Как может увеличение конечно-диастолической длины мышечных волокон приводить к повышению силы и скорости мышечного сокращения? Ранее этот эффект увеличения длины мышечных волокон приписывали более «оптимальному» сцеплению актина и миозина. Тем не менее, логичнее предположить, что если актин и миозин сильнее отдаляются друг от друга вследствие растяжения, то сцепление между ними будет не сильнее, а слабее.

Другое раннее предположение — что тропонин С, один из сократительных белков, является сенсором длины волокон — также не находит сегодня значительной поддержки. Более современная точка зрения заключается в том, что имеет место сложное взаимодействие между структурными и регуляторными факторами, включая концепцию, согласно которой повышение длины саркомеров ведет к возрастанию чувствительности сократительного аппарата к кальцию, имеющемуся в цитоплазме. Основной механизм регуляторных изменений, хотя и не выяснен окончательно, может заключаться в изменении расстояния между филаментами. При короткой длине саркомеров, когда пространства в решетке увеличиваются, количество сильных перекрестных мостиков уменьшается. И, наоборот, по мере растяжения сердечной мышцы, дистанция между филаментами уменьшается и, гипотетически, увеличивается скорость перехода от слабого состояния связывания к сильному.

Бета-адренергическая стимуляция, сократимость и кальций

При p-адренергической стимуляции основной компонент ее инотропного эффекта опосредуется через увеличение притока кальция в цитоплазму и через факторы, контролирующие этот приток. При адренергической стимуляции увеличивается скорость входа ионов кальция через сарколемные каналы L-типа, скорость захвата кальция под влиянием фосфоламбана в СПР и скорость высвобождения кальция из рианодиновых рецепторов, расположенных на поверхности СПР, в ответ на внутриклеточный кальциевый ток, который имеет место сразу после деполяризации. Все эти факторы, причем фосфорилирование фосфоламбана может быть наиболее важным, влияют на кальциевый насос СПР и приводят к повышению скорости захвата кальция во время диастолы. Таким образом, СПР заранее насыщается более высокой концентрацией кальция, чтобы большее его количество могло высвободиться во время последующей деполяризации.

И наоборот, сократимость уменьшается при снижении активности транспортных систем кальция, например, когда блокада адренорецепторов ведет к снижению входа кальция через кальциевые каналы L-типа. Кроме того, возможно нарушение контроля захвата и высвобождения кальция собственно СПР, например при повреждении СПР при застойной сердечной недостаточности. Гипоксия или ишемия истощают количество АТФ в кальциевом насосе СПР, а АТФ необходим для захвата кальция, так что происходит ингибирование цикла сокращение-расслабление.