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Enregistrement W3176440207 · doi:10.1096/fasebj.2019.33.1_supplement.680.2

Local Anesthetics Induce Cardiac Toxicity Through Distinct Effects on Calcium Dynamics: Implications For Clinical Prevention

2019· article· en· W3176440207 sur OpenAlexafffundabout
Julia Plakhotnik, Libo Zhang, Per‐Arne Lönnqvist, Jason T. Maynes

Notice bibliographique

RevueThe FASEB Journal · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCardiac electrophysiology and arrhythmias
Établissements canadiensSickKids FoundationUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésContractilityToxicityPharmacologySafety pharmacologyAsystoleMedicineAnesthesiaCalciumInotropeSodium channelContraction (grammar)Calcium channelChemistryCardiologyInternal medicineSodiumDrug

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

INTRODUCTION The clinically safe dose of local anesthetics is limited by their induction of potentially lethal cardiac arrhythmias, which occurs in ~50,000 people in the US per year. While this drug toxicity is often attributed to non‐specific block of cardiac sodium channels, studies on isolated channels fail to show any clinically relevant difference between more harmful (i.e. bupivacaine, BUP) and less harmful (i.e. ropivacaine, ROP) anesthetics. We sought to determine the mechanisms of toxicity and arrhythmogenesis for BUP and ROP, revealing prevention and treatment strategies to improve clinical safety. METHODS We cultured beating 2D‐tissues of human iPSC‐derived cardiomyocytes and treated them with clinically relevant concentrations of BUP or ROP. We then analyzed changes to ion and contractile dynamics using the xCELLigence RTCA Cardio and the cytosolic calcium dye FLIPR5. As an inotrope, calcium was tested for its ability to recover contractile dysfunction. Our in vitro findings were validated in a rat model of BUP toxicity. Anesthetized animals were infused with either saline or CaCl 2 (10 mg/kg over 5 min) in the tail vein, followed by either 2 mg/kg/min BUP or ROP, until asystole. Cardiac activity was monitored via ECG and invasive arterial blood pressure recordings, and analysed using non‐linear regression incorporating the effects of drug treatment, sampling time, and animal variability. RESULTS In human iPSC cardiomyocytes, both anesthetics affected contractility, beat rate, rhythm, excitation‐contraction coupling, and sodium channel activity as expected, with BUP causing a greater adverse effect. BUP, but not ROP, additionally delayed calcium wave duration by 20% and reduced overall calcium flux by 66%. Interestingly, CaCl 2 co‐treatment with BUP abolished aberrancy in all toxicity metrics, where CaCl 2 co‐treatment with ROP exacerbated toxicity. Further investigation into intracellular calcium dynamics revealed BUP‐specific defects in diastolic and systolic calcium flux, which were mitigated by CaCl 2 co‐treatment. Our in vivo model validated these findings, with ROP showing less toxicity than BUP in all observed metrics. CaCl 2 pre‐treatment mitigated the BUP‐mediated decline in beat rate and diastolic arterial pressure, but had no effect, or exacerbated outcomes, in ROP‐treated rats. Furthermore, CaCl 2 pre‐treatment reduced arrhythmia onset and QRS widening cased by BUP, but exacerbated these arrhythmia metrics and reduced survival with ROP. CONCLUSIONS We found that BUP, but not ROP, caused a baseline dysfunction in calcium dynamics in human iPSC‐derived cardiomyocytes. Calcium pre‐treatment prevented BUP, but exacerbated ROP cardiotoxicity in both in vitro and in vivo models. Together, our results implicate distinct calcium signaling and dynamics in eliciting the higher clinical cardiotoxicity of the BUP local anesthetic, and show how calcium can be used to protect against the arrhythmogenic effects of BUP overdose. Support or Funding Information Canadian Institutes of Health Research This abstract is from the Experimental Biology 2019 Meeting. There is no full text article associated with this abstract published in The FASEB Journal .

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,357
Écart entre enseignants0,323 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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