Jóna, IstvánAlmássy, János2009-09-252009-09-252008http://hdl.handle.net/2437/89294A szívinfarktust követő elégtelen szívműködés következtében a perifériás izomzat tömegének és kontrakciós erejének jelentős csökkenése figyelhető meg. Az izomgyengeség mértékét a romló perfúzió és a hosszas ágynyugalommal járó csökkenő fizikai aktivitás nem indokolja, ezért az elektromechanikai kapcsolat és a vázizomrost kalciumtranszport mechanizmusainak molekuláris szintű sérülése feltételezhető. Munkánk során az elektromechanikai kapcsolat egyik kulcsfehérjéjét, a szarkoplazmatikus retikulum Ca2+csatornáját (rianodin receptor, RyR) vizsgáltuk miokardiális infarktuson átesett patkányokon. Az állatok vázizmából RyR-t izoláltunk majd mesterséges lipid kettősrétegbe építésük után feszültség-clamp körülmények között regisztráltuk a csatornák áramát. Célunk a posztinfarktusos RyR esetleges funkcionális eltéréseinek azonosítása mellett egy gyógyszerjelölt vegyület, a K201 rianodin receptorra gyakorolt hatásának vizsgálata volt, mely állatkísérletekben miokardiális infarktus után RyR támadásponttal javítja az izom teljesítményét. Eredményeink szerint a beteg állatokból származó rianodin receptorok egy részének vezetőképessége ~50 százalékkal nagyobb, mint az egészséges patkányokból izoláltaké, valamint a csatornák a Ca2+ inaktiváló hatásával szemben mutatott érzékenysége alacsonyabb, mely a Ca2+-felszabadulás terminációjának zavarát és az SR deplécióját okozhatja, ami az izom kontrakciós erejének csökkenéséhez vezethet. A K201 RyR-re gyakorolt hatásával kapcsolatban megállapítottuk, hogy a vegyület a RyR-t dózisfüggő módon, kétféle csökkent vezetőképességű, szubkonduktancia-állapotban blokkolja, ezzel csökkentve annak nyitvatartási valószínűségét. A K201 hatásának jellege és dózisfüggése a beteg állatokból származó RyR-ok tekintetében különbséget nem mutatott. Munkánk másik felében egy skorpiótoxin, a maurocalcine (MCa) szívizom típusú RyR-ra gyakorolt hatását vizsgáltuk. A MCa egy 33 aminosavból álló peptid, mely homológ elsődleges szerkezetet mutat a DHPR azon szakaszával, mely a vázizomban a RyR-t közvetlen mechanikai kapcsolat útján megnyitja. Ez a hasonlóság a MCa-t az elektromechanikai kapcsolat vizsgálatának jó eszközévé teszi. Munkacsoportunk a MCa szív- és vázizom típusú RyR-ra gyakorolt hatásának különbözőségeit kívánta jellemezni. Eredményeink szerint a MCa – a vázizom típusú RyR-ra gyakorolt hatásához hasonlóan – a szívizom típusú RyR-t is hosszantartó szubkonduktív állapotban rögzíti, de azok átlagos hossza rövidebb és frekvenciája nagyobb, mint vázizom esetében. ----- In heart failure (HF) exercise intolerance characterized by skeletal muscle weakness and fatigue develops that could not be explained by the reduced muscle perfusion but rather by reduced Ca2+ content of the sarcoplasmic reticulum (SR) and the consequent reduction of calcium transients’ amplitude, both indicating impaired calcium transport mechanisms. Our aim beside the identification of putative functional Ca2+-release channel (RyR1) changes contributing to the symptoms was to elucidate the effect of a new drug K201 on channel gating. K201 has been suggested as a potential therapeutic agent in HF due to its antiarrhythmogenic action and ability to avoid muscle weakness in HF model animals. For these purpose single RyR1 channels from rats with HF were reconstituted into planar lipid bilayer and the gating behavior was studied under voltage-clamp conditions. Significant portion of RyRs showed ~50% higher conductance compared to RyRs from control rats and the voltage dependence of the channel conductance was, showing still ohmic but rectifying, polarity dependent conductance. Altered Ca2+-dependency of channel activity was also observed on RyRs from HF afflicted rats, such as reduced sensitivity to calcium dependent inactivation, which can lead to SR depletion. K201 induced two subconductance states corresponding to approximately 24% (S1) and 13% (S2) of the maximum conductance. Dependence of event frequency and of time spent in S1 and S2 on the drug concentration was biphasic both in control and in PMI rats, with a maximum at 50 µM. At this concentration, the channel spends 26±4% and 24±4%, respectively, of the total time in these subconductive states at positive potentials, while no subconductances are observed at negative potentials. Taken together K201 action on RyR1 can be interpreted as a definite inhibition. I also investigated the effect of a 33 amino acid toxin maurocalcine (MCa) on the gating properties of RyR from canine heart. MCa is a suitable research tool of electromechanical coupling because it mimics a DHPR segment responsible for allosteric coupling between DHPR and RyR in skeletal muscle. Our aim was to describe the potential differences of our results obtained on skeletal (RyR1) and cardiac (RyR2) type RyR in the presence of MCa. MCa induced long lived subconductive states (LLSS) of RyR2 channel, just like it did in the case of RyR1 with a slight difference: the duration of LLSSs are shorter and the frequency of LLSSs are higher compared to RyR1, indicating weaker electrostatic forces. These results highlight a different role of the MCa-binding domains in the gating process of RyR1 and RyR2.84 p.hurianodin receptorryanodine receptorvázizomskeletal muscleszívelégtelenségheart failureszarkoplazmatikus retikulumsarcoplasmatic reticulumkalcium transzportcalcium transportsingle channelK201 (JTV519)maurocalcineElméleti orvostudományokOrvostudományok