北京大学生命科学学院“长江学者”王世强教授实验室与北京大学第三医院张幼怡研究员实验室通力合作，利用心衰动物模型开展了心衰早期发病的分子病理机制研究，业已取得重要科研成果。2007年1月9日有较高学术影响的国际期刊PLoS Biology 发表了他们的最新成果：Ming Xu*, Peng Zhou*, Shi-Ming Xu*, Yin Liu, Xin-heng Feng, Shu-Hua Bai, Yan Bai, Xue-Mei Hao, Qi-de Han, You-yi Zhang†, Shi-Qiang Wang†: Intermolecular Failure of L-type Ca2+ Channel and Ryanodine Receptor Signaling in Hypertrophy. PLoS Biol 5(2): e21。该期刊影响因子为14.7。

        心衰是威胁人类生命的重大疾病之一，病人最终因心肌收缩能力不足而死亡。心衰往往由心肌肥厚演变而来，因此阐明心肌肥厚到心衰的演变规律对防治心衰有重要意义。王世强教授和张幼怡教授的协作组为了探索这一演变的分子机制，对控制心肌兴奋收缩耦联的钙信号转导过程进行了细胞和亚细胞水平的功能鉴定，并从分子间相互作用的角度系统研究了细胞膜钙离子通道与肌质网Ryanodine 受体相互耦联的分子动力学过程，首次发现两分子的耦联效率在心肌肥厚发生早期、细胞收缩功能尚无变化的时候就已经发生了衰退。衰退的原因是锚定两分子所在膜结构的蛋白分子junctophilin的表达量下降。Junctophilin的减少使细胞膜钙离子通道与肌质网Ryanodine 受体间耦联效率进行性地衰退，最终导致细胞整体钙信号下降和心肌收缩能力的降低。这一研究为心衰病理发生提供了重要分子机制。

        根据上述发现，作者们还提出了生理功能“稳定余量(stability margin)”的概念。他们运用实验事实和数学模型系统地证明，稳定余量的存在是细胞钙信号等生理系统保持功能稳态的前提；分子耦联效率的降低在一定范围内只是在消耗稳定余量，不会引起细胞整体功能的变化；当稳定余量最终被耗竭后，分子耦联效率的进行性下降将表现为细胞钙信号和心脏收缩功能的不断恶化。这一论述从理论高度阐释了心衰病理发生的演变规律，并为心衰的早期诊断、防治的必要性和可行性提供了理论依据。

        完成上述研究的两个科研组是北大211工程重点交叉学科项目“单分子检测平台建设”的组成部分，也是北大新建的前沿交叉学科研究院的成员单位。在研究中，作者们综合运用了数学建模、激光共聚焦显微成像、电生理学、分子生物学、细胞生物学、动物外科手术、实验医学诊断等多学科研究技术和方法，充分发挥了北京大学作为综合大学的多学科优势，体现了前沿学科交叉合作的重要性。该研究成果的发表为北大理学部和医学部整合多学科力量，协力探索国计民生攸关的重要医学问题提供了成功的借鉴。

（北京大学生命科学学院）