zwischen der Myosin-ATPase-Aktivität und dem Wirkungsgrad der Spannungsentwicklung bilden.
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Paper, presented at the Erwin Riesch Symposium, Tübingen, April 3–7, 1979
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This work was supported in part by NIH grants 1 R01 HL22845-01, T32 HL07073 and R01 HL 17592.
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Alpert, N.R., Mulieri, L.A. The functional significance of altered tension dependent heat in thyrotoxic myocardial hypertrophy. Basic Res Cardiol 75, 179–184 (1980). https://doi.org/10.1007/BF02001411
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02001411