การศึกษานี้เน้นศึกษาบทบาทสำคัญของฮอร์โมนเพศหญิงต่อการทำงานของหัวใจใน 5 หัวข้อ ย่อย คือ 1) การเปลี่ยนแปลงปริมาณแคลเซียมในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจหนูตัดรังไข่ที่สภาวะเป็นกรด 2) การเปลี่ยนแปลงปริมาณ mRNA ของ sarco (endo) plasmic reticulum (SR) calcium ATPase (SERCA) 3) ความเป็นไปได้ของการออกกำลังกายเป็นประจำในการป้องกันการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยา การดูดกลับแคลเซียมที่ SR 4) การแทรกแซงของเบาหวานต่อการตอบสนองของเส้นใยกล้ามเนื้อต่อ แคลเซียม และ 5) การแทรกแซงของเบาหวานต่อความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลง isoform ของ myosin heavy chain กับการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจ เมื่อเปรียบเทียบกับหนูปกติ สภาวะเป็นกรดมีผลลดการหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจหนูตัดรัง ไข่น้อยกว่า แต่เมื่ออยู่ในสภาวะเป็นกรดเป็นเวลานาน จะเกิดการปรับเปลี่ยนให้หดตัวเพิ่มขึ้นซึ่งสัมพันธ์ กับการเพิ่มปริมาณแคลเซียมในเซลล์ เมื่อทดสอบสภาวะความเป็นกรดโดยมีสารยับยั้งตัวแลกเปลี่ยน โซเดียม-ไฮโดรเจนอยู่ด้วย จะไม่มีผลเปลี่ยนแปลงทั้งปริมาณแคลเซียมและการหดตัวของเซลล์ ชี้ให้เห็น ว่าการขาดฮอร์โมนเพศหญิงมีผลปรับเปลี่ยนปริมาณแคลเซียมในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ โดยอาจเกิดจาก การแลกเปลี่ยนโซเดียม-ไฮโดรเจนที่เพิ่มขึ้น จึงสามารถใช้บ่งชี้อิทธิพลของเพศต่อการทำงานของหัวใจ เมื่อรวมกับผลการเพิ่มความไวของเส้นใยกล้ามเนื้อต่อการกระตุ้นของแคลเซียมหลังขาดฮอร์โมนเพศ เราได้พบเป็นครั้งแรกเช่นกันว่า ฮอร์โมนเพศหญิงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการดูดกลับ แคลเซียมในเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ โดยในหัวใจหนูตัดรังไข่พบการลดทั้งปริมาณและปฏิกิริยาการดูดกลับ แคลเซียมของ SR แต่เพิ่มการตอบสนองต่อแคลเซียมในการดูดกลับ ทั้งนี้พบร่วมกับการลดลงของ ปริมาณโปรตีน SERCA ซึ่งการเปลี่ยนแปลงจะกลับเป็นปกติเมื่อให้ฮอร์โมนเอสโตรเจนหรือโปรเจสเตอ โรนทดแทน นอกจากนี้ยังพบว่า ระดับ SERCA mRNA ลดลงตามการลดของปฏิกิริยาการดูดกลับ แคลเซียม และการออกกำลังกายเป็นประจำสามารถป้องกันการเปลี่ยนแปลงการดูดกลับแคลเซียมของ หัวใจหนูตัดรังไข่ได้เช่นเดียวกัน เมื่อศึกษาหนูตัดรังไข่ที่เหนี่ยวนำให้เป็นโรคเบาหวาน เพื่อทดสอบฤทธิ์ร่วมของเอสโตรเจนและ อินซูลินต่อการทำงานของเส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจ พบว่าการลดลงของปฏิกิริยาการหดตัวสูงสุดของเส้นใย กล้ามเนื้อหัวใจ ไม่แตกต่างจากทั้งหนูตัดรังไข่และหนูเบาหวาน ในทางตรงข้าม การเพิ่มความไวของเส้น ใยกล้ามเนื้อต่อการกระตุ้นของแคลเซียม ซึ่งพบจำเพาะในหัวใจหนูตัดรังไข่แต่ไม่พบในหนูเบาหวานนั้น สามารถพบเช่นกันในหัวใจหนูตัดรังไข่ที่เป็นเบาหวานและป้องกันได้เมื่อให้เอสโตรเจนทดแทน ในขณะ ที่ปริมาณ ?1-adrenergic receptors เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มความไวของเส้นใยกล้ามเนื้อต่อการกระตุ้นด้วย แคลเซี่ยม ปริมาณของ heat shock protein 72 จะพบเปลี่ยนแปลงตามค่าปฏิกิริยาการหดตัวสูงสุดของ เส้นใยกล้ามเนื้อ แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความไวของเส้นใยกล้ามเนื้อต่อการกระตุ้นของแคลเซียมเป็น การเปลี่ยนแปลงที่พบจำเพาะต่อภาวะขาดฮอร์โมนเพศหญิงแม้ในภาวะที่มีเบาหวานร่วมด้วย โดยการ เปลี่ยนแปลงปริมาณ ?1-adrenergic receptors อาจเป็นกลไกหนึ่งในการออกฤทธิ์ป้องกันหัวใจของเอส โตรเจน และร่วมกำหนดความแตกต่างของเพศต่อการทำงานของหัวใจ The significant role of sex hormones in cardiac contractile activity has been reported in a series of experiment. The present study was further focused on investigating the significance of female sex hormones in five specific aspects, including 1) the relative contribution of acidosis on the Ca2+ transients of cardiomyocytes isolated from ovariectomized (OVX) rats, 2) alterations in the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+-ATPase (SERCA) mRNA level, 3) the preventive effect of exercise training on changes in the SR Ca2+ uptake activity, 4) the complication of diabetes on changes in the cardiac myofibrillar response to Ca2+, and 5) the complication of diabetes on the relationship between shifts in myosin heavy chain (MHC) isoform and changes in myofibrillar ATPase activity. Hypercapnic acidosis suppressed the shortening of OVX myocytes to a lesser extent than that in shams. A larger compensatory increase in %cell shortening was also obtained in OVX myocytes during prolonged acidosis. The elevated compensation in cell shortening was related to a higher amount of increase in the amplitude of the Ca2+ transient. However, these differences in Ca2+ transients and %cell shortening were no longer evident in the presence of 1 ?M cariporide, a specific inhibitor of Na+/H+ exchanger type 1 (NHE1). Our results indicate that deprivation of female sex hormones modulates the intracellular Ca2+ in cardiac myocytes, possibly via an increased NHE1 activity, which may act in concert with myofilament Ca2+ hypersensitivity as a determinant of sex differences in cardiac function. We have also shown for the first time that female sex hormones play an important role in the regulation of the cardiac SR Ca2+ uptake. Significant suppressions of both maximum SR Ca2+ uptake and SERCA activities, but with an increase in SR Ca2+ responsiveness, were detected in OVX hearts. In combination with a significant downregulation of SERCA proteins which could be reversed either by estrogen or progesterone supplementation, a significant decrease in the SERCA mRNA level in association with the suppressed maximum SERCA activity was further demnstrated. Moreover, the cardio-protective effect of exercise training on changes in the SR Ca2+ uptake activity in OVX rat hearts was nicely demonstrated. The potential interaction of estrogen and insulin on cardiac myofilament activation was further investigated in various groups of OVX rat complicated with diabetes (DM). A similar magnitude of suppression in maximum myofibrillar ATPase activity was detected in OVX, DM, and DM-OVX rat hearts. Such suppressed activity and the relative reduced ?-myosin heavy chain level in DM-OVX rat could all be completely restored by estrogen and insulin supplementation. In contrast, the unique myofilament Ca2+ hypersensitivity detected in the OVX but not DM rat was also found in DM-OVX rat heart in which could be restored upon estrogen supplementation. While the amount of ?1-adrenoceptors significantly increased concomitant with the Ca2+ hypersensitivity of the myofilament without differences in the receptor binding affinity, changes in the amount of heat shock protein 72 paralleled that of maximum myofibrillar ATPase activity. Thus, hypersensitivity of cardiac myofilament to Ca2+ is specifically induced in OVX rats even under diabetes complication and the altered expression of ?1-adrenoceptors may, in part, play a mechanistic role underlying the cardioprotective effects of estrogen that act together with the myofilament Ca2+ hypersensitivity in determining gender differences in cardiac activation.