Einleitung Herzinsuffizienz trägt insbesondere in seiner vorherrschenden Form, der diastolischen Herzinsuffizienz (HFpEF), erheblich zur Krankheitslast der Bevölkerung bei, aber ist in seiner Pathophysiologie unzureichend verstanden. Das metabolische Syndrom ist epidemiologisch und pathophysiologisch eng mit der HFpEF verbunden. Inhibitoren des Natrium-Glucose-Cotransporters 2 (SGLT2) sind die ersten auch prognostisch wirksamen HFpEF-Medikamente. Sotagliflozin ist der erste duale SGLT1/2-Inhibitor mit klinischer Zulassung. Seine Wirkung auf zellulärer Ebene soll in dieser Arbeit weiter aufgeklärt werden.
Methoden Als Modell des metabolischen Syndroms und der HFpEF dienten ZSF-1-Ratten, als Kontrolle Wistar-Kyoto-Ratten im Alter von 23 Wochen, welche jeweils mit Sotagliflozin oder Placebo gefüttert wurden. Isolierte linksventrikuläre (LV) Kardiomyozyten wurden mit dem Calcium(Ca2+)-Indikator Fluo-4 AM gefärbt und extrazellulärem in vitro-Stress durch erhöhte Konzentrationen von Ca2+ (3 mmol/l) oder Glucose (25 mmol/l) ausgesetzt. Mit konfokaler Lasermikroskopie wurden Parameter der zytosolischen Ca2+-Transienten unter 1-Hz-Feldstimulation, lokal begrenzte und sich ausbreitende spontane Ca2+-Freisetzungsereignisse (Ca2+-sparks und Ca2+-waves) aus dem sarkoplasmatischen Retikulum (SR) sowie die SR-Beladung und Aktivität des Natrium(Na+)-Ca2+-Austauschers (NCX) analysiert.
Ergebnisse ZSF-1-LV-Kardiomyozyten versus Kontrollen zeigten unter Ca2+-Stress eine signifikant erhöhte maximale zytosolische Ca2+-Konzentration [Ca2+]i, eine verringerte Zeit bis zur halbmaximalen und maximalen [Ca2+]i sowie einen beschleunigten [Ca2+]i-Abfall. Unter Glucosestress zeigte sich für ZSF-1 versus Kontrollen eine signifikant spätere halbmaximale [Ca2+]i. Eine veränderte SR-Beladung oder NCX-Aktivität waren nicht nachweisbar. Ca2+-Stress führte zu einem verstärkten diastolischen SR-Ca2+-Austritt in ZSF-1 gegenüber Kontrollen in Form einer erhöhten Ca2+-spark-Frequenz. Unter Ca2+-Stress war die Interaktion von Genotyp und Behandlung mit 30 mg/kg BW Sotagliflozin für den diastolischen SR-Ca2+-Austritt signifikant, jedoch ohne nachweisbaren Behandlungseffekt innerhalb der Genotypen. Schlussfolgerung Die verstärkte und beschleunigte Kinetik der Ca2+-Transienten in ZSF-1-LV-Kardiomyozyten ist unter bestimmten in vitro-Stressbedingungen nachweisbar und gibt Hinweise auf eine Anpassung der intrinsischen Kardiomyozytenfunktion an eine chronische Belastung in vivo in HFpEF. Die erhöhte maximale [Ca2+]i und die schnellere Kinetik unter Stress war mit einem verstärkten Ca2+-Leck verbunden, welches proarrhythmogen sein kann. Sotagliflozin zeigte keine relevanten Effekte auf die Funktion von LV-Kardiomyozyten.
Introduction Heart failure, especially in its predominant form with preserved ejection fraction (HFpEF), contributes significantly to the population’s burden of disease, but its pathophysiology is poorly understood. The metabolic syndrome is epidemiologically and pathophysiologically closely linked to HFpEF. Inhibitors of the sodium/glucose cotransporter 2 (SGLT2) are the first HFpEF therapeutics with a prognostic benefit. Sotagliflozin is the first dual SGLT1/2 inhibitor in clinical use. Its effects in the heart on a cellular level are still to be elucidated.
Methods ZSF-1 rats were used as a model of metabolic syndrome and HFpEF, Wistar-Kyoto rats as controls, both at the age of 23 weeks, and were treated with sotagliflozin or placebo. Isolated left ventricular (LV) cardiomyocytes were stained with the calcium (Ca2+) indicator Fluo-4 AM and subjected to extracellular stress, namely high concentrations of Ca2+ (3 mmol/l) or glucose (25 mmol/l). Using confocal laser microscopy, Ca2+ transients during 1 Hz field stimulation, spontaneous local and propagating sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ release events (Ca2+ sparks and Ca2+ waves) as well as SR Ca2+ load and sodium (Na+)/Ca2+ exchanger (NCX) activity were analyzed.
Results Under Ca2+ stress, ZSF-1 LV cardiomyocytes versus controls showed a significantly increased maximum cytosolic Ca2+ [Ca2+]i, a reduced time to 50 % and peak [Ca2+]i and an accelerated [Ca2+]i decay. A significantly increased time to 50 % [Ca2+]i was found in ZSF-1 versus controls under glucose stress. There was no sign of an altered SR load or NCX activity. Ca2+ stress led to an increased diastolic SR Ca2+ leak in ZSF-1 versus controls in the form of higher Ca2+ spark frequency. Under Ca2+ stress, there was a significant interaction between genotype and treatment with 30 mg/kg BW sotagliflozin for diastolic SR Ca2+ leak, though no treatment effect within genotypes.
Conclusion The amplified and accelerated kinetics of Ca2+ transients in ZSF-1 LV cardiomyocytes is detectable under certain stress conditions and indicate resilience to pathological conditions in vivo under HFpEF. The increased maximum [Ca2+]i and faster kinetics under stress conditions were accompanied by an increased, possibly pro-arrhythmogenic Ca2+ leak. Sotagliflozin did not have any relevant effects on LV cardiomyocyte function.
