Per decenni gli scienziati hanno saputo che la morte cardiaca improvvisa - un fallimento nel sistema elettrico del cuore che porta le persone a, beh, improvvisamente cadere morti - si verifica più spesso nelle ore del mattino. L'analisi dei dati dell'ambizioso studio del cuore di Framingham ha portato alla documentazione scientifica del legame curioso già nel 1987. Ma per tutto il tempo, gli scienziati non sono stati in grado di fare molto con quella conoscenza. Una raffica di documenti alla fine degli anni '80 indicava possibili spiegazioni: l'assunzione di una postura eretta, ad esempio, o problemi con il processo che generalmente previene i coaguli di sangue. Tuttavia, gli scienziati non sono stati in grado di stabilire un meccanismo di base per spiegare la connessione tra l'orologio circadiano del corpo e l'incidente elettrico che causa la morte improvvisa.
Ora un team internazionale di ricercatori si è imbattuto in un vantaggio. Mukesh Jain della Case Western Reserve University di Cleveland e i suoi colleghi hanno recentemente identificato una proteina i cui livelli oscillano con l'orologio circadiano e, nei topi, fanno oscillare anche i canali ionici che governano il sistema elettrico del cuore con l'orologio. L'8 settembre a Indianapolis in una riunione dell'American Chemical Society (ACS), Jain ha riferito che queste oscillazioni si verificano anche nelle cellule cardiache umane. I risultati indicano un'era in cui i medici possono essere in grado di prevenire la morte cardiaca improvvisa, che è la principale causa di morte naturale negli Stati Uniti, uccidendo oltre 300.000 persone ogni anno.
Per capire i dettagli della scoperta di Jain, bisogna prima capire come funziona il cuore. Pensa: il motore dell'auto, afferma James Fang, capo della medicina cardiovascolare presso la School of Medicine dell'Università dello Utah a Salt Lake City. C'è il sangue circolante, che è il carburante. Ci sono i muscoli che pompano quel carburante. E c'è un sistema elettrico, con separazione della carica creata non da una batteria ma da pompe ioniche e canali ionici. Senza un sistema elettrico funzionante, i muscoli non si espandono e non si contraggono e il sangue non scorre. In un attacco di cuore, il flusso di carburante verso il cuore viene bloccato. Ma nella morte cardiaca improvvisa, c'è un malfunzionamento elettrico che impedisce al cuore di pompare correttamente il sangue al corpo e al cervello. Il battito del cuore diventa irregolare, spesso mostrando un tipo di aritmia chiamata fibrillazione ventricolare. Infarti può portare al tipo di aritmia che può portare a morte cardiaca improvvisa, ma in altri casi non vi è alcun innesco evidente. Indipendentemente da come viene estratta la spina del cuore, la morte si verifica in genere in pochi minuti.
I defibrillatori di emergenza in luoghi pubblici salvano vite umane offrendo un modo rapido per scuotere il cuore al lavoro. Ma nuove ricerche sui ritmi circadiani delle proteine presenti nei cuori umani possono offrire una soluzione migliore. Foto di Olaf Gradin via flickr
Sebbene esistano farmaci per il cuore - pensate ai beta-bloccanti, agli ACE-inibitori - non esiste un farmaco che agisca specificamente per prevenire l'insorgenza dell'aritmia. La risposta medica più comune è proprio questa: una risposta. I medici curano il malfunzionamento elettrico dopo che si è verificato con un defibrillatore, una tecnologia con una storia che risale alla fine del 19 ° secolo. Nel 1899, due fisiologi scoprirono che le scosse elettriche non solo potevano creare ma anche fermare i disturbi ritmici nel cuore di un cane. Alla fine degli anni '60, la defibrillazione cardiaca veniva utilizzata in modo affidabile sulle persone. E nel 1985, un medico della Johns Hopkins University ottenne l'approvazione della FDA per un defibrillatore impiantabile.
La defibrillazione è stata la soluzione principale per le aritmie potenzialmente letali da allora. Questi dispositivi si sono ridotti dalle "dimensioni del bagaglio alle dimensioni di una scatola di sigarette", afferma Fang, e le versioni esterne automatizzate sono diventate popolari in modo che gli astanti possano aiutare una vittima senza il ritardo di un viaggio in ambulanza. Ma "è un approccio un po 'rozzo", afferma Fang. "I defibrillatori hanno davvero costituito la pietra angolare negli ultimi due o tre decenni, ma non è proprio una soluzione di gestione", aggiunge. “Non sta impedendo il problema. Lo sta lasciando accadere e poi ti sconvolge. ”È l'equivalente di avviare una macchina dopo che la batteria è scarica.
Inoltre, afferma Fang, poiché gli scienziati non sanno che cosa innesca l'aritmia, è difficile prevedere chi ha bisogno di un defibrillatore. Prendi, diciamo, 100 pazienti che hanno tutti un cuore debole. “Probabilmente solo 10 moriranno improvvisamente. Non sappiamo chi siano quei 10, quindi diamo defibrillatori a tutte e 100 le persone ”, afferma Fang. “È eccessivo perché 90 non ne hanno nemmeno bisogno. Ma non posso dire quali 10 moriranno. ”
Ecco dove entra in gioco il lavoro di Jain. Il suo team, che ha studiato a lungo una proteina nota come KLF15, ha scoperto per caso che la quantità di proteina in un topo cicli del tessuto cardiaco - che vanno dal basso verso l'alto e viceversa per un periodo di 24 ore. Sebbene Jain non studi specificamente l'elettrofisiologia, era a conoscenza del legame tra l'orologio e la morte cardiaca improvvisa e si chiedeva se la sua proteina (che era stata precedentemente collegata ad alcune malattie cardiache) potesse svolgere un ruolo. Il team di Jain ha scoperto che i livelli di KLF15 dovrebbero essere alti durante le transizioni dalla notte al giorno, ma invece sono bassi nei topi che sperimentano una morte cardiaca improvvisa, suggerendo che i loro cuori non hanno abbastanza proteine durante una finestra cruciale. KLF15 controlla i livelli di un'altra proteina che influenza il modo in cui gli ioni fluiscono dentro e fuori dal cuore del topo, il che significa che anche i canali ionici seguono un ritmo circadiano. Quando i ricercatori hanno eliminato la presenza di KLF15, "L'espressione del canale ionico è diminuita e non ha oscillato", afferma Jain. "E questi animali avevano una maggiore suscettibilità alle aritmie ventricolari e alla morte improvvisa". Lo studio è stato pubblicato lo scorso anno su Nature.
Le osservazioni di follow-up, presentate alla riunione dell'ACS, confermano che l'oscillazione di KLF15 e i canali ionici si verificano nelle cellule cardiache umane. Questi risultati "iniziano a costruire un caso che questo è potenzialmente importante per la biologia umana e le malattie umane ", afferma Jain.
Jain ritiene che il suo lavoro molecolare e altri studi simili all'orizzonte potrebbero portare a farmaci che offrono una soluzione migliore della defibrillazione. "Abbiamo bisogno di un nuovo inizio", afferma. "Quello che stiamo facendo non funziona." Ma c'è ancora molta strada da fare. Studi futuri cercheranno di trovare molecole che potrebbero aumentare i livelli di KLF15, cercare altre molecole correlate all'orologio al lavoro nel cuore e cercare varianti genetiche associate a morte cardiaca improvvisa.
