Effect of Starvation on Contractility of Lidocaine-Depressed Isolated Rat Atria

고계창,Ko, Kye-Chang The Korean Society of Pharmacology 1994 대한약리학잡지 Vol.30 No.1

기아(starvation)기간중 흰쥐의 심근세포내에 심장의 수축 기능에 필요한 내인성 대사 기질인 지질의 축적이 증가된다는 사실이 알려져 있다. 본 연구에서는 lidocaine의 심근내 지방대사에 대한 영향을 기능적 측면에서 관찰하기 위하여, 굶긴 쥐 적출 심장의 수축성에 대한 lidocaine의 영향을 검토한바 다음과 같은 실험결과를 얻었다. 1. 굶긴 쥐 체중은 정상쥐에 비하여 현저히 감소되었으며, 기아시작 4일에서 약 30%의 체중감소를 나타했다. 그러나 정상쥐의 체중은 증가되었다. 2. 정상 쥐의 적출 심방은 기질제거 용액에서 30분에 약 40%의 현저한 수축력의 감소를 보였다. 그러나 2일간 굶긴 쥐의 적출 심장은 기질제거용액에서 30분에 약 13%의 수축력의 감소를 보여 정상 쥐에서의 수축력 저하보다 현저히 낮은 감소율을 나타냈다. 3. Lidocaine(0.1mM)에 의한 흰쥐 적출 심장의 수축력 감소는 정상쥐에 비해 굶긴 쥐 적출 심장의 수축력이 작게 감소되었다. 또한, lidocaine에 의한 굶긴 쥐 적출심장의 감소율은, 1일간 굴긴 쥐 보다 2일간 굴긴 쥐의 적출심장이 현저히 더 작게 감소되었다. 이상의 결과로 미루어 보아, 굶기는 동안 쥐 심근 내에 축적된 내인성 대사 기질인 지질이 lidocaine에 의해 해당과정이 억제된 심장의 수축과정에 energy원으로 쓰여지고 있을 가능성을 시사하고 있다. The experiments were performed to determine whether lidocaine interferes with the utilization of lipid as source of energy fuel for the contractile process by the isolated rat atria. Rats were starved for two days in order to inerease the lipid content of the heart. Atria from starved rats were better able to maintain their contractility in the absence of exgenous substrate, and also were more resistant to depression by lidocaine than atria from fed rats. Starvation results in a marked loss of body weight in rats. In contrast to the starved rats, the body weight of fed rats inereased with time. The smaller reduction in contractile activity of atria from the starved rats may suggest that endogenous lipid accumulates during starvation period and is used as an energy source for the contractile process in the face of a lidocaine-induced blockade in glycolysis.

Cardiac Pharmacology of Anesthetics 3. Contractile Response of Halothane-Depressed Isolated Atria to Fructose

고계창,정지창,한대섭,Ko, Kye-Chang,Jung, Jee-Chang,Han, Dae-Sup The Korean Society of Pharmacology 1975 대한약리학잡지 Vol.11 No.1

The Effects of Fructose on Contractility of Isolated Rat Atria Depressed with Lidocaine

고계창,손치동,정지창,Ko Kye-Chang,Sohn Chi-Dong,Jung Jee-Chang The Korean Society of Pharmacology 1986 대한약리학잡지 Vol.22 No.1

The effect of metabolic substrate fructose on the force of contraction of isolated rat atria depressed with lidocaine was determined. Fructose produced dose-dependent increase in the force of contraction of isolated atria depressed by substrate-free Krebs-Ringer bicarbonate medium. The maximally effective concentration of fructose was 30 mM. The isolated atria, suspended in Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium aerated with 95% $O_2-5%CO_2$at $30^{\circ}C$ and pH 7.4, were depressed 50% by approximately 2.34 mg/100 ml of lidocaine. Addition of 30 mM fructose to these depressed atria resulted in a marked increase in the contractile force similar to that with pyruvate and acetate. Fructose had no significant effect, however, on atria exposed to low-calcium medium. The results are consistent with a previous report suggesting blockade by lidocaine of the uptake or utilization of glucose in the glycolytic pathway, and further pinpoint the blockade as an early step in the glycolytic sequence prior to the phospho-fructokinase step. Lidocaine의 심근수축력 억제 작용에 관한 기전연구 일환으로 lidocaine에 의해 수축력이 감소된 흰쥐 적출심방에 대한 fructose의 효과를 검토하였다. Fructose는 기질제거에 의해 감소된 적출심방의 수축력을 현저히 증가시켰으며, 30mM에서 최대 증가효과를 나타냈다. Krebs-Ringer glucose용액에 현수한 적출심방의 수축력은 0.1mM lidocaine에 의해 약 50%의 감소를 나타냈으며, 30mM fructose의 투여는 이 감소된 수축력을 현저히 증가 시켰다. Lidocaine 억제심방에 대한 fructose의 실험 성적은 pyruvate나 acetate에서 얻은 실험성적과 유사하였다. 그러나 같은 농도의 fructose는 저 calcium(1/2)농도의 Krebs-Ringer glucose medium에서 감소(약 50% 감소)된 적출심방의 수축력을 증가시키지 못하였다. 이상의 결과에서 lidocaine은 심근내 포도당 대사를 해당과정에서 억제한다는 가능성을 재확인하고 있으며, 나아가서 lidocaine은 해당과정의 phosphofructokinase step 이전의 초기단계에서 억제하고 있을 가능성을 시사하고 있다.

Contractile Response of Lidocaine-Depressed Isolated Atria in the Absence of Glucose

고계창,손치동,박승준,정주호,정지창,최승옥,Ko, Kye-Chang,Sohn, Chi-Dong,Park, Seung-Joon,Chung, Joo-Ho,Jung, Jee-Chang,Choi, Seung-Ok The Korean Society of Pharmacology 1990 대한약리학잡지 Vol.26 No.2

Lidocaine의 심근 수축력 억제작용의 기전을 규명하기 위한 일환으로 정상 Krebs-Ringer bicarbonate glucose용액에서 각종 대사기질이 lidocaine 억제심방과 정상심방의 수축력에 미치는 영향, 그리고 glucose 제거용액에서 lidocaine의 심방 수축력에 대한 영향을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Pyruvate(5mM), acetate(5mM), fructose(30mM)는 lidocaine에 의해 감소된 심방 수축력을 현저히 증가시켰으나, 정상심장에는 별 영향이 없었다. 2. Glucose(20mM)는 lidocaine억제심방의 수축력을 증가시키지 못하였으나 정상심방의 수축력을 현저히 증가시켰다. 3. Glucose 제거용액에서 lidocaine은 정상용액에서보다 심방 수축력을 현저히 더 감소시켰다. 이상의 결과로 보아 lidocaine은 적출심장에서 외인성 glucose를 제거시, 심장 glycogen의 이용을 glucose phosphate isomerase 단계 혹은 glycogen이 glucose-6-phosphates로 전환되는 단계를 억제한다는 것을 시사하고 있다. The contractility of isolated rat atria, suspended in Krebs-Ringer bicarbonate medium containing 5.5mM glucose, was depressed approximately 50% by 0.1 mM of lidocaine. Partial recovery of the lidocaine-depressed contractility was achieved by the metabolizable substrates pyruvate, acetate, and fructose, but not by addition of glucose. Glucose produced the dose-dependent increase in the force of contraction of normal atria, whereas pyruvate, acetate, and fructose produced no significant effect in the contractile activity of the normal atria. In the absence of exogenous glucose lidocaine produced more marked depression of atrial contractility than that in the presence of exogenous glucose. The results of this study may confirm that the utilization of cardiac glycogen is also inhibited by lidocaine at sites of the glucose phosphate isomerase step or step between glycogen to glucose-6-phosphate.

Effect of Lidocaine on Utilization of Endogenous Substrates for Contractile Process of Isolated Rat Atria

고계창,Ko Kye-Chang The Korean Society of Pharmacology 1995 대한약리학잡지 Vol.31 No.1

Lidocaine의 심근 수축력 억제 기전이 적출 심장에서 내인성 기질의 사용과 관련이 있는가를 규명하기 위하여, 심장의 phosphofructokinase (PFK)에 대한 강력한 억제 작용을 나타내는 citracte와 bicarbonate-free medium을 이용하여 쥐의 적출 심방 수축성에 대한 lidocaine의 영향을 연구하여 다음과 같은 실험 결과를 얻었다. Citrate와 bicarbonate-free medium은 쥐의 적출 심방의 수축력을 현저히 저하시켰다. Pyruvate나 acetate는 citracte와 bicarbonate-free medium에서 저하된 심방 수축력을 현저히 증가시키는 반면, fructose는 수축력을 증가시키지 못했다. 이 결과는 citrate와 bicarbonate-free medium이 Embden-Meyerhof pathway의 일부, 즉 PFK step을 억제함을 시사한다. 외인성 기질이 없을때 citrate와 bicarbonate-free medium은 기질 제거 용액에서 심방 수축력을 현저히 감소시키며, acetate에 의해 수축력이 회복되었다. 이는 PFK step 이전 단계의 내인성 기질 (glycogen)이 citrated에 의해 억제됨을 시사한다. Lidocaine은 citrate에 의해 억제된 수축력을 더욱 감소시켰다. 이 결과는 lidocaine에 의한 심방 수축력 억제가 PFK step 이후 단계의 내인성 기질 억제에 의한 것임을 시사한다. 이상의 결과로 보아 lidocaine의 적출 심방에 대한 수축력 억제 작용은 두가지 (또는 그 이상)의 기전에 의한 것으로 사료된다: 하나는 PFK step 전단계의 해당과정의 억제기전이고 또 다른 기전은 PFK step 이후의 내인성 기질(들)의 억제인 것으로 사료된다. The experiments were performed to determine whether the cardiac depressant action of lidocaine is directly associated with the utilization of endogenous substrates in isolated rat atria, by using citrate and bicarbonate-free medium known as potent inhibitors of phosphofructokinases (PFK) enzyme step. Citrate and bicarbonate-free medium produced negative inotropic action of isolated rat atria incubated in normal Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium. Pyruvate and acetate increased the force of contraction of atria depressed by citrate or bicarbonate-free medium, whereas fructose was without effect indicating the inhibitory effect of citrate and bicarbonate-free medium at some point in the glycolytic pathway such as the PFK step in atria. In the absence of exogenous substrate, citrate and bicarbonate-free medium produced a marked depression of the force of substrate-depleted atria indicating that utilization of endogenous substrate above the PFK step, probably cardiac glycogen, is also impaired by citrate or bicarbonate-free medium. Lidocaine produced further depression of the contractile force of atria depressed by citrate. These results argue strongly for an additional mechanism of cardiac depression caused by lidocaine involving the sites below the PFK.

Effect of Starvation on Substrate Utilization of Isolated Rat Atria

고계창,정주호,정지창,심명석,Ko, Kye-Chang,Chung, Joo-Ho,Jung, Jee-Chang,Sim, Myung-Suk The Korean Society of Pharmacology 1993 대한약리학잡지 Vol.29 No.1

심장에 작용하는 약물의 기전연구에 있어서 약물의 작용이 심근수축에 필요한 대사 기질과의 관계를 검토하고자, 심근 수축력 유지에 필요한 에너지원인 각종 대사기질의 정상쥐 적출 심방 수축력 유지능력과 굶긴 쥐 적출 심방의 수축력 유지 능력을 비교 관찰한 바 다음과 같은 실험결과를 얻었다. 1. 굶긴 쥐의 체중은 정상쥐에 비해 기아 (starvation) 시작 2일에서 약 15%의 체중감소를 나타냈다. 2. 정상 쥐의 적출 심방은 기질제거 용액에서 30분에 약 40%의 현저한 수축력의 감소를 보였다. 그러나 2일간 굶긴 쥐의 적출 심장은 기질제거액에서 30분에 약 13%의 수축력의 감소를 보여 정상 쥐에서의 수축력 저하보다 현저히 낮은 감소율을 나타냈다. 3. 기질제거 용액에서 glucose, pyruvate 및 acetate가 적출 심장의 수축력을 회복시키는 능력은 굶긴 쥐에서보다 정상쥐에서 현저히 높게 나타났다 4. 이상의 data들은 기질제거 용액에서 굻긴 쥐 적출 심장은 정상 쥐 적출 심장에 비해 현저히 적게 외인성 기질을 쓰고 있음을 시사하고 있다. 이상의 연구 결과로 미루어 보아 기아가 흰쥐의 현저한 체중감소를 초래하나, 심근의 수축성에 대해서는 유해하지 않은 것 같이 보여지며, 오히려 기아 기간 중 흰쥐의 적출 심장의 수축 기능에 필요한 내인성 대사 기질의 축적을 증가시킨다는 사실을 시사하고 있다. The abilities of metabolic substrates, glucose, pyruvate, and acetate to produce a maximal increase in the force of contraction of substrate-depleted atria from fed rats were compared to those from starved rats, in order to observe the effect of starvation on substrate utilization of the myocardium. Starvation results in a marked loss of body weight in rats. In contrast to the starved rats, the body weight of fed rats increased with time. When placed in substrate-free medium, atria from fed rats showed marked decline in contractile force. In contrast to the atria from fed rats, the substrate-depleted atria from starved rats showed much less decline of the force of contraction. In the substrate-free medium, abilities of glucose, pyruvate, and acetate to produce a maximal increase in the force of contraction of atria from fed rats were much greater than those from starved rats. The data from these studies indicate that in the substrate-free medium atria from starved rats utilize much less exogenous substrates than those from fed rats. These results suggest that starvation has no deleterious effect on contractile activity of the myocardium, and the starvation increase the storage of readily metabolizable endogenous substrstes useful for the functional activity of the isolated heart.

THE IMPORTANCE OF BICARBONATE-BUFFER ON CARDIAC FUNCTION: Contractility, Membrane Potentials and ATP Content of Isolated Atria in the Absence of External Buffers

고계창,한대섭,정지창,Ko, Kye-Chang,Han, Dae-Sup,Jung, Jee-Chang The Korean Society of Pharmacology 1972 대한약리학잡지 Vol.8 No.2

The effects of omission of buffers from Krebs-Ringer medium on contractile activity, membrane potentials and ATP content of electrically stimulated isolated rat atria were investigated. 1) Contractile status: A rapid and marked depression of the contractile activity of atria occurred when buffer-free medium was substituted for the normal Krebs-Ringer medium. 2) Electrical status: The omission of buffers from medium did not alter the resting or action potential magnitudes of atria. However, the action potential duration was on initial increase followed by a decrease in the buffer-free medium. 3) ATP concentration: The omission of buffers from medium resulted in a marked decrease in the ATP levels of atria. It has been also found in the present study that bicarbonate buffer plays an important role for the maintenance of the contractility and ATP levels of the heart. The contractile depression by the omission of buffers was not directly associated with electrical alterations in resting or action potentials of the heart. In the absence of bicarbonate-buffer, glucose no longer plays to maintain the contractile activity and the ATP levels of rat atria.

Cardiac Pharmacology of Anesthetics

고계창,정지창,한대섭,Ko, Kye-Chang,Jung, Jee-Chang,Han, Dae-Sup The Korean Society of Pharmacology 1974 대한약리학잡지 Vol.10 No.1

Further elucidation of the mechanism of halothane's negative inotropic action has resulted from a study of the effect of various substrates on halothane-depressed rat atria. Approximately 6 mg% halothane was required to maintain a 50% depression of the contractility of rat atria suspended in a modified Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium, pH 7.4, $30^{\circ}C$ for 2hr. Both lactate and acetate were found to restore partially the contractility of halothane-depressed atria. The maximally effective concentration of lactate was 5 mM; for acetate it was 2.5mM. Neither 5 nor 20 mM of additional glucose was effective in restoring the force of contraction of halothane-depressed atria. The results are consistent with the hypothesis that halothane exerts at least a part of its negative inotropic effect on rat atria by inhibiting either the uptake or utilization of glucose by the myocardium. The site of blockade must be prior to the conversion of pyruvate to acetyl CoA. In our previous report dealing with the mechanism of cardiac depressant action of inhalation anesthetic halothane, it has been demonstrated that: 1) approximately 6 mg/100 ml halothane is required to maintain 50% depression of the force of contraction of isolated rat atria in Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium; 2) pyruvate partially restores the contractility of halothane-depressed atria, but has no effect on normal atria; the partial recovery of depressed atria by the addition of sodium pyruvate is due to the effect of the pyruvate ion itself, not to the sodium ion; 4) addition of pyruvate, to atria depressed with hypertonic medium, produced only further depression. From these findings we concluded that the cardiac depressant action of halothane on rat atria is a manifestation of inhibition of glucose uptake or utilization. The present studies were undertaken to observe the effect of other substrates on halothane-depressed atria in order to substantiate our conclusion. As with the case of pyruvate, lactate and acetate also partially restored the force of contraction of halothane-depressed atria. These data are consistent with the hypothesis that halothane inhibits glucose uptake or utilization in the glycolytic cycle of the myocardium.

Lidocaine에 의해 억제된 심근수축력에 대한 Fructose의 영향

고계창(Kye-Chang KO),손치동(Chi-Dong Sohn),정지창(Jee-Chang Jung) 대한약리학회 1986 대한약리학잡지 Vol.22 No.1

Lidocaine의 심근수축력 억제 작용에 관한 기전연구 일환으로 lidocaine에 의해 수축력이 감소된 흰쥐 적출심방에 대한 fructose의 효과를 검토하였다. Fructose는 기질제거에 의해 감소된 적출심방의 수축력을 현저히 증가시켰으며, 30mM에서 최대 증가효과를 나타냈다. Krebs-Ringer glucose용액에 현수한 적출심방의 수축력은 0.1mM lidocaine에 의해 약 50%의 감소를 나타냈으며, 30mM fructose의 투여는 이 감소된 수축력을 현저히 증가 시켰다. Lidocaine 억제심방에 대한 fructose의 실험 성적은 pyruvate나 acetate에서 얻은 실험성적과 유사하였다. 그러나 같은 농도의 fructose는 저 calcium(1/2)농도의 Krebs-Ringer glucose medium에서 감소(약 50% 감소)된 적출심방의 수축력을 증가시키지 못하였다. 이상의 결과에서 lidocaine은 심근내 포도당 대사를 해당과정에서 억제한다는 가능성을 재확인하고 있으며, 나아가서 lidocaine은 해당과정의 phosphofructokinase step 이전의 초기단계에서 억제하고 있을 가능성을 시사하고 있다. The effect of metabolic substrate fructose on the force of contraction of isolated rat atria depressed with lidocaine was determined. Fructose produced dose-dependent increase in the force of contraction of isolated atria depressed by substrate-free Krebs-Ringer bicarbonate medium. The maximally effective concentration of fructose was 30 mM. The isolated atria, suspended in Krebs-Ringer bicarbonate glucose medium aerated with 95% O<Sub>2</sub>-5%CO₂ at 30˚C and pH 7.4, were depressed 50% by approximately 2.34 mg/100 ml of lidocaine. Addition of 30 mM fructose to these depressed atria resulted in a marked increase in the contractile force similar to that with pyruvate and acetate. Fructose had no significant effect, however, on atria exposed to low-calcium medium. The results are consistent with a previous report suggesting blockade by lidocaine of the uptake or utilization of glucose in the glycolytic pathway, and further pinpoint the blockade as an early step in the glycolytic sequence prior to the phospho-fructokinase step.

마취제(麻醉劑)의 심장약리학적(心臟藥理學的) 연구(硏究) -제(第)3보(報) Fructose가 Halothane 저하유리심방(低下遊離心房)의 수축반응(收縮反應)에 미치는 효과

고계창(Kye-Chang Ko),정지창(Jee-Chang Jung),한대섭(Dae-Sup Han) 대한약리학회 1975 대한약리학잡지 Vol.11 No.1