關(guān)于肌肉收縮的化學(xué)能量來(lái)源問(wèn)題，歷史上曾出現(xiàn)過(guò)多種學(xué)說(shuō)。1907年，F(xiàn)letcher和Hopkin觀察到，死亡后肌肉產(chǎn)生乳酸，隨后證明這些乳酸來(lái)源于糖酵解。這一發(fā)現(xiàn)，推進(jìn)了1920年Myerhof對(duì)乳酸形成肌肉和做功關(guān)系的研究。實(shí)驗(yàn)是在無(wú)氧條件下，使乳酸的氧化被中斷。他證明，糖類(lèi)的消耗與肌肉收縮做功成正比。糖酵解和肌肉收縮直接相關(guān)，可以表示為糖原→乳酸＋機(jī)械能。

這一過(guò)程曾被用來(lái)解釋大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但很快被一個(gè)簡(jiǎn)單而容易證明的事實(shí)推翻了。1930年，Lundsgaard發(fā)現(xiàn)碘乙酸能使肌肉停止產(chǎn)生乳酸，但仍保持收縮能力。他發(fā)現(xiàn)有碘乙酸時(shí)，肌肉在既不消耗糖原也不產(chǎn)生乳酸的條件下仍在做功。不久又發(fā)現(xiàn)，肌肉在釋放機(jī)械能時(shí)伴有磷酸肌酸的分解。與此同時(shí)Eggleton證明了肌肉收縮期間磷酸肌酸含量的減少和肌肉做功成正比。因此，可以合理假設(shè)，磷酸肌酸→肌酸＋Pi＋機(jī)械能。

人們從此認(rèn)識(shí)到，糖原代謝成為乳酸所產(chǎn)生的能量并不直接提供肌肉收縮之用，而是被用于使肌酸和無(wú)機(jī)磷（Pi）重新合成磷酸肌酸。

不久，Lohman和Fiske分別發(fā)現(xiàn)了另一種物質(zhì)，即在糖酵解過(guò)程中合成，并在水解時(shí)放出能量，此物質(zhì)就是ATP。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，ADP為磷酸肌酸水解所必需。腺核苷酸具有轉(zhuǎn)移無(wú)機(jī)磷的能力，也就是將化學(xué)能從磷酸肌酸轉(zhuǎn)移給某些耗能過(guò)程。磷酸肌酸的作用就是使ADP磷酸化成為ATP，然后ATP再水解產(chǎn)生ADP、Pi和釋放出能量。所以，只有在腺核苷酸存在的條件下，磷酸肌酸才能水解為肌酸。以后又相繼發(fā)現(xiàn)腺核苷酸參加細(xì)胞內(nèi)若干效應(yīng)：在這些效應(yīng)中，ADP以高能磷酸鍵與Pi化合物形成ATP，而ATP之所以能夠供給化學(xué)能就是通過(guò)這種磷酸鍵的水解。

盡管自20世紀(jì)30年代中期以來(lái)，已認(rèn)識(shí)到ATP為肌肉收縮提供能量，但直至60年代以前，一直未能證明肌肉收縮伴有ATP含量的減少。直到1962年，Davies發(fā)現(xiàn)氟二硝基苯能選擇性毒害磷酸肌酸激酶。后者是催化Pi從磷酸肌酸轉(zhuǎn)移到ADP的酶。由于這一發(fā)現(xiàn)，才有可能證明ATP水解和肌肉做功之間存在著比例關(guān)系。自從醫(yī)學(xué)先驅(qū)們?cè)?0世紀(jì)20年代證明由糖原產(chǎn)生乳酸與機(jī)械能釋放存在著比例關(guān)系以來(lái)，現(xiàn)已能用實(shí)驗(yàn)證明，ATP直接參與心肌收縮的化學(xué)過(guò)程。

ATP對(duì)許多細(xì)胞系統(tǒng)具有兩類(lèi)效應(yīng)，即低濃度ATP具有基質(zhì)效應(yīng)，使ATP酶半飽和ATP濃度低于1μmol（心肌內(nèi)ATP濃度近5mmol），高濃度ATP具有變構(gòu)效應(yīng)。心肌能量不足時(shí)以變構(gòu)效應(yīng)的影響最大。

1．ATP濃度對(duì)心肌的影響　有3種作用：①高濃度ATP可使肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白分離，使心肌處于舒張狀態(tài)，這就所謂“增塑效應(yīng)”。當(dāng)ATP濃度降低時(shí)（若干mmol），促進(jìn)肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用，加速ATP水解，使心肌處于強(qiáng)直狀態(tài)。②ATP濃度降低，使肌漿網(wǎng)的鈣泵功能減弱，于是心肌的舒張功能出現(xiàn)障礙。③ATP濃度降低，使跨肌膜Na＋梯度減低，于是舒張期（Na＋／Ca2＋變換）Ca2＋移出細(xì)胞減慢。

心肌肥厚的能量供需和消耗的不平衡及其后果，對(duì)心力衰竭患者的治療可能具有指導(dǎo)意義。

肌球蛋白ATP酶活性因動(dòng)物和心肌功能狀態(tài)而不同。肌球蛋白ATP酶活性改變的機(jī)制，主要是根據(jù)Wikmah—Coffelt等的研究和假設(shè)。他們認(rèn)為：在肌球蛋白分子的頭部，輕鏈對(duì)重鏈的ATP酶有抑制作用。當(dāng)輕鏈的組成比例升高時(shí)，其抑制作用亦加強(qiáng)，肌球蛋白活性即降低，心肌收縮性亦隨之降低。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，輕鏈的作用遠(yuǎn)非過(guò)去想像得那樣簡(jiǎn)單，僅輕鏈Lc1（分子量為28　000）與ATP酶活性有關(guān)，而且也不是單純的抑制作用。輕鏈Lc2（分子量為18　000）則與肌球蛋白ATP活性無(wú)關(guān)，而且有調(diào)節(jié)肌球蛋白－肌動(dòng)蛋白的相互作用。所以，兩個(gè)輕鏈都與心肌的收縮性有關(guān)。

心肌內(nèi)ATP含量不足，對(duì)心肌收縮性的影響有兩個(gè)方面：即對(duì)收縮蛋白的影響和對(duì)興奮－收縮偶聯(lián)的影響。

2．心臟產(chǎn)能速率的控制途徑　有以下3種：①受激素控制。其控制原理是調(diào)節(jié)脂肪和糖這些底物進(jìn)入中間代謝的速率。通過(guò)這種調(diào)節(jié)，一個(gè)激素信號(hào)就能增強(qiáng)心肌化學(xué)能的供應(yīng)。②受高能磷酸控制。這種類(lèi)型的控制，能對(duì)細(xì)胞所需的高能磷酸作出反應(yīng)。該控制有許多作用點(diǎn)，如保證ATP的形成與消耗的匹配，使心肌細(xì)胞的化學(xué)能保持恒定，使產(chǎn)能率不致落后于耗能率。③受氧化還原控制。該控制通過(guò)中間代謝與氧化還原有關(guān)的輔酶而發(fā)現(xiàn)的。有氧代謝和無(wú)氧代謝主要是靠這種控制來(lái)整合的。

上述這些控制旨在使心肌內(nèi)ATP保持相對(duì)衡定，同時(shí)也使心臟能充分利用由冠脈供應(yīng)的底物。

從生物化學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，心肌細(xì)胞的能量利用和儲(chǔ)存與心力衰竭發(fā)生機(jī)制的相互關(guān)系，觀點(diǎn)仍不一致．

1949年，Bing抽取冠狀靜脈血樣本以研究動(dòng)物心肌對(duì)底物的利用。其實(shí)驗(yàn)原理是：測(cè)定單位心肌攝取糖、脂肪酸的量，以及攝取氧的能力，以反映心肌能量的利用能力。

1958年，Molfert首先報(bào)道實(shí)驗(yàn)性心力衰竭時(shí)心肌的肌球蛋白生化特性，因而心力衰竭時(shí)心肌收縮蛋白不能充足利用能量的理論曾一度盛行。

1960年，Katz等利用Bing的實(shí)驗(yàn)原理，觀察不同類(lèi)型的心力衰竭患者心肌對(duì)能量的利用，結(jié)果表明，瓣膜性心臟病和高血壓性心臟病心衰者的心肌能量產(chǎn)生和利用是正常的。

1962年，Meesson用人工縮窄主動(dòng)脈的方法造成暫時(shí)性左心室功能不全后，觀察到下列現(xiàn)象：①心肌糖原含量下降，表示磷酸肌酸缺陷和能量生成的某些酶缺乏；②心肌核糖核酸增加，表示心肌蛋白合成速率增加。當(dāng)心肌肥厚能足以代償心功能時(shí)，蛋白合成增加的現(xiàn)象消失。當(dāng)發(fā)生心力衰竭時(shí)，心肌合成蛋白的速率則又下降。

關(guān)于心力衰竭時(shí)心肌能量的儲(chǔ)備也有兩種觀點(diǎn)。一種是1949年Wollenberger報(bào)道的心力衰竭時(shí)高能磷酸復(fù)合物含量并不減少，直到1966年Brauwald等仍支持這一觀點(diǎn)；另一種是1961－1966年Furchgoll等報(bào)道的慢性實(shí)驗(yàn)性心力衰竭的研究，結(jié)果顯示衰竭的心臟磷酸肌酸和ATP水平明顯減少。

1967年，Luchi報(bào)道心力衰竭時(shí)肌球蛋白ATP酶活性降低。1970年Katz總結(jié)了前人的研究成果，認(rèn)為心臟肥厚和心力衰竭演變的各個(gè)時(shí)期中，心肌可能均有生物化學(xué)的改變。

1981年，Silber指出：心力衰竭時(shí)能量的產(chǎn)生、利用和儲(chǔ)存的能力改變，仍須進(jìn)一步研究。

1989年，Katz提出了心力衰竭時(shí)心肌基因表達(dá)異常的學(xué)說(shuō)。主要有下列3種：①ATP酶活力降低；②LDH、CK、肌漿網(wǎng)鈉泵改變；③心肌球蛋白重鏈的變化。肌球蛋白重鏈有2種：快肌球蛋白（fast myosin），決定肌球蛋白ATP酶的高活性和心肌快速縮短速度；慢肌球蛋白（slow myosin），決定肌球蛋白ATP酶的低活性和心肌緩慢縮短速度。超負(fù)荷的肥厚心臟是慢肌球蛋白取代快肌球蛋白而降低了心肌收縮力。心房超負(fù)荷時(shí)，心房快肌球蛋白減少。肌球蛋白的重鏈決定肌球蛋白的能量釋放速率。重鏈有3種類(lèi)型，其中V1由兩條α鏈組成，活性最高；V2由一條α鏈和一條β鏈組成，活性次之；V3由兩條β鏈組成，活性最低。V1向V3的轉(zhuǎn)變，意味著心臟在慢性收縮速度的情況下，節(jié)省能量消耗，以保證心肌繼續(xù)進(jìn)行做功。