Vasodilatory effect of dapagliflozin in rat coronary arteries through inhibition of extracellular Ca2+ influx

Abstract

Dapagliflozin, a sodium–glucose co-transporter 2 (SGLT2) inhibitor, is an antidiabetic medication that reduces blood glucose. Although it is well known that dapagliflozin has additional benefits beyond glycemic control, such as reducing blood pressure and lowering the risk of cardiovascular events, no sufficient research data are available on the direct effect of dapagliflozin on cardiovascular function. Thus, in this study, we investigated the direct vascular effect of dapagliflozin on isolated rat coronary arteries. The left descending coronary arteries of 13-week-old male Sprague Dawley rats were cut into segments 2–3 mm long and mounted in a multi-wire myography system to measure isometric tension. Dapagliflozin effectively reduced blood vessel constriction induced by U-46619 (500 nM) in coronary arteries regardless of the endothelium. Treatment with an eNOS inhibitor (L-NNA, 100 uM), sGC inhibitor (ODQ, 5 uM), or COX inhibitor (indomethacin, 3 uM) did not affect the vasodilation induced by dapagliflozin. The application of a Ca2+-activated K+ channel (KCa) blocker (TEA, 2 mM), voltage-dependent K+ channel (KV) blocker (4-AP, 2 mM), ATP-sensitive K+ channel (KATP) blocker glibenclamide (3 uM), and inward-rectifier K+ channel (KIR) blocker (BaCl2, 30 uM) did not affect the dapagliflozin-induced vasodilation either. The treatment with dapagliflozin decreased contractile responses induced by the addition of Ca2+, which suggested that the extracellular Ca2+ influx was inhibited by dapagliflozin. Treatment with dapagliflozin decreased the phosphorylation level of the 20 kDa myosin light chain (MLC20) in vascular smooth muscle cells. In the present study, we found that dapagliflozin has a significant vasodilatory effect on rat coronary arteries. Our findings suggest a novel pharmacologic approach for the treatment of cardiovascular diseases in diabetic patients through the modulation of Ca2+ homeostasis via dapagliflozin administration. 다파글리플로진은 혈당을 낮추는 항당뇨 약물로서, 소듐-글루코스 공동 수송체-2 (sodium-glucose cotransporter-2: SGLT-2) 억제제로 알려져 있다. 다파글리플로진은 혈압을 낮추고 심혈관 위험을 줄이는 등 혈당 조절 이외의 추가적인 이점이 보고되어 있지만, 심혈관 기능 개선에 대한 연구는 충분하지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 쥐 심장 관상 동맥에서 다파글리플로진을 처리한 경우에 나타나는 혈관 효과를 조사하였다. 본 연구에서 다파글리플로진은 내피 세포의 유무와 관계없이 U-46619 (500 nM)에 의해 유발된 혈관 수축을 효과적으로 감소 시키는 것으로 나타났다. 또한, eNOS 억제제 (L-NNA, 100 M), sGC 억제제 (ODQ, 5 M) 또는 COX 억제제 (indomethacin, 3 M)의 전처리는 다파글리플로진에 의한혈관 확장에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 마찬가지로 포타슘 이온 통로 (KCa) 차단제 (TEA, 2 mM), 전압의존형 포타슘 통로 (KV) 차단제 (4-AP, 2 mM), ATP-민감성 포타슘 통로 (KATP) 차단제 (glibenclamide, 3 M) 및 내향성 포타슘 통로 (KIR) 차단제 (BaCl2, 30 M)의 전처리는 다파글리플로진에 의해 유도된 혈관 확장에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 매커니즘을 추가로 확인하기 위해 Ca2+이 없는 K-H 용액에서 배양된 동맥에 CaCl2 (0.1–2.0 mM)를 첨가함으로써 발생하는 수축 반응을 조사하였다. 이때 다파글리플로진의 전처리는 Ca2+ 첨가에 의해 유도된 수축 반응을 감소시켰는데, 이는 세포 외 Ca2+ 유입이 다파글리플로진에 의해 억제되는 것으로 사료된다. 또한, 다파글리플로진은 혈관 평활근 세포에서 20 kDa 마이오신 경쇄 (MLC20)의 인산화 수준을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 다파글리플로진이 쥐 관상 동맥에서 유의미한 혈관 확장 효과를 가지고 있음을 보여주었다. 이 연구 결과는 다파글리플로진 투여를 통한 Ca2+ 항상성 조절을 통해 당뇨병 환자의 심혈관 질환 치료에 대한 새로운 약리학적 접근 방법을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.