钙离子(Ca2+)独立于主动收缩调控心肌粘弹性的机制研究

本研究针对Ca2+是否独立调控心肌被动力学特性的科学问题，通过联合使用对硝基blebbistatin(PNB)和mavacamten(Mava)抑制肌球蛋白ATP酶活性，系统探究了不同Ca2+浓度下小鼠去膜心肌小梁的力学响应。研究发现Ca2+可显著增强心肌粘弹性达6倍以上，且该效应与温度无关，揭示了Ca2+调控心肌被动力学特性的新机制，为理解心脏功能调节提供了新视角。

　　

心脏作为人体最重要的动力器官，其收缩功能一直备受关注。传统观点认为，钙离子(Ca²⁺)主要通过激活肌球蛋白ATP酶来触发心肌收缩。然而近年研究发现，Ca²⁺可能还影响着心肌的被动力学特性，这一现象背后的机制却鲜为人知。理解这一机制不仅有助于完善心脏生理学理论，更可能为心力衰竭等疾病的治疗提供新思路。

研究人员通过创新性地联合使用两种肌球蛋白ATP酶抑制剂——对硝基blebbistatin(PNB)和mavacamten(Mava)，完全阻断了小鼠去膜心肌小梁的主动收缩。在此基础上，采用多尺度拉伸实验，系统研究了不同Ca²⁺浓度下心肌的力学响应特性。关键技术包括：1）双抑制剂(PNB+Mava)协同阻断主动收缩；2）多梯度拉伸速度(20%初始长度)测试；3）宽温度范围(10-21°C)比较实验。

【Ca²⁺增强心肌粘弹性】实验显示，在松弛状态下，心肌对拉伸呈现典型粘弹性响应：快速拉伸时力值先达峰值后衰减至稳态。高Ca²⁺使粘弹性响应显著增强，较基线提升超6倍，且该效应与经典的Ca²⁺-力关系曲线相似。

【温度效应的差异性】当温度从21°C降至10°C时，Ca²⁺激活的收缩被显著抑制，但Ca²⁺增强的粘弹性却保持稳定，证实两者通过不同分子机制实现。

这项发表于《Biophysical Journal》的研究首次明确证实：Ca²⁺可不依赖主动收缩途径直接增强心肌粘弹性。这一发现不仅拓展了对Ca²⁺生理功能的认识，更重要的是揭示了心肌力学调控的双通路机制——主动收缩与被动力学特性可能通过不同分子靶点受Ca²⁺调控。该研究为解释心脏在病理状态下的力学异常提供了新视角，也为开发靶向心肌被动力学特性的新型药物奠定了理论基础。