Severe food restriction induces myocardial dysfunction related to SERCA2 activity

Previous studies have shown that food restriction promotes myocardial dysfunction in rats. However, the molecular mechanisms that are responsible are unclear. We investigated the role of sarcoplasmic reticulum Ca²⁺-ATPase (SERCA2) on myocardial performance in food-restricted rats. Male Wistar-Kyoto rats, 60 days old, were fed a control or restricted diet (daily energy intake reduced to 50% of the control) for 90 days. Expression of Serca2a , phospholamban (PLB), Na⁺/Ca²⁺ exchanger (NCX), and thyroid hormone receptor (TRα1, TRβ1) mRNA was determined by quantitative PCR. SERCA2 activity was measured by using 20 µmol/L cyclopiazonic acid (CPA) in a left ventricular papillary muscle preparation during isometric contraction in basal conditions and during post-rest contraction. Serum concentrations of thyroxine (T₄) and thyrotropin (TSH) were also determined. The 50%-restricted diet reduced body and ventricular weight and serum T₄ and TSH levels. The interaction of CPA and food restriction reduced peak developed tension and maximum rate of tension decline (-dT/dt), but increased the resting tension intensity response during post-rest contraction. PLB and NCX mRNA were upregulated and TRα1 mRNA was downregulated by food restriction. These results suggest that food restriction promotes myocardial dysfunction related to impairment of sarcoplasmic reticulum Ca²⁺ uptake as a result of a hypothyroid state.

Des études antérieures révèlent que la restriction alimentaire suscite des dysfonctions myocardiques chez le rat. Cependant, on n’en connaît pas bien les mécanismes moléculaires. On a analysé le rôle de la SERCA2 sur la performance myocardique de rats soumis à une restriction alimentaire. Des rats Wistar-Kyoto mâles âgés de 60 jours sont divisés en deux groupes, l’un de contrôle et l’autre, soumis à une restriction alimentaire consistant à ingérer 50 % de l’apport du groupe de contrôle, et ce, durant 90 jours. On détermine l’expression de la SERCA2, de la PLB, de l’échangeur Na⁺/Ca²⁺ (NCX), de l’ARNm des récepteurs des hormones thyroïdiennes (TRα1, TRβ1) par la quantification de la PCR. On mesure l’activité de la SERCA2 au moyen de 20 µmol/L d’acide cyclopiazonique (CPA) dans une préparation de muscle papillaire du ventricule gauche (LV) au cours d’une contraction isométrique dans des conditions de repos et à la suite d’une contraction post-repos. On évalue aussi les concentrations de T₄ et de TSH. Le régime avec restriction à 50 % suscite une diminution de la masse corporelle et de la masse du ventricule; les concentrations sériques de T₄ et de TSH diminuent. L’interaction du CPA et de la restriction alimentaire diminue DT et -dT/dt, mais augmente l’intensité de la réponse RT au cours de la contraction post-repos. La restriction alimentaire suscite une régulation à la hausse de l’ARNm de NCX et de la PLB, mais une régulation à la baisse de l’ARNm de TRα1. D’après ces observations, la restriction alimentaire favorise la dysfonction du myocarde associée à la détérioration dans le réticulum sarcoplasmique de la captation du Ca²⁺ causée par l’état hypothyroïdien.