Среди множества сложных клеточных факторов, влияющих на расслабление желудочка, наибольший интерес представляют четыре. Во-первых, чтобы вызвать фазу расслабления, необходимо, чтобы снизился уровень цитоплазматического кальция. Это АТФ-зависимый процесс, требующий фосфорилирования фосфоламбана для захвата кальция СПР.

Во-вторых, важное значение имеют присущие миокарду вискоэластические свойства. При гипертрофии миокарда расслабление происходит гораздо медленнее. В-третьих, повышение уровня фосфорилирования тропонина I увеличивает скорость расслабления. В-четвертых, на расслабление влияет систолическая нагрузка. Процессы, происходящие при сокращении, косвенно влияют на расслабление. В определенных пределах, чем больше систолическая нагрузка, тем выше скорость расслабления. Эти сложные взаимоотношения подробно были исследованы Brutsaert, и их можно упрощенно сформулировать следующим образом.

При высокой рабочей нагрузке пиковая концентрация цитоплазматического кальция, как полагают, также должна быть высокой. Высокая концентрация цитоплазматического кальция в конце систолы означает, что скорость падения уровня кальция также будет более высокой при условии эффективного функционирования механизмов его захвата. В этом заключается взаимосвязь систолической нагрузки давлением и скорости диастолического расслабления. Кроме того, большая длина мышечных волокон в конце систолы также должна приводить к более быстрому расслаблению, что является процессом, противоположным зависимой от длины сенситизации, так что имеется более выраженный ответ на скорость снижения концентрации кальция в раннюю диастолу. Но когда систолическая нагрузка превышает определенный лимит, скорость расслабления снижается, вероятно, вследствие избыточного механического стресса на отдельные перекрестные мостики. Таким образом, при застойной СН, вызванной систолической перегрузкой, расслабление становится все более зависимым от постнагрузки, и медикаментозное уменьшение систолической нагрузки должно приводить к улучшению расслабления ЛЖ.

Фаза сердечного цикла, обозначаемая как изоволюмическое расслабление, является энергозависимой, требующей АТФ для захвата ионов кальция СПР. То есть, это активный, а не пассивный процесс. Нарушение расслабления является самым ранним событием, фиксируемым у пациентов со стенокардией. Одним из предложенных метаболических объяснений этого является нарушение выработки энергии, в результате чего уменьшается запас АТФ, необходимый для захвата кальция саркоплазматическим ретикулумом в раннюю диастолу. В результате уровень кальция в цитоплазме, достигающий своего пика в систолу, с замедлением возвращается к норме в ранний период диастолы. При других состояниях также имеется взаимосвязь между скоростью диастолического падения концентрации кальция и диастолическим расслаблением, что связано с нарушением функции СПР. Когда нарушение расслабления провоцируется гипотиреоидным состоянием, скорость падения концентрации кальция, имевшей место в систолу, также снижается, в то время как при гипертиреоидных состояниях происходят обратные изменения. При застойной СН диастолическое расслабление также замедляется и становится нерегулярным, как и скорость падения концентрации цитоплазматического кальция. У большинства пациентов с ишемической болезнью сердца выявляют разнообразные нарушения диастолического наполнения, вероятно, подобные обнаруживаемым при стенокардии. Теоретически, такие нарушения расслабления являются потенциально обратимыми, поскольку зависят от изменений типов перемещения ионов кальция.