ATP直接调控猪心肌粗丝结构功能：揭示心力衰竭中肌球蛋白失活的新机制

本研究针对终末期心力衰竭中ATP浓度下降导致心肌收缩功能障碍的机制，通过X射线衍射和力学分析发现，ATP可直接激活粗丝（thick filament）上肌球蛋白头（myosin heads）从有序OFF态向无序ON态转变，加速横桥（cross-bridge）动力学并提升功率输出，为理解舒张功能障碍和开发靶向疗法提供了新视角。

　　

心肌收缩是心脏泵血的核心过程，依赖于肌球蛋白（myosin）粗丝与肌动蛋白（actin）细丝间的横桥（cross-bridge）循环。这一过程需要ATP水解供能，而终末期心力衰竭患者心肌ATP水平显著降低，导致收缩功能恶化。但ATP是否直接影响粗丝结构调控机制尚不明确。为此，研究人员通过透化猪心肌模型，结合小角X射线衍射（small-angle X-ray diffraction）和力学测定，首次揭示了ATP对粗丝激活的直接调控作用。

研究采用透化猪心肌纤维，通过梯度ATP浓度处理，结合X射线衍射分析肌球蛋白头空间构象变化，同时测定钙离子（Ca²⁺）敏感性、横桥动力学参数及机械功率输出。

结构分析揭示ATP诱导肌球蛋白头态转变
X射线衍射显示，高ATP浓度促使肌球蛋白头从螺旋有序的OFF态（贴近粗丝主干）转变为无序ON态（靠近细丝），证实ATP直接驱动粗丝结构激活。

力学特性与动力学变化
虽然最大钙激活张力不变，但ATP浓度升高使钙敏感性曲线右移，同时加速肌球蛋白附着（attachment）与解离（detachment）速率，功率输出和最大无负荷缩短速度显著提升，表明ATP通过优化横桥循环效率增强收缩功能。

讨论与意义
该研究发表于《Biophysical Journal》，首次证明ATP不仅是能量底物，更是粗丝激活的直接调控因子。这一发现解释了心力衰竭中肌球蛋白异常失活的分子基础，为靶向改善舒张功能障碍提供了新思路。研究提示，维持心肌ATP浓度或针对性调节粗丝态转换可能成为治疗新策略。