Сопряжение возбуждение-сокращение — процесс, инициирующий сокращение, возникает, когда кальций становится доступным для связывания с тропонином С. В отличие от более примитивных миоцитов, обнаруживаемых в гладких мышцах и сердце эмбриона, где кальций входит в цитозоль из внеклеточного пространства, большинство этого активатора в сердце взрослого человека происходит из внутриклеточных запасов в пределах саркоплазматического ретикулума. В рабочих клетках миокарда взрослого человека сокращение инициируется, когда открываются натриевые каналы плазматической мембраны под влиянием потенциала действия, распространяющегося вдоль плазматической мембраны. Результирующее движение натрия в цитозоль генерирует направленный внутрь электрический ток, деполяризирующий мембрану, в результате чего открываются кальциевые каналы L-типа плазматической мембраны. Кальций, входящий в клетку через эти каналы, связывается с внутриклеточными каналами высвобождения кальция в саркоплазматическом ретикулуме и открывает их. Последнее обеспечивает намного более выраженный приток кальция в цитозоль, чем поступление кальция через плазматическую мембрану. Таким образом, большее количество кальция, связываемого с тропонином С в сердце взрослого человека, происходит из внутриклеточных запасов.

Сердце расслабляется, когда зависимые от энергии кальциевые насосы и обменники снижают концентрацию кальция в цитозоле, в результате чего происходит диссоциация кальция от тропонина С. Расслабление не является простой реверсией процессов, вовлеченных в сопряжение возбуждение-сокращение, поскольку в доставке кальция в цитозоль и удалении кальция из цитозоля принимают участие различные структуры.

Энергетика

Концентрация кальция во внеклеточном пространстве и в пределах просвета саркоплазматического ретикулума составляет >1 мМ, что приблизительно в 100 раз больше, чем концентрация кальция, необходимая для насыщения тропонина С, и в 5000 раз выше, чем концентрация кальция в цитозоле сердца, находящегося в состоянии покоя. Поэтому приток кальция, который активирует сокращение, является пассивным, тогда как приток кальция, который расслабляет сердце, является активным и, таким образом, требует расходования энергии.

Расслабление, как и сокращение, также требует энергии, но энергия используется во время систолы и диастолы различными структурами и различными путями. Энергия, расходуемая на выполнение механической работы во время систолы, используется сократительными протеинами для развития напряжения и укорочения, тогда как энергия для притока кальция вверх, расслабляющего сердце, используется зависимыми от энергии ионными насосами и обменниками для выполнения осмотической работы, необходимой для транспорта этого активатора из цитозоля