The importance of the Thr17 residue of phospholamban as a phosphorylation site under physiological and pathological conditions

The sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+-ATPase (SERCA2a) is under the control of an SR protein named phospholamban (PLN). Dephosphorylated PLN inhibits SERCA2a, whereas phosphorylation of PLN at either the Ser16 site by PKA or the Thr17 site by CaMKII reverses this inhibition, thus increasing SERCA2a activity and the rate of Ca2+ uptake by the SR. This leads to an increase in the velocity of relaxation, SR Ca2+ load and myocardial contractility. In the intact heart, ß-adrenoceptor stimulation results in phosphorylation of PLN at both Ser16 and Thr17 residues. Phosphorylation of the Thr17 residue requires both stimulation of the CaMKII signaling pathways and inhibition of PP1, the major phosphatase that dephosphorylates PLN. These two prerequisites appear to be fulfilled by ß-adrenoceptor stimulation, which as a result of PKA activation, triggers the activation of CaMKII by increasing intracellular Ca2+, and inhibits PP1. Several pathological situations such as ischemia-reperfusion injury or hypercapnic acidosis provide the required conditions for the phosphorylation of the Thr17 residue of PLN, independently of the increase in PKA activity, i.e., increased intracellular Ca2+ and acidosis-induced phosphatase inhibition. Our results indicated that PLN was phosphorylated at Thr17 at the onset of reflow and immediately after hypercapnia was established, and that this phosphorylation contributes to the mechanical recovery after both the ischemic and acidic insults. Studies on transgenic mice with Thr17 mutated to Ala (PLN-T17A) are consistent with these results. Thus, phosphorylation of the Thr17 residue of PLN probably participates in a protective mechanism that favors Ca2+ handling and limits intracellular Ca2+ overload in pathological situations.

El intercambiador Na+/Ca2+ como responsable del atontamiento miocardio / The Na+/Ca2+ exchanger as responsible of myocardial stunning

Nuestro objetivo fue examinar la participación de los intercambiadores Na+/H+ (NHE) y Na+/Ca+2 (NCX) sobre las alteraciones sistólicas propias del atontamiento miocárdio. Se utilizó el modelo de corazón aislado isovolúmico de rata el cual fue sometido a 20 minutos de isquemia global (Is) y 30 minutos de perfusión (R). Este protocolo se repitió en prasencia de 1microM de HOE 642, bloqueante específico del NHE-1 y de KB-R7943, bloqueante del modo inverso del NCX (entrando Ca+2 y sacando Na de la célula) administrados antes de la Is, y/o en la R. En los controles isquémicos la contractilidad, evaluada a través de la +dP/dtmax se recuperó aproximadamente un 60 porciento. La recuperación postisquémica fue total cuando el bloqueo de NHE fue efectuado antes de la Is o al comienzo de la R y mejoró significativamente cuando en Is y R bloqueó el NCX ( 95 + o - 7 porciento). La contractura isquémica disminuyó com ambos tratamientos cuando fueron realizados previos a la Is. El aumento de la PDF observado en la R (24 + o - 6 y 12 + o - 2 mmHg) y por el bloqueo del NCX realizado durante Is y R (12 + o - 6 mmHg). Estos resultados indican que la activación del modo inverso del NCX secundaria a una activación del NHE (que incrementa el Na+ intracelular) durante la isquemia y reperfusión es el mecanismo culpable de la sobrecarga de Ca+2 involucrado en la disminuición de la contractilidad que caracteriza al miocardio atontado.