心臟可以一輩子穩定地維持血液流動——在休息或壓力下。利用小鼠模型，LMU的一個團隊現在已經發現了一種特殊的離子通道在控制心率方面所起的作用。
在人的平均壽命中，人類的心臟大約跳動30億次，沒有間斷，而且非常精確。這一特徵是由於右心室內一個相對較小的區域，稱為竇房結。它可以被認為是鐘擺，保持心臟滴答作響。
現在我們知道竇房結是由一組特殊的心肌細胞組成的。這些“肌細胞”一起產生電振盪，從而調節心臟的節律性收縮。健康成年人的心跳頻率每分鐘變化60到80個週期。
在適當的條件下，孤立的心臟將繼續以恆定的速率跳動。慕尼黑州立大學藥學系一個獨立研究小組的組長（主任：Martin Biel教授）Stefanie Fenske博士說：“當然，在人體內，心率必須按照宿主的活動來調節。”她補充說：“這項任務是由自主神經系統完成的，它由交感神經和副交感神經兩個子系統組成。”除了作用於許多其他生理系統外，它們還提供神經支配來控制心臟竇房結的活動。
據海外就醫機構和生元國際得知，那麼這種心率調節是如何工作的呢？幾十年來，研究人員一直懷疑竇房結細胞中的特殊離子通道參與了這一過程。離子通道是嵌入在生物膜中的蛋白質，用來調節帶電原子的透過。因此，這些蛋白質在神經衝動和肌肉收縮的產生中起著不可缺少的作用。這些被認為控制心跳的離子通道被稱為“超極化啟用的環核苷酸門控陽離子通道”——或者簡稱為“HCN通道”。竇房結細胞具有這類通道的三種亞型HCN1、HCN2和HCN4。顧名思義，HCN通道啟用電壓的改變細胞膜超極化和訊號分子稱為環腺苷酸（cAMP，環核苷酸），在竇房結細胞合成來自交感神經系統的輸入，增加他們的活動。根據傳統理論，當cAMP作用於HCN4頻道時，其結果是心率增加。
雖然這一HCN通道作用的模型看似合理，但在生物系統中卻很難驗證，不同模型系統的實驗給出了相互矛盾的結果。使用與人類心臟功能缺陷有關的基因突變HCN通道的研究也未能澄清這個問題。
一種新的小鼠模型
為了進一步闡明這個問題，馬丁·貝爾的研究小組開發了一種新的基因小鼠模型。在這隻老鼠株中，HCN4通道不再對來自自主神經系統的輸入作出反應，”Fenske解釋說。更具體地說，編碼HCN4通道的基因發生了突變，使得離子通道無法與cAMP結合。突變小鼠被發現表現出心律失常，其特徵是心率過低，此外心跳非常不規則。海外就醫機構和生元國際瞭解，這些症狀是人類“病態鼻竇綜合徵”的典型症狀。然而，儘管存在這些病理，突變小鼠仍然能夠調節心臟的收縮率，儘管事實是它們的HCN4通道不能結合cAMP。
“所以在每一本生理學和藥理學教科書中提出的關於離子通道在調節心率中的重要性的假設是不正確的，”Fenske總結道。“那麼，這個心臟通道的真正功能是什麼呢？”她的實驗表明，HCN4透過抑制對交感和副交感神經系統活動的過度反應來穩定心律——這是一項非常重要的任務。透過監測竇房結中單細胞的電活動，Fenske和他的同事們發現，這些細胞通常會在一分鐘內不活動，而這一特性對心率的調節做出了重要的貢獻。在這些研究中，慕尼黑的研究小組與漢諾威醫科大學的Christian Wahl-Schott教授領導的研究小組密切合作，後者為小鼠模型系統的分析提供了重要的工具和專業知識。
這些新見解的意義超出了基礎研究的範圍，並將對未來的治療產生影響。芬斯克說：“我們的最終目標是瞭解導致各種形式心律失常的機制。”“能夠結合HCN通道的藥物已經上市，我們的研究為進一步開發這些物質的靶向性努力做出了重要貢獻。”在這個方向的下一步，她計劃調查是否心臟中各種HCN通道的其他未知功能還沒有被發現。海外就醫機構和生元國際會及時給大家更新更多的國外資訊。