Kísérleteink célja a tenyésztett, valamint felnőtt emlős, illetve béka vázizomsejtek Ca2+-homeosztázisa, globális és lokális kalciumfelszabadulási eseményeinek vizsgálata volt egy alacsony affinitású nehézfém-kelátor, a TPEN jelenlétében. Vizsgálni kívántuk még a kalciumfelszabadulás hátterében álló elemi eseményeket egy a krónikus szívelégtelenséget modellező állatmodell, a PMI patkányok esetén. Kimutattuk, hogy tenyésztett C2C12 egér myoblastokban a sejtek válaszkészsége, és a Ca2+-tranziensek amplitúdója fokozódik alacsony TPEN-koncentráció használatakor (20, 50 μM), míg egy nagyságrenddel magasabb koncentrációban (500 μM) a szer a depolarizáció-, illetve agonista-indukált Ca2+-felszabadulás gátlását eredményezte. További kísérleteinkben sikerült meghatározni az egész sejtre kiterjedő kalciumfelszabadulások hátterében álló elemi kalciumfelszabadulási események jellemző paramétereit emlős, valamint béka vázizomban. Kimutattuk, hogy béka izomrostok esetén csökkentett [Mg2+]i mellett, alacsony koncentrációban a TPEN megváltoztatja ezeket a paramétereket, növeli az események előfordulási valószínűségét, valamint a térbeli kiterjedést, csökkenti az amplitúdót; de legérdekesebb megfigyelés az volt, hogy tovaterjedő eseményeket eredményez. A makrosparkok soha nem voltak megfigyelhetők enyhén megemelt [Mg2+]i használatakor vagy emlős rostok esetén. Patológiás körülmények között, például krónikus szívelégtelenségben, a Ca2+-homeosztázis zavara következik be, továbbá megváltozik az elemi események előfordulási aránya is. Az általunk vizsgált PMI patkányokban az emberök gyakrabban fordultak elő, mint kontroll körülmények között; továbbá az egyidejűleg megnyíló csatornák száma is szignifikánsan lecsökkent. Úgy gondoljuk, hogy eredményeink hozzájárulhatnak a TPEN hatásmechanizmusának megértéséhez, amely így a vázizomsejtek Ca2+-homeosztázisának jobb megismeréséhez vezet normál, valamint patológiás körülmények között.

Our experiments aimed at the investigation of the calcium homeostasis of cultured skeletal muscle myotubes and adult mammalian and amphybian skeletal muscle fibers in the presence of a low affinity heavy metal chelator – TPEN. We were also interested in studying the properties of elementary calcium release events in a chronic heart failure rat animal model. On C2C12 mouse myotubes in culture, we have shown that low concentrations (20, 50 μM) of TPEN increased the responsivness and the amplitude of Ca2+-transients. In contrast, when applying the drug in higher concentrations (500 μM), it seemed to suppress not only the removal of Ca2+ from the myoplasm but also the peak of the depolarization- and agonist-induced Ca2+ transients and the underlying Ca2+-flux. Further experiments carried out on mammalian and amphybian single skeletal muscle fibers were meant to investigate the properties of the building blocks of the global Ca2+-release, namely the elementary calcium release events (ECRE). On amphybian skeletal muscle fibers we have shown that in the presence of lowered [Mg2+]i, low concentraction of TPEN (50 μM) altered the characteristic parameters of ECRE, increasing the frequency and the FWHM, decreasing the amplitude, but most importantly, evoking travelling sparks. These travelling sparks (also called macrosparks) were never observed in case of mammals or when using slightly increased [Mg2+]i. Several studies have reported that under pathological conditions, like chronic heart failure, characterized with altered Ca2+-homeostasis properties, the ECREs are showing modified freqvencies. In our hands, confocal microscopy experiments carried out on single skeletal muscle fibers obtained from a CHF animal model, confirmed these observations. The spark-ember ratio changed dramatically compared to the control group, along with the number of simultaneously opening channels, which were significanly decreased in the PMI rats. Taken all this together, we think that our data can contribute to the better understanding of the putative effects of TPEN on the calcium release mechanism, and with this to elucidate certain aspects of Ca2+-homeostasis in skeletal muscle cells under normal and pathological conditions.