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Aminophylline at clinically relevant concentrations affects inward rectifier potassium current in healthy porcine and failing human cardiomyocytes in a similar manner - 17/12/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.117733 
Markéta Bébarová a, b, , Olga Švecová a, Roman Kula a, Michal Pásek a, c, Edita Jeklová d, Petr Fila e, f, Martin Pešl g, h
a Department of Physiology, Faculty of Medicine, Masaryk University, Kamenice 5, Brno 625 00, Czech Republic 
b Department of Internal Medicine and Cardiology, University Hospital Brno and Faculty of Medicine, Masaryk University, Jihlavská 20, Brno 625 00, Czech Republic 
c Institute of Thermomechanics, Czech Academy of Sciences, Dolejškova 5, Prague 182 00, Czech Republic 
d Veterinary Research Institute, Hudcova 70, Brno 621 00, Czech Republic 
e Centre of Cardiovascular Surgery and Transplantation, Pekařská 53, Brno 602 00, Czech Republic 
f Department of Cardiovascular Surgery and Transplantation, Faculty of Medicine, Masaryk University, Kamenice 5, Brno 625 00, Czech Republic 
g ICRC, St. Anne’s University Hospital, Pekařská 53, Brno 602 00, Czech Republic 
h 1st Department of Internal Medicine, Cardio-Angiology, Faculty of Medicine, Masaryk University, Pekařská 53, Brno 602 00, Czech Republic 

Corresponding author at: Department of Physiology, Faculty of Medicine, Masaryk University, Kamenice 5, Brno 625 00, Czech Republic. Department of Physiology, Faculty of Medicine, Masaryk University Kamenice 5 Brno 625 00 Czech Republic

Abstract

Aminophylline, a bronchodilator mainly used to treat severe asthma attacks, may induce arrhythmias. Unfortunately, the underlying mechanism is not well understood. We have recently described a significant, on average inhibitory effect of aminophylline on inward rectifier potassium current I K1 , known to substantially contribute to arrhythmogenesis, in rat ventricular myocytes at room temperature. This study was aimed to examine whether a similar effect may be observed under clinically relevant conditions. Experiments were performed using the whole cell patch clamp technique at 37°C on enzymatically isolated healthy porcine and failing human ventricular myocytes. The effect of clinically relevant concentrations of aminophylline (10–100 µM) on I K1 did not significantly differ in healthy porcine and failing human ventricular myocytes. I K1 was reversibly inhibited by ∼20 and 30 % in the presence of 30 and 100 µM aminophylline, respectively, at −110 mV; an analogical effect was observed at −50 mV. To separate the impact of I K1 changes on AP configuration, potentially interfering ionic currents were blocked (L-type calcium and delayed rectifier potassium currents). A significant prolongation of AP duration was observed in the presence of 100 µM aminophylline in porcine cardiomyocytes which well agreed with the effect of a specific I K1 inhibitor Ba 2 + (10 µM) and with the result of simulations using a porcine ventricular cell model. We conclude that the observed effect of aminophylline on healthy porcine and failing human I K1 might be involved in its proarrhythmic action. To fully understand the underlying mechanism, potential aminophylline impact on other ionic currents should be explored.

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Graphical Abstract




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Highlights

The bronchodilator aminophylline may induce arrhythmias.
The mechanism of the proarrhythmic action of aminophylline is not well understood.
Aminophylline interacts with I K1 channels causing their inhibition on average.
The effect was similar in healthy porcine and failing human cardiomyocytes.
The observed effect of aminophylline might be involved in its proarrhythmic action.

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Keywords : Aminophylline, Arrhythmia, Inward rectifier, Action potential, Pig, Human


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