Po celá desetiletí vědci věděli, že k náhlým srdečním úmrtím - selhání elektrického systému srdce, které vede lidi k tomu, že náhle padnou mrtví - dochází častěji v ranních hodinách. Analýza údajů z ambiciózní studie Framingham Heart Study vedla k vědecké dokumentaci zvědavého odkazu již v roce 1987. Ale stejně dlouho vědci s takovými znalostmi nebyli schopni udělat mnoho. Záplava papírů na konci 80. let poukázala na možná vysvětlení: například na vzpřímené držení těla nebo na problémy s procesem, který obvykle zabraňuje krevním sraženinám. Vědci přesto nedokázali stanovit základní mechanismus, který by vysvětlil souvislost mezi cirkadiánními hodinami těla a elektrickou chybou způsobující náhlou smrt.
Mezinárodní tým vědců nyní narazil na náskok. Mukesh Jain z Case Western Reserve University v Clevelandu a jeho kolegové nedávno identifikovali protein, jehož hladiny oscilují s cirkadiánními hodinami a u myší způsobují oscilaci iontových kanálů, kterými se řídí elektrický systém srdce, s hodinami. 8. září v Indianapolis na setkání American Chemical Society (ACS), Jain uvedl, že tyto oscilace se vyskytují také v lidských srdečních buňkách. Výsledky poukazují na éru, kdy doktoři mohou být schopni zabránit náhlé srdeční smrti, která je hlavní příčinou přirozené smrti ve Spojených státech a každý rok zabije více než 300 000 lidí.
Abychom pochopili přínosy a nálezy Jainova zjištění, musíme nejprve pochopit, jak funguje srdce. Myslete: motor auta, říká James Fang, šéf kardiovaskulárního lékařství na University of Utah School of Medicine v Salt Lake City. Je tu cirkulující krev, což je palivo. Existují svaly, které čerpají palivo. A existuje elektrický systém, s oddělením náboje vytvořeným nikoli baterií, ale iontovými čerpadly a iontovými kanály. Bez fungujícího elektrického systému se svaly nebudou rozšiřovat a stahovat a krev neproudí. Při infarktu je tok paliva do srdce blokován. Při náhlé srdeční smrti však dochází k elektrické poruše, která brání srdci v správném pumpování krve do těla a mozku. Tlukot srdce se stává nevyzpytatelným a často vykazuje určitý druh arytmie nazývané komorová fibrilace. Infarkty může vést k druhu arytmie, která může vést k náhlé srdeční smrti, ale v jiných případech není zřejmé spouštění. Bez ohledu na to, jak je srdce zasunuto, smrt obvykle nastane během několika minut.
Nouzové defibrilátory na veřejných místech zachraňují životy tím, že nabízejí rychlý způsob, jak znovu zasáhnout srdce. Nový výzkum cirkadiánních rytmů bílkovin v lidských srdcích však může nabídnout lepší řešení. Foto Olaf Gradin přes flickr
Přestože existují léky na srdce - myslím si, že beta-blokátory, ACE inhibitory - neexistuje žádný lék, který by působil konkrétně, aby zabránil nástupu arytmie. Nejběžnější lékařskou odpovědí je právě to: odpověď. Lékaři léčí elektrickou poruchu poté, co k ní došlo defibrilátorem, což je technologie s historií sahající až do konce 19. století. V roce 1899 dva fyziologové zjistili, že elektrické šoky mohou nejen způsobit, ale také zastavit rytmické poruchy v srdci psa. Koncem šedesátých let se na lidi spolehlivě používala srdeční defibrilace. A v roce 1985 získal doktorát univerzity Johns Hopkins University schválení FDA pro implantovatelný defibrilátor.
Defibrilace je od té doby primárním řešením život ohrožujících arytmií. Tato zařízení se zmenšila z „velikosti zavazadel na velikost krabičky na cigarety“, říká Fang a automatizované externí verze se staly populárními, takže kolemjdoucí mohou pomoci oběti bez prodlení s jízdou sanitkou. Ale „je to trochu hrubý přístup, “ říká Fang. "Defibrilátory skutečně vytvořily základní kámen za poslední dvě nebo tři desetiletí, ale ve skutečnosti se nejedná o řešení pro správu, " dodává. "Tomu nebrání." Je to dovoleno, aby se to stalo a pak vás to šokovalo. “Je to ekvivalent startu do auta po vybití baterie.
A co víc, říká Fang, protože vědci nevědí, s čím začíná arytmie, je těžké předvídat, kdo defibrilátor potřebuje. Vezměte, řekněme, 100 pacientů, kteří mají všichni slabá srdce. "Pravděpodobně jen 10 zemře náhle." Nevíme, kdo je těch 10, takže defibrilátory dáváme všem 100 lidem, “říká Fang. "Je to zbytečné, protože 90 to ani nepotřebuje." Ale nemohu říct, které 10 zemřou. “
Zde přichází Jainova práce. Jeho tým, který již dlouho studoval protein známý jako KLF15, serendipitous objevil, že množství proteinu v myši cykly srdeční tkáně - přecházející z nízkých na vysoké a zpět v průběhu 24 hodin. Ačkoli Jain nestudoval specificky elektrofyziologii, byl si vědom spojitosti mezi hodinami a náhlou srdeční smrtí a přemýšlel, zda jeho protein (který byl dříve spojen s některými srdečními chorobami) může hrát roli. Jainův tým zjistil, že hladiny KLF15 by měly být vysoké během přechodů ze dne na den, ale místo toho jsou nízké u myší, u kterých dochází k náhlé srdeční smrti - což naznačuje, že jejich srdce nemá dostatek proteinu během kritického okna. KLF15 řídí hladiny dalšího proteinu, který ovlivňuje to, jak ionty proudí do a ze srdce myši, což znamená, že iontové kanály také sledují cirkadiánní rytmus. Když vědci vyloučili přítomnost KLF15, "Výraz iontového kanálu klesl a nekolísal, " říká Jain. "A tato zvířata měla zvýšenou náchylnost k ventrikulárním arytmím a náhlé smrti." Studie byla zveřejněna minulý rok v Nature.
Následná pozorování předložená na zasedání ACS potvrzují, že oscilace KLF15 a iontových kanálů se vyskytují v lidských srdečních buňkách. Tato zjištění „začínají budovat případ, že je to potenciálně důležité pro biologii člověka a lidské onemocnění, “ říká Jain.
Jain věří, že jeho molekulární práce a další podobné studie na obzoru by mohly vést k lékům, které nabízejí řešení lepší než defibrilace. "Potřebujeme nový začátek, " říká. "To, co děláme, nefunguje." Ale je ještě dlouhá cesta. Budoucí studie se budou snažit najít molekuly, které by mohly zvýšit hladiny KLF15, hledat další molekuly související s hodinami při práci v srdci a hledat genetické varianty spojené s náhlou srdeční smrtí.
