The identification of cardiac progenitor cells in mammals raises the possibility that the human heart contains a population of stem cells capable of generating cardiomyocytes and coronary vessels. The characterization of human cardiac stem cells (hCSCs) would have important clinical implications for the management of the failing heart. We have established the conditions for the isolation and expansion of c- kit -positive hCSCs from small samples of myocardium. Additionally, we have tested whether these cells have the ability to form functionally competent human myocardium after infarction in immunocompromised animals. Here, we report the identification in vitro of a class of human c- kit -positive cardiac cells that possess the fundamental properties of stem cells: they are self-renewing, clonogenic, and multipotent. hCSCs differentiate predominantly into cardiomyocytes and, to a lesser extent, into smooth muscle cells and endothelial cells. When locally injected in the infarcted myocardium of immunodeficient mice and immunosuppressed rats, hCSCs generate a chimeric heart, which contains human myocardium composed of myocytes, coronary resistance arterioles, and capillaries. The human myocardium is structurally and functionally integrated with the rodent myocardium and contributes to the performance of the infarcted heart. Differentiated human cardiac cells possess only one set of human sex chromosomes excluding cell fusion. The lack of cell fusion was confirmed by the Cre- lox strategy. Thus, hCSCs can be isolated and expanded in vitro for subsequent autologous regeneration of dead myocardium in patients affected by heart failure of ischemic and nonischemic origin.

Ischemic mitral regurgitation is associated with a substantial risk of death. Practice guidelines recommend surgery for patients with a severe form of this condition but acknowledge that the supporting evidence for repair or replacement is limited.

Background— Little is known about the function of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors (IP3Rs) in the adult heart experimentally. Moreover, whether these Ca 2+ release channels are present and play a critical role in human cardiomyocytes remains to be defined. IP3Rs may be activated after Gαq-protein–coupled receptor stimulation, affecting Ca 2+ cycling, enhancing myocyte performance, and potentially favoring an increase in the incidence of arrhythmias. Methods and Results— IP3R function was determined in human left ventricular myocytes, and this analysis was integrated with assays in mouse myocytes to identify the mechanisms by which IP3Rs influence the electric and mechanical properties of the myocardium. We report that IP3Rs are expressed and operative in human left ventricular myocytes. After Gαq-protein–coupled receptor activation, Ca 2+ mobilized from the sarcoplasmic reticulum via IP3Rs contributes to the decrease in resting membrane potential, prolongation of the action potential, and occurrence of early afterdepolarizations. Ca 2+ transient amplitude and cell shortening are enhanced, and extrasystolic and dysregulated Ca 2+ elevations and contractions become apparent. These alterations in the electromechanical behavior of human cardiomyocytes are coupled with increased isometric twitch of the myocardium and arrhythmic events, suggesting that Gαq-protein–coupled receptor activation provides inotropic reserve, which is hampered by electric instability and contractile abnormalities. Additionally, our findings support the notion that increases in Ca 2+ load by IP3Rs promote Ca 2+ extrusion by forward-mode Na + /Ca 2+ exchange, an important mechanism of arrhythmic events. Conclusions— The Gαq-protein/coupled receptor/IP3R axis modulates the electromechanical properties of the human myocardium and its propensity to develop arrhythmias.

Introduction: Post-operative atrial fibrillation (AF) is the most common arrhythmic complication after CABG. Following inpatient treatment, data on the frequency and duration of recurrent AF after hospital discharge remain sparse. Research Question: Do patients who experience in-hospital post-operative AF have recurrent arrhythmias in the 30 days post discharge? Goals: To characterize the burden of AF after hospital discharge using a wearable telemetry device. Methods: Patients enrolled in the CTSN PACeS trial were eligible for this sub-study. PACeS is a randomized trial of anticoagulation versus no-anticoagulation in patients with new-onset post-operative AF. Eligibility criteria include patients with new onset AF defined as AF > lasting 60 minutes or recurrent AF episodes within 7 days after CABG and before hospital discharge. All patients in this sub-study wore a 3-lead mobile telemetry device upon hospital discharge that provided continuous beat-to-beat data for 30 days. For this analysis, an AF event was counted if it was at least 30 seconds in duration. Results: Forty-six patients participated in this sub-study. The mean age was 68.8 years, 21.7% were women, 78.3% White and 11% Hispanic. The mean and median device wear times were 23 and 29 days, respectively. The average total available analytic time (i.e., total time of interpretable electrocardiographic signal) was 20.3±3.3 hours/day. At least one episode of AF post-discharge was detected in 38 (82.6%) of patients. Among these, the median number of days in which patients had an episode of AF was 6. The mean duration of time in AF was 1.6±1.7 hours/day and the overall percent time in AF was 7.5%. Most patients (78.3%, n=36) had AF for <10% of the recording time. Nearly all AF events occurred within the first two weeks post discharge (Figure). Conclusions: In this telemetry study, patients who developed postoperative AF within 7 days of CABG were found to have a modest burden of post discharge AF episodes, most frequently within the first 2 weeks. These preliminary data should be verified in larger prospective studies, and may help inform anti-thrombotic and other management decisions for patients who develop AF following CABG surgery.

HomeCirculationVol. 129, No. 21Response to Letter Regarding Article "Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptors and Human Left Ventricular Myocytes" Free AccessLetterPDF/EPUBAboutView PDFView EPUBSections ToolsAdd to favoritesDownload citationsTrack citationsPermissions ShareShare onFacebookTwitterLinked InMendeleyReddit Jump toFree AccessLetterPDF/EPUBResponse to Letter Regarding Article "Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptors and Human Left Ventricular Myocytes" Sergio Signore, MS, Andrea Sorrentino, MS, João Ferreira-Martins, MD, PhD, Ramaswamy Kannappan, PhD, Mehrdad Shafaie, BS, Fabio Del Ben, MD, Kazuya Isobe, MD, PhD, Christian Arranto, MD, Ewa Wybieralska, PhD, Andrew Webster, BS, Fumihiro Sanada, MD, PhD, Barbara Ogórek, PhD, Hanqiao Zheng, PhD and Xiaoxia Liu, MS Federica del Monte, MD, PhD David A. D'Alessandro, MD, Oriyanhan Wunimenghe, MD and Robert E. Michler, MD Toru Hosoda, MD, PhD, Polina Goichberg, PhD, Annarosa Leri, MD, Jan Kajstura, PhD, Piero Anversa, MD and Marcello Rota, PhD Sergio SignoreSergio Signore Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Andrea SorrentinoAndrea Sorrentino Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , João Ferreira-MartinsJoão Ferreira-Martins Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Ramaswamy KannappanRamaswamy Kannappan Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Mehrdad ShafaieMehrdad Shafaie Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Fabio Del BenFabio Del Ben Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Kazuya IsobeKazuya Isobe Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Christian ArrantoChristian Arranto Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Ewa WybieralskaEwa Wybieralska Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Andrew WebsterAndrew Webster Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Fumihiro SanadaFumihiro Sanada Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Barbara OgórekBarbara Ogórek Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Hanqiao ZhengHanqiao Zheng Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA and Xiaoxia LiuXiaoxia Liu Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA Federica del MonteFederica del Monte Cardiovascular Institute, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, Boston, MA David A. D'AlessandroDavid A. D'Alessandro Department of Cardiovascular and Thoracic Surgery, Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, New York, NY , Oriyanhan WunimengheOriyanhan Wunimenghe Department of Cardiovascular and Thoracic Surgery, Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, New York, NY and Robert E. MichlerRobert E. Michler Department of Cardiovascular and Thoracic Surgery, Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, New York, NY Toru HosodaToru Hosoda Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Polina GoichbergPolina Goichberg Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Annarosa LeriAnnarosa Leri Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Jan KajsturaJan Kajstura Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA , Piero AnversaPiero Anversa Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA and Marcello RotaMarcello Rota Departments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA Originally published27 May 2014https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.114.009347Circulation. 2014;129:e510–e511We thank Drs Heidrich and colleagues for their comments on our study discussing the role of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors (IP3Rs) in ventricular myocytes.1 We documented that IP3Rs are present and operative in the rodent and human ventricular myocardium and that stimulation of Gαq-protein-coupled receptors promotes IP3R-mediated Ca2+ release. This adaptation provides inotropic support but favors electric instability.As pointed out by Dr Heidrich and colleagues, our report did not address the contribution of endogenous IP3R-regulatory proteins2 to the electrophysiological and contractile properties of ventricular myocytes. Specifically, they raised the possibility that chromogranin B, a sarcoplasmic reticulum Ca2+-binding protein, interacts with IP3Rs3 and modulates myocyte behavior after Gαq-protein-coupled receptor stimulation. The relationship between chromogranin B and IP3Rs may be particularly relevant to the failing heart, a condition characterized by upregulation of both chromogranin B and IP3Rs. We share this view, and additional experiments are warranted to elucidate several important aspects of IP3R activation.Consistent with the role of chromogranin B in the control of intracellular Ca2+, other regulatory mechanisms may alter IP3Rs and Ca2+ translocation in myocytes physiologically and in pathological conditions. Unpublished observations from our laboratory indicate that β-adrenergic stimulation induces IP3R-mediated Ca2+ release in cardiac progenitor cells (CPCs). In this cell class, intracellular oscillatory events originate as a consequence of the translocation of Ca2+ from the endoplasmic reticulum to the cytoplasm via IP3Rs.4 In contrast, crucial variables of myocyte Ca2+ homeostasis, voltage-dependent transmembrane Ca2+ fluxes, and ryanodine receptor Ca2+ release are not involved in this process.4 Exposure of human CPCs to the β-adrenergic agonist isoproterenol increases by ≈2-fold the fraction of cells displaying intracellular Ca2+ oscillations. These findings support the notion that IP3R channels undergo posttranslational modifications mediated by protein kinase A, a target of β-adrenergic receptor signaling.5 Myocytes are the progeny of CPCs, and similar mechanisms may be operative in both cell categories, suggesting that IP3Rs participate at distinct levels in the response of the myocardium to β-adrenergic ligands.The multiple endogenous and exogenous regulators of IP3Rs have yet to be identified, and only the integration of molecular protocols with physiological assays will provide a thorough understanding of the function of IP3Rs in the modulation of the properties of cardiomyocytes and CPCs. Whether IP3Rs are implicated not only in the initiation of CPC growth but also in lineage specification and myocyte differentiation is a critical unanswered question. However, the recognition that IP3Rs are expressed in CPCs and cardiomyocytes suggests that they may be implicated in the control of myocyte renewal during the normal wear and tear of the organ and in the repair process after myocardial injury.Sergio Signore, MSAndrea Sorrentino, MSJoão Ferreira-Martins, MD, PhDRamaswamy Kannappan, PhDMehrdad Shafaie, BSFabio Del Ben, MDKazuya Isobe, MD, PhDChristian Arranto, MDEwa Wybieralska, PhDAndrew Webster, BSFumihiro Sanada, MD, PhDBarbara Ogórek, PhDHanqiao Zheng, PhDXiaoxia Liu, MSDepartments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular MedicineBrigham and Women's HospitalHarvard Medical SchoolBoston, MAFederica del Monte, MD, PhDCardiovascular InstituteBeth Israel Deaconess Medical CenterHarvard Medical SchoolBoston, MADavid A. D'Alessandro, MDOriyanhan Wunimenghe, MDRobert E. Michler, MDDepartment of Cardiovascular and Thoracic SurgeryMontefiore Medical CenterAlbert Einstein College of MedicineNew York, NYToru Hosoda, MD, PhDPolina Goichberg, PhDAnnarosa Leri, MDJan Kajstura, PhDPiero Anversa, MDMarcello Rota, PhDDepartments of Anesthesia and Medicine and Division of Cardiovascular MedicineBrigham and Women's HospitalHarvard Medical SchoolBoston, MASources of FundingThis work was supported by National Institute of Health grants R01 HL091021, R01 HL114346, P01 AG043353, P01 HL092868, R01 AG037495, R01 HL111183, R01 AG037490, R01 HL105532, and R37 HL081737.DisclosuresNone.References1. Signore S, Sorrentino A, Ferreira-Martins J, Kannappan R, Shafaie M, Del Ben F, Isobe K, Arranto C, Wybieralska E, Webster A, Sanada F, Ogórek B, Zheng H, Liu X, Del Monte F, D'Alessandro DA, Wunimenghe O, Michler RE, Hosoda T, Goichberg P, Leri A, Kajstura J, Anversa P, Rota M. Inositol 1,4,5-trisphosphate receptors and human left ventricular myocytes.Circulation. 2013; 128:1286–1297.LinkGoogle Scholar2. Choe CU, Ehrlich BE. The inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) and its regulators: sometimes good and sometimes bad teamwork.Sci STKE. 2006; 2006:re15.CrossrefMedlineGoogle Scholar3. Heidrich FM, Zhang K, Estrada M, Huang Y, Giordano FJ, Ehrlich BE. Chromogranin B regulates calcium signaling, nuclear factor kappaB activity, and brain natriuretic peptide production in cardiomyocytes.Circ Res. 2008; 102:1230–1238.LinkGoogle Scholar4. Ferreira-Martins J, Rondon-Clavo C, Tugal D, Korn JA, Rizzi R, Padin-Iruegas ME, Ottolenghi S, De Angelis A, Urbanek K, Ide-Iwata N, D'Amario D, Hosoda T, Leri A, Kajstura J, Anversa P, Rota M. Spontaneous calcium oscillations regulate human cardiac progenitor cell growth.Circ Res. 2009; 105:764–774.LinkGoogle Scholar5. Wojcikiewicz RJ, Luo SG. Phosphorylation of inositol 1,4,5- trisphosphate receptors by cAMP-dependent protein kinase: type I, II, and III receptors are differentially susceptible to phosphorylation and are phosphorylated in intact cells.J Biol Chem. 1998; 273:56705677.CrossrefGoogle Scholar Previous Back to top Next FiguresReferencesRelatedDetails May 27, 2014Vol 129, Issue 21 Advertisement Article InformationMetrics © 2014 American Heart Association, Inc.https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.114.009347PMID: 24868002 Originally publishedMay 27, 2014 PDF download Advertisement

The recognition that ryanodine receptor (RyR) dysfunction is associated to arrhythmogenic diseases raises the possibility that alternative Ca2+ release channels alter the electrical properties of ventricular myocytes. The aim of this study was to determine whether inositol triphosphate receptor (IP3R)-mediated Ca2+ mobilization modulates Ca2+ cycling and electrical behavior in LV myocytes. Cells were obtained from human and mouse hearts and the expression and function of IP3Rs were evaluated. IP3Rs were identified in isolated myocytes by immunocytochemistry and Western blotting. In field-stimulated cells, IP3R activation via Gq-protein receptor agonists (ET-1, ATP) or enhancer of ligand affinity (thimerosal) increased diastolic Ca2+ and transient amplitude by 11% and 44%, respectively. Additionally, extra-systolic Ca2+ release and sustained Ca2+ elevations were detected. These effects were prevented by inhibition of IP3 production or by IP3R blockade. Importantly, myocytes obtained from mice infected in vivo with small hairpin RNA (shRNA) targeting IP3R type 2, failed to respond to Gq-protein receptor agonists. In patch-clamped human and mouse cells, changes in Ca2+ transient properties following IP3R activation were accompanied by a decrease in resting potential, action potential (AP) prolongation, and emergence of arrhythmic events. In mouse cardiomyocytes, assessment of excitation-contraction coupling gain and blockade of RyR channels under IP3R stimulation, excluded the contribution of RyRs to the effects induced by IP3R activation. In voltage-clamped cells, IP3R agonists promoted transient inward currents at the membrane potential of -70 mV and increased a nickel-sensitive current in the range of potentials corresponding to forward mode operation of the Na-Ca exchanger. To establish whether enhanced Ca2+ load was responsible for the altered electrical properties under IP3R activation, conditions buffering cytosolic Ca2+ levels were employed. Under these circumstances, IPR stimulation failed to prolong the AP and to induce arrhythmias. In conclusions, our observations demonstrate that Ca2+ mobilization via IP3Rs directly alters the electrical properties of human and rodent myocytes.