在整個生命周期中，心臟在休息或處于壓力下都能穩(wěn)定地維持血液流動?，F(xiàn)在，使用小鼠模型，LMU團隊發(fā)現(xiàn)了特定種類的離子通道在控制心率中所扮演的角色。
在平均一生的過程中，人的心臟產(chǎn)生約三十億次跳動，無中斷且精確度很高。由于位于右心室內(nèi)的一個相對較小的區(qū)域（稱為竇房結(jié)）可以實現(xiàn)此功能，因此可以將其視為使心臟跳動的鐘擺。

眾所周知，竇房結(jié)是由一組特殊的心肌細胞組成的。這些“肌細胞”共同產(chǎn)生調(diào)節(jié)心臟節(jié)律性收縮的電振蕩。在健康的成年人中，心跳的頻率在每分鐘60到80個周期之間變化。
在適當(dāng)?shù)臈l件下，一顆孤立的心臟將繼續(xù)以恒定的速度跳動。藥理學(xué)研究所獨立研究小組負責(zé)人史蒂芬妮·芬斯基博士說：“當(dāng)然，必須根據(jù)宿主的活動來調(diào)節(jié)心率?！彼a充說：“這項任務(wù)是由植物神經(jīng)系統(tǒng)執(zhí)行的，該系統(tǒng)由兩個被稱為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的子系統(tǒng)組成?！背藢υS多其他生理系統(tǒng)起作用外，它們還提供了控制心臟竇房結(jié)活動的神經(jīng)支配。

那么，這種對心率的調(diào)節(jié)如何起作用？幾十年來，研究人員一直懷疑竇房結(jié)細胞中的專門離子通道參與了這一過程。離子通道是嵌入生物膜中并調(diào)節(jié)帶電原子通過它們的蛋白質(zhì)。因此，這些蛋白質(zhì)在神經(jīng)沖動和肌肉收縮的產(chǎn)生中起著不可或缺的作用。被認為控制心跳的離子通道稱為“超極化激活的環(huán)狀核苷酸門控陽離子通道”或簡稱為“ HCN通道”。竇房結(jié)細胞具有這些通道HCN1，HCN2和HCN4的三種亞型。顧名思義，HCN通道通過跨細胞膜的電壓變化（超極化）和稱為環(huán)狀單磷酸腺苷（cAMP，環(huán)狀核苷酸）的信號分子激活，該信號分子在竇房結(jié)細胞中合成從交感神經(jīng)系統(tǒng)輸入，增加其活動。根據(jù)傳統(tǒng)理論，當(dāng)cAMP作用于HCN4通道時，會導(dǎo)致心?率增加。
盡管這種關(guān)于HCN通道作用的模型似乎是合理的，但已證明很難在生物系統(tǒng)中進行驗證，并且在不同模型系統(tǒng)中進行的實驗提供了相互矛盾的結(jié)果。使用與人類心臟功能缺陷相關(guān)的基因突變的HCN通道進行的研究也未能闡明這一問題。
Fenske解釋說：“為了進一步闡明這個問題，Martin Biel的研究小組開發(fā)了一種新的遺傳小鼠模型。在這種小鼠品系中，HCN4通道不再對植物神經(jīng)系統(tǒng)的輸入作出反應(yīng)。”具體而言，該小鼠由于HCN4基因突變，失去了結(jié)合cAMP的能力。研究發(fā)現(xiàn)，突變小鼠表現(xiàn)出心律不齊，其特征在于心律過低，此外心跳非常不規(guī)則。這些癥狀是人類典型的“病竇綜合癥”。然而，盡管存在這些病理特征，突變小鼠仍然能夠調(diào)節(jié)心臟的收縮率，盡管它們的HCN4通道無法結(jié)合cAMP。

Fenske總結(jié)說：“因此，每本生理學(xué)和藥理學(xué)教科書中提出的關(guān)于該離子通道在心率調(diào)節(jié)中的重要性的假設(shè)都是不正確的。那么，這個通道在心臟中的真正功能是什么？”她的實驗表明，HCN4通過抑制對交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)活動的過度調(diào)節(jié)反應(yīng)來穩(wěn)定心律，這是一項非常重要的任務(wù)。通過監(jiān)視竇房結(jié)中單個細胞的電活動，F(xiàn)enske及其同事發(fā)現(xiàn)，它們經(jīng)常在長達一分鐘的時間內(nèi)保持不活動狀態(tài)，并且這種性質(zhì)對調(diào)節(jié)心率做出了重要貢獻。這些新見解在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域之外具有重要意義，并將對未來的治療產(chǎn)生影響。