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Pharmacological inhibition of myosin reduces the cytotoxic effect of a Lys49 PLA2-like myotoxin on human and rat cardiac muscle - 04/02/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2026.119017 
Wilson Agyapong a, 1, Natalie Weber a, b, 1, Florian J.G. Waleczek a, c, Konstantin Neumann d, Susanne Neumüller a, Marlen Möllmann a, Lara Thieße a, Theresia Kraft e, Arjang Ruhparwar f, Julián Fernández g, José María Gutiérrez g, Bruno Lomonte g, , Thomas Thum a, h, , Alfredo Jesús López-Dávila e,
a Institute of Molecular and Translational Therapeutic Strategies, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 
b Hannover Medical School, Germany, Dean’s Office for Academic Career Development, nextGENERATION Medical Scientist Program, Germany 
c Department of Cardiology and Angiology, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 
d Institute of Clinical Chemistry, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 
e Institute of Molecular and Cell Physiology, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 
f Department of Cardiothoracic, Transplantation and Vascular Surgery, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 
g Instituto Clodomiro Picado, Facultad de Microbiología, Universidad de Costa Rica, San José 11501, Costa Rica 
h Center for Translational Regenerative Medicine, Hannover Medical School, Hannover 30625, Germany 

Corresponding authors. ⁎⁎ Corresponding author at: Institute of Molecular and Translational Therapeutic Strategies, Hannover 30625, Germany. Institute of Molecular and Translational Therapeutic Strategies Hannover 30625 Germany

Abstract

Viperid snake venoms contain a group of cytotoxic proteins called Lys49 phospholipase A 2 (PLA 2 )-like myotoxins. These proteins lack enzymatic activity, but can still disrupt the sarcolemma and induce cell death. On skeletal and cardiac muscle, PLA 2 -like myotoxins induce substantial alterations to the sequence of events in the excitation-contraction coupling, including increased Ca²⁺ influx and consequent hypercontraction. This study aimed to quantify the increase in force development induced by a Lys49 PLA 2 -like myotoxin and to assess whether this effect contributes to the overall cytotoxicity induced by the toxin. Force transients generated by mechanically loaded living myocardial slices (LMS) obtained from rat and human hearts were characterized in response to Mt-II, a well-described Lys49 PLA 2 -like myotoxin found in the venom of the viperid snake Bothrops asper . Over a 24-hour period, Mt-II initially increased the amplitude of the force transients, which was then replaced by a permanent increase in baseline force. This dual effect may be attributed to progressive sarcolemmal disruption, which initially induces an increase in force development as a consequence of an influx of Ca²⁺. However, at advanced stages of cell damage, this renders the calcium extrusion mechanisms ineffective. The amplitude of the force transients and the baseline force observed during Mt-II exposure were several times greater than the amplitude of the force transients observed before Mt-II exposure. Inhibiting force development by a myosin inhibitor in the presence of Mt-II significantly reduced the release of cytosolic enzymes LDH and CK-MB from the LMS preparations. Therefore, mechanical stress resulting from Ca²⁺ influx and hypercontraction exacerbates Mt-II-induced striated muscle damage.

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Graphical Abstract




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Highlights

Myotoxin-II induces an unregulated increase in force development in cardiac muscle.
Increased force development exacerbates the muscle damage triggered by the myotoxin.
Pharmacological inhibition of myosin reduces myotoxin-induced muscle cell damage.

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Keywords : Snakebite envenoming, Myotoxins, Force development, Myosin inhibition, Living myocardial slices


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