定義
心筋Ca²⁺サイクルは、活動電位に伴う少量のCa²⁺流入を引き金として筋小胞体から大量のCa²⁺を放出し、収縮後にCa²⁺を細胞質から除去して次の拍動へ備える過程である。弛緩能とは、心筋が収縮状態から速やかに弛緩へ移る能力を指し、細胞質Ca²⁺の低下、トロポニンCからのCa²⁺解離、アクチン・ミオシン架橋の解離に依存する。
イメージ
一拍ごとにCa²⁺を放出して収縮を起こし、すぐに回収して拡張へ戻る往復ポンプと考える。放出量が増えると収縮は強くなり、回収が速くなると次の拡張が早く始まる。
仕組み
心室筋活動電位のプラトー相でL型Ca²⁺チャネルが開き、細胞内へ入った少量のCa²⁺が接合部でリアノジン受容体2を活性化する。これにより筋小胞体からCa²⁺誘発性Ca²⁺放出が起こり、Ca²⁺がトロポニンCへ結合して架橋運動を開始する。弛緩時にはSERCA2aがCa²⁺を筋小胞体へ再取り込みし、Na⁺/Ca²⁺交換体と細胞膜Ca²⁺ポンプが一部を細胞外へ排出する。ホスホランバンは非リン酸化状態でSERCA2aを抑制するが、β₁受容体–cAMP–PKA経路によりリン酸化されると抑制が解除され、Ca²⁺回収が速まる。同時にトロポニンIのリン酸化がCa²⁺解離を促し、弛緩を加速する。筋小胞体のCa²⁺貯蔵量、リアノジン受容体からの漏出、Na⁺勾配も拍動ごとのCa²⁺動態を左右する。
例
運動時の交感神経刺激では、L型Ca²⁺電流と筋小胞体からの放出が増えて収縮力が上がる一方、SERCA2aによる回収も速まるため、高心拍数でも拡張時間を確保しやすい。心不全ではSERCA2a機能低下やリアノジン受容体からのCa²⁺漏出が、弛緩障害と不整脈の基盤になり得る。