Selama beberapa dekad saintis telah mengetahui bahawa kematian jantung tiba-tiba-kegagalan dalam sistem elektrik jantung yang membawa orang ke, dengan baik, tiba-tiba jatuh mati-berlaku lebih kerap pada waktu pagi. Analisis data dari Kajian Hati Framingham yang bercita-cita tinggi membawa kepada dokumentasi saintifik mengenai pautan yang ingin tahu seawal tahun 1987. Tetapi sejak sekian lama, saintis tidak dapat berbuat banyak dengan pengetahuan itu. Satu kebimbangan kertas pada akhir 1980-an menunjukkan kemungkinan penjelasan: andaian sebagai sikap tegak, sebagai contoh, atau masalah dengan proses yang biasanya menghalang pembekuan darah. Namun, para saintis tidak mampu untuk menurunkan mekanisme asas untuk menjelaskan hubungan antara jam circadian badan dan kecelakaan elektrik yang menyebabkan kematian secara tiba-tiba.
Kini sebuah pasukan penyelidik antarabangsa telah terjumpa kepimpinan. Mukesh Jain dari Case Western Reserve University di Cleveland dan rakan-rakannya baru-baru ini mengenal pasti protein yang parasnya berayun dengan jam circadian dan, dalam tikus, menyebabkan saluran ion yang mengawal sistem elektrik jantung untuk berayun dengan jam juga. Pada 8 September di Indianapolis pada mesyuarat Persatuan Kimia Amerika (ACS), Jain melaporkan bahawa ayunan ini juga berlaku di sel-sel jantung manusia. Hasilnya menunjukkan era ketika para doktor dapat mencegah kematian jantung secara tiba-tiba, yang merupakan penyebab utama kematian alami di Amerika Serikat, membunuh lebih dari 300.000 orang setiap tahun.
Untuk memahami selok-belok penemuan Jain, orang pertama perlu memahami bagaimana hati berfungsi. Fikirkan: enjin kereta, kata James Fang, ketua ubat kardiovaskular di University of Utah School of Medicine di Salt Lake City. Terdapat darah yang beredar, yang merupakan bahan bakar. Terdapat otot, yang pam bahan api itu. Dan terdapat sistem elektrik, dengan pemisahan caj dicipta bukan oleh bateri tetapi oleh pam ion dan saluran ion. Tanpa sistem elektrik yang bekerja, otot tidak akan berkembang dan kontrak dan darah tidak akan mengalir. Dalam serangan jantung, aliran bahan api ke jantung disekat. Tetapi dalam kematian jantung tiba-tiba, terdapat kerosakan elektrik yang menghalang jantung dari mengepam darah dengan betul ke badan dan otak. Pukulan jantung menjadi tidak menentu, sering memaparkan sejenis arrhythmia yang disebut fibrillation ventricular. Serangan jantung boleh membawa kepada jenis aritmia yang boleh mengakibatkan kematian jantung secara tiba-tiba, tetapi dalam keadaan lain tidak ada pencetus yang jelas. Tidak peduli bagaimana palam jantung ditarik, kematian biasanya berlaku dalam beberapa minit.
Defibrillators kecemasan di tempat awam menyelamatkan nyawa dengan menawarkan cara cepat untuk mengejutkan jantung untuk bekerja semula. Tetapi penyelidikan baru mengenai irama sirkadian protein yang terdapat di hati manusia mungkin menawarkan penyelesaian yang lebih baik. Gambar oleh Olaf Gradin melalui flickr
Walaupun ubat-ubatan untuk jantung ada-berfikir beta blockers, ACE inhibitors-tidak ada ubat yang bertindak secara khusus untuk mencegah timbulnya arrhythmia. Maklum balas perubatan yang paling biasa ialah: tindak balas. Doktor merawat kerosakan elektrik selepas ia terjadi dengan defibrillator, sebuah teknologi dengan sejarah yang kembali ke penghujung abad ke-19. Pada tahun 1899, dua ahli fisiologi mendapati bahawa kejutan elektrik bukan sahaja dapat mencipta tetapi juga menghentikan gangguan berirama di tengah-tengah anjing. Menjelang penghujung tahun 1960-an, defibrilasi jantung dipercayai digunakan pada orang. Dan pada tahun 1985, seorang doktor Johns Hopkins University mendapat kelulusan FDA untuk defibrilator implan.
Defibrilasi telah menjadi penyelesaian utama bagi aritmia yang mengancam nyawa sejak. Peranti ini telah menyusut dari "saiz bagasi dengan saiz kotak rokok, " kata Fang, dan versi luaran automatik telah menjadi popular supaya penonton boleh membantu mangsa tanpa kelewatan menaiki ambulans. Tetapi, "ia sedikit pendekatan kasar, " kata Fang. "Defibrillators telah benar-benar membentuk asas untuk dua atau tiga dekad yang lalu, tetapi ia tidak benar-benar banyak penyelesaian pengurusan, " tambahnya. "Ia tidak menghalang masalah itu. Ia membiarkan ia berlaku dan kemudian mengejutkan anda. "Ia sama dengan melompat-menaiki kereta selepas bateri mati.
Apa lagi, kata Fang, kerana saintis tidak tahu apa yang mencetuskan arrhythmia untuk bermula, sukar untuk meramalkan siapa yang memerlukan defibrillator. Ambil, katakan, 100 pesakit yang semua mempunyai hati lemah. "Mungkin hanya 10 yang akan mati secara tiba-tiba. Kami tidak tahu siapa yang 10, jadi kami memberi defibrillator kepada 100 orang, "kata Fang. "Ia sangat berlebihan kerana 90 tidak memerlukannya. Tetapi saya tidak dapat memberitahu yang 10 akan mati. "
Di sinilah kerja Jain masuk. Pasukannya, yang telah lama mempelajari protein yang dikenali sebagai KLF15, serendipitously mendapati bahawa jumlah protein dalam tetikus kitaran tisu jantung-bergerak dari rendah ke tinggi dan kembali lagi selama tempoh 24 jam. Walaupun Jain tidak mempelajari elektrofisiologi secara khusus, dia menyedari hubungan antara jam dan kematian jantung secara tiba-tiba, dan dia tertanya-tanya sama ada proteinnya (yang sebelumnya telah disambungkan dengan beberapa penyakit jantung) mungkin memainkan peranan. Pasukan Jain mendapati bahawa tahap KLF15 perlu tinggi semasa peralihan dari hari ke hari, tetapi sebaliknya adalah tikus yang rendah yang mengalami kematian jantung tiba-tiba-menunjukkan bahawa hati mereka tidak mempunyai cukup protein semasa jendela penting. KLF15 mengawal tahap protein lain yang mempengaruhi bagaimana ion mengalir masuk dan keluar dari jantung tetikus, yang bermakna saluran ion juga mengikuti irama circadian. Apabila penyelidik menghapuskan kehadiran KLF15, "Ungkapan saluran ion turun dan tidak berayun, " kata Jain. "Dan haiwan ini telah meningkatkan kecenderungan aritmia ventrikel dan kematian mendadak." Kajian itu diterbitkan tahun lalu di Alam.
Pemerhatian susulan, yang dibentangkan pada mesyuarat ACS, mengesahkan bahawa ayunan KLF15 dan saluran ion berlaku di sel-sel jantung manusia. Penemuan "mula membina kes yang ini berpotensi penting kepada biologi manusia dan penyakit manusia, " kata Jain.
Jain percaya kerja molekulnya dan kajian serupa yang sama di ufuk boleh membawa kepada ubat yang menawarkan penyelesaian yang lebih baik daripada defibrilasi. "Kami memerlukan permulaan yang baru, " katanya. "Apa yang kita lakukan tidak berfungsi." Tetapi masih jauh lagi. Kajian masa depan akan cuba mencari molekul yang dapat meningkatkan tahap KLF15, untuk mencari molekul yang berkaitan dengan jam yang lain di tempat kerja di dalam hati dan mencari variasi genetik yang berkaitan dengan kematian jantung secara tiba-tiba.
