心跳的机制是由心肌细胞中的分子支柱控制的

在人类堆积在心脏的意义和神秘之上，它是第一，也是肌肉。一个人为一个人的整个生命击败了一秒钟，没有休息。鉴于其重要性至关重要，它讽刺的研究人员最近仅直接观察其亚细胞部件的运动。

现在，使用新的高分辨率显微镜，一支来自宾夕法尼亚大学的佩尔塞尔曼医学院和工程和应用科学学院的团队发现，分子支柱称为微管（MT）与之相互作用心一家合约机械为心脏搏动提供机械抗性。他们的调查结果可能对更好的了解微管会影响殴打心脏的机制，以及这一点时会发生什么，这一周发表科学。

细胞内支撑系统的微管具有不同的结构和信号传态心肌细胞。已经提出这种微管网络的改变，以促进心脏病，但只有微管在跳动心中的表现如何理解。

在收缩期间直接观察MT是揭示其对心功能贡献的最直接的方式。该团队在心脏收缩期间观察到MT形状的时间和空间变化。此外，最近的研究表明，化学变化对MTS，称为脱裂（除去酪氨酸化学基团），调节机械化，但尚不清楚如何。

在压力之下

“我们询问脱裂是否改变了微管的影响，每次心脏收缩和放松时，Microtubes如何应对变化的身体压力，”博士学位生理学助理教授博士博士说。“回答这些问题，我们使用先进的成像技术来探讨跳动中的微管行为心肌细胞从啮齿动物。“

在显微镜下，心肌看起来像相互连接的束缚，称为肌细胞。心脏肌细胞较窄，短于骨骼肌细胞，许多线粒体，产生所有在一生中跳动所需的能量。“心肌组织是高度组织的，这就是为什么它是这样一个有效的机器，”Prosser解释说。

在收缩过程中，有些僵硬的MTs必须以某种方式适应肌细胞形状的变化。在这项新的研究中，研究人员发现，在一个典型的心肌细胞中，这种形状的变化是通过每一次跳动后MT变形成一个弯曲的弹簧而实现的。MTs直接连接到称为肌节的收缩机制。这种连接至少部分是通过一种称为结蛋白的蛋白质完成的，结蛋白将MTs固定在肌节上，使其形成晶格状结构。

MTS和SARCARERE之间的物理链接高度依赖于脱髓，因此它们调整了MT-SARCOME系统以定位其最薄弱的环节。该团队发现，在抑制髓系的肌细胞中，MTS通常通过彼此滑移而不是弯曲而被置换为肌肉，而不是弯曲。破坏MT-SARCAME的相互作用允许肉胺，从而缩短心脏细胞，缩短更远，更快，以及降低细胞的整体刚度。

“我们推测了系统应该有一些最佳设定点，并将其推动到任一方向可能是有害的，”Prosser说。“这家心脏是一台精心磨练的机器，经常在一个狭窄的政权内运作，在这个政权之外推动它通常会随着时间的推移而导致功能障碍。”

相反，他们发现去酪氨酸作用的增加增加了肌细胞的硬度并阻碍了收缩。普罗塞说:“这是一个眼见为实的时刻。”“我们现在可以真正观察到，随着时间的推移，太多僵硬的微管支柱是如何对心脏有害的。我们的生物工程合著者精确地测量了微管对细胞力学的贡献，并量化了它如何影响心脏细胞的性能。”

“我们开发了一种数学微观结构模型，分析了有源收缩力如何导致微管屈曲并定量解释Prosser Lab的测量并验证其假设，”材料科学与工程教授博士说。

临床相关性

该团队的研究结果与临床数据一致，临床数据显示过量脱髓鞘与下降之间的直接相关性心脏功能肥厚性心肌病(心肌增厚)患者。研究小组发现，通过比较捐赠的人类心脏组织，病变心脏的去酪氨酸作用更大心脏移植患者使用来自脑死亡捐赠者的正常心脏组织，这些器官来自心脏移植专家和合作者肯·马古利斯医学博士，医学教授。

来自病变心脏的细胞有更多的MTs，这些MTs显示出更多的去酪氨酸。这一过程与患者群体的功能受损相关，因为移植前他们整个心脏的射血分数较低，而射血分数与较强的去酪氨酸作用相关。

“基本上我们发现过量的脱滤液促进微管和肉体之间的相互作用，增加对收缩的抗性，因此可能有助于在某些疾病状态下减少心脏功能。”Prosser说。“如果我们可以打破微管交叉链接，那么Sarcomere可以更轻松地缩短，没有僵硬的，连接的微管。我们想要的微管更顺畅地向后滑动，这让萨拉雷并因此使心脏更多地收缩，让心脏更有效地泵送血液。这对于抵消许多患者所见的心脏外的较高血压是有用的。总的来说，我们希望增加心脏的收缩力和击败力量。“

该团队现在正在研究是否可以减少去酪氨酸化的特定药物可以使患病的心肌跳动更强。他们在老鼠身上进行了测试，结果和预期的一样。他们的下一步是研究人类患病的心脏细胞。

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