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Characterization of Ca2+ release from heterogeneous Ca2+ stores in sarcoplasmic reticulum isolated from arterial and gastric smooth muscle

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Ca2+ transport was investigated in vesicles of sarcoplasmic reticulum subfractionated from bovine main pulmonary artery and porcine gastric antrum using digitonin binding and zonal density gradient centrifugation. Gradient fractions recovered at 15–33% sucrose were studied as the sarcoplasmic reticulum component using Fluo-3 fluorescence or 45Ca2+ Millipore filtration. Thapsigargin blocked active Ca2+ uptake and induced a slow Ca2+ release from actively loaded vesicles. Unidirectional 45Ca2+ efflux from passively loaded vesicles showed multicompartmental kinetics. The time course of an initial fast component could not be quantitatively measured with the sampling method. The slow release had a half-time of several minutes. Both components were inhibited by 20 µM ruthenium red and 10 mM Mg2+. Caffeine, inositol 1,4,5-trisphosphate, ATP, and diltiazem accelerated the slow component. A Ca2+ release component activated by ryanodine or cyclic adenosine diphosphate ribose was resolved with Fluo-3. Comparison of tissue responses showed that the fast Ca2+ release was significantly smaller and more sensitive to inhibition by Mg2+ and ruthenium red in arterial vesicles. They released more Ca2+ in response to inositol 1,4,5-trisphosphate and were more sensitive to activation by cyclic adenosine diphosphate ribose. Ryanodine and caffeine, in contrast, were more effective in gastric antrum. In each tissue, the fraction of the Ca+2 store released by sequential application of caffeine and inositol 1,4,5-trisphosphate depended on the order applied and was additive. The results indicate that sarcoplasmic reticulum purified from arterial and gastric smooth muscle represents vesicle subpopulations that retain functional Ca2+ channels that reflect tissue-specific pharmacological modulation. The relationship of these differences to physiological responses has not been determined.Key words: calcium channels, smooth muscle, sarcoplasmic reticulum.

On a examiné le transport de Ca2+ dans des fractions de vésicules du réticulum sarcoplasmique de la grosse artère pulmonaire bovine et de l'antre gastrique porcin, en utilisant la fixation de la digitonine et la centrifugation zonale en gradient de densité. Les fractions de densité récupérées à 15–33 % de saccharose ont été considérées comme la composante du réticulum sarcoplasmique et examinées au moyen de la fluorescence (Fluo-3) ou de la filtration sur millipore du 45Ca2+. La thapsigargine a bloqué la capture active du Ca2+ et induit une libération lente du Ca2+ des vésicules chargées activement. L'efflux unidirectionnel de 45Ca2+ des vésicules chargées passivement a montré des cinétiques multicompartimentales. La méthode d'échantillonnage n'a pas permis de mesurer quantitativement l'évolution d'une composante rapide initiale. La libération lente a eu une demi-vie de plusieurs minutes. Les deux composantes ont été inhibées par 20 µM de rouge de ruthénium et 10 mM de Mg2+. La caféine, l'inositol 1,4,5-trisphosphate, l'ATP et le diltiazem ont accéléré la composante lente. Une composante de la libération de Ca2+ activée par la ryanodine ou l'adénosine diphosphate ribose cyclique a été identifiée avec la sonde Fluo-3. La comparaison des réponses des tissus a montré que, dans les vésicules artérielles, la libération rapide du Ca2+ a été significativement plus faible et plus sensible à l'inhibition par le Mg2+ et le rouge de ruthénium. Les vésicules ont libéré plus de Ca2+ en réponse à l'inositol 1,4,5-trisphosphate et ont été plus sensibles à l'activation par l'adénosine diphosphate ribose cyclique. La ryanodine et la caféine, par contre, ont été plus efficaces dans l'antre gastrique. Dans chacun des tissus, la fraction de Ca2+ libérée par l'application séquentielle de caféine et d'inositol 1,4,5-trisphopshate a été fonction de l'ordre appliqué et a été additive. Les résultats indiquent que le réticulum sarcoplasmique purifié du muscle lisse artériel et gastrique représente des sous-populations de vésicules qui retiennent les canaux Ca2+ fonctionnels qui reflètent la modulation pharmacologique spécifique aux tissus. La relation entre ces différences et les réponses physiologiques n'a pas été déterminée.Mots clés : canaux calciques, muscle lisse, réticulum sarcoplasmique.[Traduit par la Rédaction]
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Keywords: calcium channels, smooth muscle, sarcoplasmic reticulum, canaux calciques, muscle lisse, réticulum sarcoplasmique

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2002

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