德国维尔茨堡大学、伦敦帝国学院等机构的科学家在最新一期《Science》杂志上发表了一项研究，题为《β2-Adrenergic Receptor Redistribution in Heart Failure Changes cAMP Compartmentation》。该研究揭示了一种影响心脏跳动的分子机制，为理解心力衰竭的发病机制提供了新见解。

心肌细胞表面覆盖着专门的信号分子——β1-和β2-肾上腺素能受体（βARs），这些受体的活动对心脏功能至关重要。βARs属于G蛋白偶联受体家族，通过激活腺苷酸环化酶产生第二信使cAMP，进而调节心肌收缩力和心率。然而，cAMP信号的精确空间分布（即分区化）对于正常心脏功能至关重要。

在这项研究中，Viacheslav Nikolaev及其同事将高分辨率显微镜与活细胞扫描离子电导显微镜相结合，观察了大鼠和小鼠的心肌细胞。他们发现，在健康的心肌细胞中，β2ARs被限制在称为横小管（T-tubules）的膜内陷结构中，因此它们仅在细胞的特定区域产生cAMP信号。这种局部化的cAMP信号能够精确调控心肌细胞内的钙离子浓度和收缩功能。

然而，在心力衰竭模型小鼠的心肌细胞中，β2ARs不再局限于横小管，而是分布在整个细胞表面，导致cAMP信号弥散化。这种空间分布的改变破坏了正常的信号分区，使得cAMP信号无法有效调控下游效应器，如蛋白激酶A和磷酸二酯酶，最终导致心肌细胞收缩功能异常和心脏泵血能力下降。

研究人员指出，β2ARs产生的cAMP信号的空间分布可能在心力衰竭的发生发展中扮演关键角色。这一发现不仅加深了对心脏信号转导机制的理解，还为开发针对β2ARs空间分布的新型心力衰竭治疗策略提供了潜在靶点。未来，通过药物或基因手段恢复β2ARs在横小管中的正常定位，可能成为治疗心力衰竭的新方向。

（生物通 小茜）