ponad sto lat temu dwaj fizjolodzy, Otto Frank i Ernest Starling odkryli, że gdy serce wypełnia się większą ilością krwi podczas rozkurczu, kurczy się mocniej i wypompowuje więcej krwi podczas skurczu. Więc wymyślili prawo Franka Starlinga, aby wyjaśnić ten związek.
aby zrozumieć ten związek, powiększmy ścianę komór. Większość tych ścian składa się z krótkich, rozgałęzionych komórek mięśnia sercowego upakowanych jedna obok drugiej., Powiększając dalej, jeśli spojrzymy wewnątrz komórek mięśniowych, widzimy wiązki miofibryli lub długie łańcuchy sarkomerów. Sarcomere jest najmniejszą strukturą w mięśniu, który jest zdolny do kurczenia się, więc jest uważany za podstawową jednostkę skurczową mięśnia. Sarcomere ma dwa dyski Z, które tworzą jego granicę i linię M w środku. Dołączone do dysku Z są cienkie włókna wykonane z białka aktyny. Te włókna aktynowe mają strukturalną polaryzację, co oznacza, że oba końce filamentu wyglądają inaczej., Możemy myśleć o tym jak o strzałce ze spiczastym końcem jako „koniec minus”, skierowanym w kierunku linii M, a koniec ogonowy jako „koniec plus”, przymocowany do dysku Z. Podobnie jak strzałka, żarnik aktynowy może poruszać się tylko w jednym kierunku: w kierunku, w którym jest skierowany. Do linii M dołączone są włókna miozyny, które są grubymi wiązkami białek miozyny z dwiema kulistymi głowami. Podczas skurczu mięśni głowy miozyny chwytają się włókien aktynowych i ciągną je w kierunku linii M, która zbliża dwa dyski Z.,
ogólnie rzecz biorąc, ilość rozwiniętego napięcia, lub siła skurczu mięśni podczas skurczu, zależy od liczby głowic miozyny, które wiążą się z aktyną. Liczba ta zależy bezpośrednio od długości nakładającego się odcinka między włóknami aktyny i miozyny. Długość nakładającego się odcinka zależy od całkowitej długości sarcomere. A długość sarcomere zależy od tego, ile krwi wypełnia komorę podczas rozkurczu-ponieważ wpływa to na to, jak rozciągnięta jest ogólna ściana mięśniowa, a każdy sarcomere w niej kończy się., Zależność ta jest znana jako stosunek długości serca do napięcia i może być pokazana na tym wykresie, z długością sarcomere lub komorową objętością końca rozkurczu na osi x i napięciem lub ciśnieniem rozwijanym w komorze, podczas ich skurczu lub skurczu, na osi Y.
więc wyobraźmy sobie, że komory są w większości puste, prawie bez krwi w nich. Oznaczałoby to, że nie ma nic rozciągającego mięśnie w ścianie komory, więc długość sarkomerów jest naprawdę krótka., Na tej długości dwa dyski Z są ciągnięte blisko siebie i nie ma zbyt wiele miejsca na dalsze skurcze. Ponadto włókna aktynowe z każdej strony sarcomere przecina linię M i nakładają się. Ponieważ aktyna może być ciągnięta tylko w jednym kierunku-w kierunku linii środkowej, miozyna musi przymocować i pociągnąć żarnik aktyny z odpowiednią polaryzacją strukturalną: ten skierowany w tym samym kierunku, co miozyna ciągnie. Tak więc, gdy włókna aktynowe nakładają się, miozyna nie może wiązać się z własnym włóknem aktynowym przez włókno aktynowe z drugiej strony o złej polaryzacji., W rezultacie powstaje bardzo niewiele wiązań miozyny i aktyny, a komórki mogą się kurczyć tylko bardzo słabo podczas skurczu. Na wykresie, możemy zobaczyć w pobliżu punktu początkowego, krótka długość włókien mięśnia sercowego odpowiada niskiej siły skurczu.
gdy komory wypełniają się większą ilością krwi powracającej przez żyły, ich ściany stają się coraz bardziej rozciągnięte, co rozciąga się również w komórkach mięśniowych., Oznacza to, że jest więcej miejsca i brak nakładania się aktyny, co pozwala większej liczbie głowic miozyny na prawidłową interakcję z aktyną, w rezultacie tworząc więcej siły lub napięcia podczas skurczu. Patrząc na wykres, spowoduje to, że nasza krzywa przesunie się stopniowo w górę z rosnącą siłą, ponieważ rośnie wolumen. To rozciąganie może trwać, aż przekroczy maksymalny punkt, po którym rzeczy zaczynają się zbyt rozciągnięte. Oznacza to, że dyski Z są tak daleko od siebie, że istnieje tylko niewielkie nakładanie się między aktyną i włóknami miozyny, a aktyna wychodzi poza zasięg miozyny., W rezultacie zmniejsza się liczba głowic miozyny, które udaje się przymocować do aktyny i pociągnąć ją w kierunku linii M. Prowadzi to do zmniejszenia siły skurczu, więc krzywa zaczyna spadać ponownie.