Po celé desaťročia vedci vedeli, že k náhlej srdcovej smrti - k zlyhaniu srdcového elektrického systému, ktorá vedie ľudí k tomu, aby náhle padli - sa častejšie vyskytuje v ranných hodinách. Analýza údajov z ambicióznej Framinghamskej srdcovej štúdie viedla k vedeckej dokumentácii zvedavého spojenia už v roku 1987. Vedci však už tak dlho nedokázali s týmto vedomím urobiť veľa. Koniec osemdesiatych rokov minulého storočia ukázal na možné vysvetlenia: napríklad na vzpriamené držanie tela alebo na problémy s procesom, ktorý zvyčajne zabraňuje zrážaniu krvi. Vedci však stále nedokázali určiť základný mechanizmus, ktorý by vysvetlil spojenie medzi cirkadiánnymi hodinami tela a elektrickou chybou, ktorá spôsobuje náhlu smrť.
Medzinárodný tím vedcov teraz narazil na vedenie. Mukesh Jain z Case Western Reserve University v Clevelande a jeho kolegovia nedávno identifikovali proteín, ktorého hladiny oscilujú s cirkadiánnymi hodinami a u myší spôsobujú, že iónové kanály riadiace elektrický systém srdca oscilujú s hodinami. 8. septembra v Indianapolise na stretnutí Americkej chemickej spoločnosti (ACS), Jain informoval, že tieto oscilácie sa vyskytujú aj v ľudských srdcových bunkách. Výsledky poukazujú na obdobie, kedy lekári môžu byť schopní zabrániť náhlej srdcovej smrti, ktorá je v Spojených štátoch amerických hlavnou príčinou prirodzenej smrti a každý rok zabije viac ako 300 000 ľudí.
Aby sme pochopili príčiny a nálezy Jainovho nálezu, musíme najprv pochopiť, ako funguje srdce. Mysli: motor auta, hovorí James Fang, šéf kardiovaskulárnej medicíny na University of Utah School of Medicine v Salt Lake City. Je tu cirkulujúca krv, čo je palivo. Existujú svaly, ktoré čerpajú palivo. A existuje elektrický systém, ktorého oddelenie náboja nie je vytvárané batériou, ale iónovými čerpadlami a iónovými kanálmi. Bez fungujúceho elektrického systému sa svaly nebudú rozširovať a sťahovať a krv neprúdi. Pri infarkte je zablokovaný tok paliva do srdca. Pri náhlej srdcovej smrti však existuje elektrická porucha, ktorá bráni srdcu správne pumpovať krv do tela a mozgu. Tlukot srdca sa stáva nepravidelným a často vykazuje určitý druh arytmie nazývanej komorová fibrilácia. Infarkt môže viesť k druhu arytmie, ktorá môže viesť k náhlej srdcovej smrti, ale v iných prípadoch nie je zrejmé, že došlo k spusteniu. Bez ohľadu na to, ako je vytiahnutá zástrčka srdca, smrť zvyčajne nastane v priebehu niekoľkých minút.
Núdzové defibrilátory na verejných miestach zachraňujú životy tým, že ponúkajú rýchly spôsob, ako znova zasiahnuť srdce. Nové výskumy cirkadiánnych rytmov bielkovín nachádzajúcich sa v ľudských srdciach však môžu ponúknuť lepšie riešenie. Foto Olaf Gradin cez flickr
Aj keď lieky na srdce existujú - myslím si, že beta-blokátory, ACE inhibítory - neexistuje žiadny liek, ktorý pôsobí špecificky tak, aby zabránil nástupu arytmie. Najbežnejšou lekárskou odpoveďou je práve to: reakcia. Lekári ošetrujú elektrickú poruchu potom, čo k nej došlo defibrilátorom, technológiou s históriou siahajúcou až do konca 19. storočia. V roku 1899 dvaja fyziológovia zistili, že elektrické šoky môžu nielen spôsobiť, ale aj zastaviť rytmické poruchy v srdci psa. Koncom 60. rokov sa na ľudí spoľahlivo používala srdcová defibrilácia. V roku 1985 získal doktorát Johns Hopkins University FDA schválenie implantovateľného defibrilátora.
Defibrilácia je od tejto doby primárnym riešením život ohrozujúcich arytmií. Tieto zariadenia sa zmenšili z „veľkosti batožiny na veľkosť cigaretovej škatule“, hovorí Fang a automatizované externé verzie sa stali populárnymi, takže okolostojaci môžu pomôcť obeti bez oneskorenia pri záchrane sanitkou. „Je to trochu surový prístup, “ hovorí Fang. „Defibrilátory skutočne vytvorili základný kameň za posledné dve alebo tri desaťročia, ale v skutočnosti to nie je riešenie pre správu, “ dodáva. „Tomu nebráni. Nechá sa to stať a potom vás šokuje. “Je to ekvivalent štartovania vozidla po vybití batérie.
Navyše, Fang hovorí, že vedci nevedia, čo začína arytmiou, je ťažké predpovedať, kto potrebuje defibrilátor. Zoberte, povedzme, 100 pacientov, ktorí majú všetci slabé srdce. "Pravdepodobne iba 10 zomrie náhle." Nevieme, kto je tých 10, takže defibrilátory dávame všetkým 100 ľuďom, “hovorí Fang. „Je to zbytočné, pretože 90 to dokonca nepotrebuje. Ale neviem povedať, ktoré 10 zomrú. “
Tu je miesto, kde prichádza Jainova práca. Jeho tím, ktorý už dlho študoval proteín známy ako KLF15, serendipitous zistil, že množstvo proteínu v myši cykly srdcového tkaniva - pohybujúce sa od najnižšej po najvyššiu a späť po 24 hodín. Aj keď Jain neštuduje špecificky elektrofyziológiu, uvedomil si súvislosť medzi hodinami a náhlou srdcovou smrťou a premýšľal, či jeho proteín (ktorý bol predtým spojený s niektorými srdcovými chorobami) môže hrať úlohu. Jainov tím zistil, že hladiny KLF15 by mali byť vysoké počas prechodov zo dňa na deň, ale namiesto toho sú nízke u myší, ktoré zažívajú náhlu srdcovú smrť - čo naznačuje, že ich srdce nemá dostatok bielkovín počas dôležitého okna. KLF15 riadi hladiny ďalšieho proteínu, ktorý ovplyvňuje to, ako ióny prúdia do a zo srdca myši, čo znamená, že iónové kanály tiež sledujú cirkadiánny rytmus. Keď vedci vylúčili prítomnosť KLF15, „Výraz iónových kanálov klesol a nekolísal, “ hovorí Jain. „A tieto zvieratá mali zvýšenú náchylnosť na ventrikulárne arytmie a náhlu smrť.“ Štúdia bola uverejnená minulý rok v Nature.
Následné pozorovania predložené na stretnutí ACS potvrdzujú, že v ľudských bunkách srdca sa vyskytuje oscilácia KLF15 a iónové kanály. Tieto zistenia „začínajú budovať prípad, ktorý je potenciálne dôležitý pre biológiu a choroby ľudí “, hovorí Jain.
Jain verí, že jeho molekulárna práca a ďalšie podobné štúdie na obzore by mohli viesť k liekom, ktoré ponúkajú lepšie riešenie ako defibrilácia. „Potrebujeme nový začiatok, “ hovorí. "To, čo robíme, nefunguje." Ale ešte je pred nami ešte dlhá cesta. Budúce štúdie sa budú snažiť nájsť molekuly, ktoré by mohli zvýšiť hladiny KLF15, hľadať ďalšie molekuly súvisiace s hodinami pri práci v srdci a hľadať genetické varianty spojené s náhlou srdcovou smrťou.
