Modification of sarcoplasmic reticulum (SR) Ca²⁺ release by FK506 induces defective excitation-contraction coupling only when SR Ca²⁺ recycling is disturbed

This study examined whether the effects of FK506-binding protein dissociation from sarcoplasmic reticulum (SR) Ca²⁺ release channels on excitation-contraction (EC) coupling changed when SR Ca²⁺ reuptake and (or) the trans-sarcolemmal Ca²⁺ extrusion were altered. The steady-state twitch Ca²⁺ transient (CaT), cell shortening, post-rest caffeine-induced CaT, and Ca²⁺ sparks were measured in rat ventricular myocytes using laser-scanning confocal microscopy. In the normal condition, 50 µmol FK506/L significantly increased steady-state CaT, cell shortening, and post-rest caffeine-induced CaT. When the cells were solely perfused with thapsigargin, FK506 did not reduce any of the states, but when low [Ca²⁺]₀ (0.1 mmol/L) was perfused additionally, FK506 reduced CaT and cell shortening, and accelerated the reduction of post-rest caffeine-induced CaT. FK506 significantly increased Ca²⁺ spark frequency in the normal condition, whereas it mainly prolonged duration of individual Ca²⁺ sparks under the combination of thapsigargin and low [Ca²⁺]₀ perfusion. Modification of SR Ca²⁺ release by FK506 impaired EC coupling only when released Ca²⁺ could not be taken back into the SR and was readily extruded to the extracellular space. Our findings could partly explain the controversy regarding the contribution of FK506-binding protein dissociation to defective EC coupling.Key words: FK506, ryanodine receptor, sarcoplasmic reticulum Ca²⁺-ATPase, Na⁺/Ca²⁺ exchange, excitation-contraction coupling

La présente étude a eu pour objectif d'examiner si les effets induits sur le couplage excitation-contraction (EC), en dissociant les protéines liant le FK506 (FKBP) des canaux de libération du Ca²⁺ du RS, changent lorsque la recapture du Ca²⁺ du RS et (ou) l'expulsion trans-sarcolemmique du Ca²⁺ sont modifiées. On a mesuré la transitoire calcique (TCa) de la secousse à l'équilibre, le raccourcissement de la cellule, la TCa post-repos induite par la caféine et les libérations élémentaires (sparks) de Ca²⁺ dans des myocytes ventriculaires de rats, en utilisant la microscopie confocale à balayage laser. Dans des conditions normales, 50 µmol FK506/L a augmenté de manière significative la TCa à l'équilibre, le raccourcissement cellulaire et la TCa post-repos induite par la caféine. Durant une perfusion de thapsigargine, FK506 n'a pas diminué ces paramètres, mais après l'ajout d'une faible concentration de [Ca²⁺]₀ (0,1 mmol/L), il a diminué la TCa et le raccourcissement de la cellule, et accéléré la diminution de la TCa post-repos induite par la caféine. Dans des conditions normales, FK506 a augmenté de manière significative la fréquence des libérations élémentaires de Ca²⁺, alors qu'il a essentiellement prolongé la durée de libérations élémentaires Ca²⁺ individuelles durant la perfusion combinée de thapsigargine et de la faible [Ca²⁺]₀. La modification de la libération de Ca²⁺ du RS par FK506 altérerait le couplage EC uniquement lorsque le Ca²⁺ libéré ne pourrait être réintroduit dans le RS et qu'il serait expulsé rapidement dans l'espace extracellulaire. Nos résultats pourraient expliquer en partie la controverse sur la contribution de la dissociation des FKBP à l'altération du couplage EC.Mots clés : FK506, récepteur à la ryanodine, Ca²⁺-ATPase du réticulum sarcoplasmique, échange Na²⁺/Ca²⁺, couplage excitation-contraction.[Traduit par la Rédaction]