I flere tiår har forskere visst at plutselig hjertedød - en svikt i hjertets elektriske system som fører mennesker til, vel, plutselig faller død - forekommer oftere i morgentimene. Analyse av data fra den ambisiøse Framingham Heart Study førte til den vitenskapelige dokumentasjonen av den nysgjerrige koblingen allerede i 1987. Men så lenge har ikke forskere klart å gjøre mye med den kunnskapen. En mengde papirer på slutten av 1980-tallet pekte på mulige forklaringer: antakelsen om en stående stilling, for eksempel, eller problemer med prosessen som vanligvis forhindrer blodpropp. Fortsatt har forskere ikke klart å feste en grunnleggende mekanisme for å forklare sammenhengen mellom kroppens døgnklokke og det elektriske uhellet som forårsaker plutselig død.
Nå har et internasjonalt team av forskere snublet over en ledelse. Mukesh Jain fra Case Western Reserve University i Cleveland og hans kolleger identifiserte nylig et protein hvis nivåer svinger med døgnklokken og, i mus, får ionekanalene som styrer hjertets elektriske system til å svinge med klokken også. 8. september i Indianapolis på et møte i American Chemical Society (ACS) rapporterte Jain at disse svingningene også forekommer i menneskets hjerteceller. Resultatene peker på en tid der leger kan være i stand til å forhindre plutselig hjertedød, som er den ledende årsaken til naturlig død i USA, og dreper mer enn 300 000 mennesker hvert år.
For å forstå detaljene og fordelene ved Jains funn, må man først forstå hvordan hjertet fungerer. Tenk: bilmotor, sier James Fang, sjef for kardiovaskulær medisin ved University of Utah School of Medicine i Salt Lake City. Det er det sirkulerende blodet, som er drivstoffet. Det er musklene, som pumper det drivstoffet. Og det er et elektrisk system, med ladeseparasjon opprettet ikke av et batteri, men av ionepumper og ionekanaler. Uten et fungerende elektrisk system vil ikke musklene utvide seg og trekke seg sammen, og blodet vil ikke strømme. Ved et hjerteinfarkt blokkeres strømmen av drivstoff til hjertet. Men ved plutselig hjertedød er det en elektrisk funksjonssvikt som forhindrer hjertet fra å pumpe blod riktig til kroppen og hjernen. Hjertens juling blir uberegnelig, og viser ofte en type arytmi som kalles ventrikkelflimmer. Hjerteinfarkt kan føre til den type arytmi som kan føre til plutselig hjertedød, men i andre tilfeller er det ingen åpenbar trigger. Uansett hvordan hjertets plugg trekkes, oppstår døden vanligvis i løpet av få minutter.
Nødhjertestartere på offentlige steder redder liv ved å tilby en rask måte å sjokkere hjertet til å fungere igjen. Men ny forskning på døgnrytmene til protein som finnes i menneskers hjerter kan tilby en bedre løsning. Foto av Olaf Gradin via flickr
Selv om medisiner for hjertet eksisterer - tror betablokkere, ACE-hemmere - er det ingen medikamenter som virker spesifikt for å forhindre utbruddet av arytmi. Den vanligste medisinske responsen er bare det: en respons. Leger behandler den elektriske funksjonsfeilen etter at det har skjedd med en hjertestarter, en teknologi med en historie som strekker seg tilbake til slutten av 1800-tallet. I 1899 fant to fysiologer at elektriske sjokk ikke bare kunne skape, men også stoppe rytmiske forstyrrelser i hjertet til en hund. På slutten av 1960-tallet ble hjertestarter brukt pålitelig på mennesker. Og i 1985 fikk en lege fra Johns Hopkins University FDA-godkjenning for en implanterbar hjertestarter.
Defibrillering har vært den primære løsningen for livstruende arytmier siden. Disse enhetene har krympet fra “størrelsen på bagasjen til størrelsen på en sigarettkasse, ” sier Fang, og automatiserte eksterne versjoner har blitt populære, slik at tilskuere kan hjelpe et offer uten forsinkelse av en ambulansetur. Men, "det er litt av en rå tilnærming, " sier Fang. "Defibrillatorer har virkelig dannet hjørnesteinen de siste to-tre tiårene, men det er egentlig ikke mye av en styringsløsning, " legger han til. “Det forhindrer ikke problemet. Det lar det skje og sjokkerer deg ut av det. ”Det tilsvarer å hoppe av en bil etter at batteriet har dødd.
Dessuten, sier Fang, fordi forskere ikke vet hva som utløser arytmi til å begynne med, er det vanskelig å forutsi hvem som trenger en hjertestarter. Ta, si, 100 pasienter som alle har svake hjerter. ”Antagelig kommer bare ti til å dø plutselig. Vi vet ikke hvem de 10 er, så vi gir hjertestartere til alle 100 mennesker, sier Fang. “Det er overkill fordi 90 ikke engang trenger det. Men jeg kan ikke si hvilke 10 som skal dø. ”
Her kommer Jains arbeid inn. Teamet hans, som lenge har studert et protein kjent som KLF15, oppdaget serendipitøst at mengden protein i en mus hjertevevssykluser - går fra lav til høy og tilbake igjen over en 24-timers periode. Selv om Jain ikke studerer elektrofysiologi spesifikt, var han klar over koblingen mellom klokken og plutselig hjertedød, og han lurte på om proteinet hans (som tidligere hadde vært koblet til noen hjertesykdommer) kan spille en rolle. Jains team fant at nivåene av KLF15 burde være høye under overganger fra natt til dag, men i stedet er det lite i mus som opplever plutselig hjertedød - noe som tyder på at hjertene deres ikke har nok av proteinet i et avgjørende vindu. KLF15 kontrollerer nivåene av et annet protein som påvirker hvordan ioner flyter inn og ut av musens hjerte, noe som betyr at ionekanalene også følger en døgnrytme. Da forskerne eliminerte tilstedeværelsen av KLF15, "Ionekanaluttrykket gikk ned og svingte ikke, " sier Jain. "Og disse dyrene hadde økt mottakelighet for ventrikulære arytmier og plutselig død." Studien ble publisert i fjor i Nature.
Oppfølgingsobservasjoner, presentert på ACS-møtet, bekrefter at svingningen av KLF15 og ionekanalene forekommer i menneskets hjerteceller. Disse funnene "begynner å bygge en sak om at dette er potensielt viktig for menneskelig biologi og menneskelig sykdom, " sier Jain.
Jain mener hans molekylære arbeid og andre lignende studier i horisonten kan føre til medisiner som tilbyr en løsning som er bedre enn defibrillering. "Vi trenger en ny start, " sier han. "Det vi gjør fungerer ikke." Men det er fortsatt en lang vei å gå. Fremtidige studier vil prøve å finne molekyler som kan øke KLF15-nivåene, å se etter andre klokrelaterte molekyler på jobb i hjertet og å oppsøke genetiske varianter assosiert med plutselig hjertedød.
