Az oxidatív stressz és a szulfhidril (SH) oxidáció szerepéről sok ismerettel rendelkezünk az ischaemiás-reperfúziós károsodás és a szívelégtelenség kapcsán, azonban a mechanikai funkciózavar kialakulásának mechanizmusa nem tisztázott. Kutatásaink során ezért célul tűztük ki, hogy humán bal kamrai izolált szívizomsejteken vizsgáljuk a myofibrilláris rendszer fehérjéinek SH csoportjain bekövetkező oxidáció Ca2+-aktivált maximális (Fo) és Ca2+-független passzív (Fpasszív) erőre, valamint az aktin-miozin ciklus kinetikájára (ktr) gyakorolt hatását. In vitro modell kísérleteinkben a SH oxidációt ditiodipiridinnel (DTDP) és peroxinitrittel, revertálhatóságát ditiotreitollal (DTT), redukált glutationnal (GSH), N-acetil-L-ciszteinnel (NAC) vizsgáltuk. DTDP a kontraktilis fehérjék oxidációjával párhuzamosan csökkentette az Fo-t (EC50=2.46±0.22 mM). Az erőcsökkenéssel párhuzamos mechanikai és biokémiai változokat a továbbiakban 2,5 mM DTDP kezelés mellett vizsgáltuk. 2,5 mM DTDP egyaránt csökkentette az Fo-t (64%-ra), a Ca2+-érzékenységet (pCa50=0,22±0,02) és a ktr-t (75%-ra), míg a Fpasszív kismértékű (10%-os) emelkedését eredményezte. Ezen változásokkal párhuzamosan a myofibrilláris fehérjék szabad SH tartalma 15%-ra csökkent. DTT-vel a vizsgált paraméterekben, a Fpasszív-t kivéve, teljes reverziót értünk el, szemben a GSH-nal és NAC-nel, melyek alkalmazásával a részlegesen revertált SH tartalom mellett a kontraktilis paraméterek további romlását tapasztaltuk. A SH oxidációt molekuláris szinten vizsgálva azonosítottuk a miozin könnyű lánc 1-et és az aktint, melyek oxidációjának kritikus szerepe lehet a kontraktilis változások létrejöttében. Kísérleteinkben igazoltuk a SH oxidáció szerepét a peroxinitrit kiváltotta kontraktilis depresszióban is. Az 50 µM peroxinitrit kezelés hatására az Fo 56 ± 4%-ra csökkent, melyet 10 mM DTT és 10 mM NAC alkalmazásával egyaránt sikerült részlegesen revertálni 69 ± 4%- illetve 71 ± 7%-ra. Így a peroxinitrit mediált Ca2+-aktivált erő csökkenésért a SH oxidáció ezen kisebb, revertálható hányadban tehető felelőssé. Eredményeink alapján a Ca2+-aktivált maximális erő, a Ca2+-független passzív erő és az aktin-miozin ciklus kinetikája a myofibrilláris fehérjék SH státusával szoros összefüggést mutat. Vizsgálataink alapján a kontraktilis fehérjék SH oxidációja hozzájárulhat ischaemiás-reperfúziós károsodás és szívelégtelenség során kialakuló kontraktilis dysfunkcióhoz. Végül, ezen kontraktilitást csökkentő hatások revertálhatósága felhívja a figyelmet a megfelelően alkalmazott antioxidáns kezelésekben rejlő terápiás lehetőségekre.

The role of oxidative stress and sulfhydryl (SH) oxidation is well established in ischaemic reperfusion injury and heart failure, although the mechanism of the development of the mechanical depression is not clear. In this study we aimed to investigate the SH oxidation of myofibrillar proteins and its influence on the Ca2+-activated contractile force (Fo), the Ca2+-independent passive force (Fpassive), and the kinetics of actin myosin cycle (force generation) (ktr). SH oxidation was investigated by 2,2’-dithiodipyridine (DTDP) and peroxinitrite, and the reversion was studied by dithiotreitol (DTT), reduced glutation (GSH) and N-acetyl-L-cysteine, in vitro. DTDP evoked a decrease in Fo in paralel with the oxidation of SH groups of contractile proteins (EC50=2.46±0.22 mM). The mechanical and biochemical alterations were further investigated upon 2.5 mM DTDP treatments. Fo decreased to 64% at this intermediate DTDP concentration, similarly to the Ca2+-sensitivity (pCa50=0,22±0,02), and the ktr (to 75 %), while Fpassive was slightly elevated (10% increase). These mechanical alterations were accompanied by decrease in SH content to 15%. DTT fully reverted all the mechanical alterations exept the Fpassive, while GSH and NAC were able to induce only partial reversion in the SH content and even worsened the contractile parameters. In addition, myosin light chain 1 and actin were identified as contractile proteins which may mediate these mechanical alterations. The possible role of SH oxidation in the peroxinitrite induced contractile depression was also investigated. 50 µM peroxinitrite decreased the Fo to 56±4% which was partially reverted by 10 mM DTT and 10 mM NAC to 69 ± 4% and 71 ± 7%, respectively. This suggests that SH oxidative effect of peroxinitrite contributes to the reduction in the Ca2+-activated contractile force in a reversible manner. These data suggests that the Ca2+-activated contractile force (Fo), the Ca2+-independent passive force (Fpassive), and the kinetics of actin myosin cycle is in close relationship with the SH status of the myofibrillar proteins. SH oxidation of myofibrillar proteins may contribute to the contractile dysfunction in ischaemic reperfusion injury and heart failure. The reversibility of these effects emphasize the therarpeutic potential of the properly applied antioxidant treatment.