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Potassium channel diversity within the muscular components of the feline lower esophageal sphincter

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We hypothesized that regional differences in electrophysiological properties exist within the musculature of the feline lower esophageal sphincter (LES) and that they may potentially contribute to functional asymmetry within the LES. Freshly isolated esophageal smooth muscle cells (SMCs) from the circular muscle and sling regions within the LES were studied under a patch clamp. The resting membrane potential (RMP) of the circular SMCs was significantly more depolarized than was the RMP of the sling SMCs, resulting from a higher Na+ and Cl permeability in circular muscle than in sling muscle. Large conductance Ca2+-activated K+ (BKCa) set the RMP at both levels, since specific BKCa inhibitors caused depolarization; however, BKCa density was greatest in the circular region. A significant portion of the outward current was due to non-BKCa, especially in sling muscle, and likely delayed rectifier K+ channels (KDR). There was a large reduction in outward current with 4-aminopyridine (4-AP) in sling muscle, while BKCa blockers had a limited effect on the voltage-activated outward current in sling muscle. Differences in BKCa:KDR channel ratios were also manifest by a leftward shift in the voltage-dependent activation curve in circular cells compared to sling cells. The electrophysiological differences seen between the circular and sling muscles provide a basis for their different contributions to LES activities such as resting tone and neurotransmitter responsiveness, and in turn could impart asymmetric drug responses and provide specific therapeutic targets.Key words: esophagus, esophageal motility, gastroesophageal reflux, KCa, KDR, LES tone.

Nous avons émis l'hypothèse qu'il existe des différences régionales dans les propriétés électrophysiologiques de la musculature du sphincter inférieur de l'œsophage (SIO) des félins et que ces différences contribuent probablement l'établissement d'une asymétrie fonctionnelle dans le SIO. Des cellules musculaires lisses (CMLs) œsophagiennes fraîchement isolées des régions obliques « sling » et circulaires du SIO ont été examinées en utilisant la technique du patch clamp. Le potentiel de membrane au repos (PMR) des CML circulaires a été dépolarisé de manière plus significative que celui des CML obliques en raison de la plus forte perméabilité au Na+ et au Cl dans le muscle circulaire que dans le muscle oblique. Les canaux K+ de grande conductance activés par le Ca2+ (BKCa) ont fixé le PMR aux deux niveaux, puisque les inhibiteurs spécifiques du BKCa ont provoqué une dépolarisation; toutefois, la densité de BKCa a été maximale dans la région circulaire. Une partie importante du courant sortant, notamment dans la région oblique, a été le fait des canaux non-BKCa, probablement des canaux K+ de la rectification retardée (KRR). Une forte réduction du courant sortant a été observée en présence de 4-aminopyridine, tandis que les bloqueurs de BKCa ont eu un effet limité sur le courant sortant activé par le potentiel de membrane dans le muscle oblique. Des différences dans les rapports des canaux BKCa:KRR ont aussi été illustrées par un déplacement vers la gauche de la courbe d'activation dépendante du potentiel dans les cellules circulaires versus obliques. Les différences électrophysiologiques entre les muscles circulaires et obliques fournissent une base pour établir leur contribution différentielle aux activités du SIO comme le tonus au repos et la réactivité aux neurotransmetteurs, et pourraient transmettre des réponses asymétriques aux médicaments ainsi que fournir des cibles thérapeutiques spécifiques.Mots clés : œsophage, motilité œsophagienne, reflux gastro-œsophagien, KCa, KRR, tonus de l'ISO.[Traduit par la Rédaction]
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Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2004

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