Effects of vanadate ions on action potentials and tension development in papillary muscles and cultured heart muscle cells

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Abstract
In isolated and electrically driven (1/s) papillary muscles peak tension and, to a slighter degree, resting tension increased through treatment with Na3VO4 in concentrations higher than 104 M. The positive inotropic effect was found to be transient. With vanadate, the resting membrane potential became more negative and rate of rise and overshoot of the action potential increased. Positivity and duration of the action potential plateau was markedly lessened by vanadate. These vanadate-induced changes of the electrical activity were not transient and hardly recovered during washout. Single cardiac cells in culture showed increased beat frequency when treated with vanadate ions in excess of 10−4M. This increase was fast but transient and led to cessation of spontaneous discharge. Simultaneously with the initial increase of beat frequency, maximum of rate of rise, diastolic potential and overshoot of the action potential also increased. Cells inactivated by vanadate (5 × 10−4 M and higher concentrations) were relaxed in diastolc and could be excited by intracellular stimulation. In isolierten, elektrisch gereizten Papillarmuskeln wurde durch Na3VO4 in Konzentrationen von 10−4M und höher die Kontraktionskraft und in geringem Umfang die Ruhespannung erhöht. Der Anstieg der Kontraktionskraft war vorübergehend. Das Ruhepotential, die maximale Depolarisationsgeschwindigkeit und der Overshoot wurden durch Vanadat vergrößert. Die Dauer und die Höhe der Plateau-Phase des Aktionspotentials wurde durch Vanadat stark verringert. Diese Veränderungen der elektrischen Aktivität durch Vanadat waren nicht spontan rückläufig und durch Auswaschen nur sehr verzögert zu beseitigen. Isolierte, kultivierte Herzmuskelzellen erhöhten ihre spontanen Schlagfrequenzen nach Zugabe von Vanadat in Dosen höher als 10−4M. Dieser rasche Frequenzanstieg war vorübergehend und von Erlöschen der Spontanaktivität gefolgt, aber begleitet von einer ebenfalls vorübergehenden Zunahme des maximalen diastolischen Potentials, der Depolarisationsgeschwindigkeit und des Overshoots. Nach Vanadat-induziertem Stillstand (5×10−4M und höhere Dosen) waren die Zellen relaxiert in Diastole und erregbar durch intrazelluläre Stromapplikation.