On the mechanism of action of theophylline on the heart and other organs

Zusammenfassung

Die positiv inotrope Wirkung von Theophyllin ist derjenigen der β-Sympathomimetika sehr ähnlich und beruht wahrscheinlich überwiegend auf einer Zunahme des langsamen Einwärtsstroms, der vor allem durch Calcium getragen wird. Die Zunahme des langsamen Einwärtsstroms wiederum kommt wahrscheinlich durch eine Hemmung der Phosphodiesterase und als Folge davon durch einen Anstieg im myokardialen cAMP-Gehalt zustande. Auch der erschlaffende Effekt von Theophyllin an der glatten Muskulatur beruht vermutlich überwiegend auf einem Anstieg des cAMP-Spiegels. Unwahrscheinlich ist, daß die positiv inotrope Wirkung von Theophyllin auf einem Antagonismus gegenüber Adenosin beruht. Denn Adenosin wirkt nur an Vorhofspräparaten negativ inotrop, während die Kontraktionskraft ventrikulärer Herzmuskulatur durch Adenosin nicht nur nicht gehemmt, sondern sogar gesteigert wird.

Summary

Evidence is summarized which indicates that the positive inotropic effect (PIE) of theophylline, which is similar to that observed with β-adrenoceptor stimulating agents, in mammalian cardiac muscle is mainly due to an increase in slow inward current, I_si . The increase in I_si and, hence, in force of contraction conceivably results from an inhibition of phosphodiesterase (PDE) activity with a subsequent increase in myocardial cAMP levels. The increase in cAMP levels is probably also responsible for the relaxant effects of theophylline in smooth muscle. Finally it is discussed that the PIE of theophylline in the heart is unlikely to result from an adenosine-antagonistic action because adenosine produces a negative inotropic effect only in atria, whereas in ventricular cardiac muscle it even increases the force of contraction.