Selama beberapa dekade para ilmuwan telah mengetahui bahwa kematian jantung mendadak - kegagalan sistem kelistrikan jantung yang menyebabkan orang, yah, tiba-tiba mati - lebih sering terjadi pada jam-jam pagi. Analisis data dari Framingham Heart Study yang ambisius mengarah pada dokumentasi ilmiah tentang hubungan yang penasaran sejak tahun 1987. Namun, selama ini, para ilmuwan belum dapat berbuat banyak dengan pengetahuan itu. Sebuah kebingungan makalah pada akhir 1980-an menunjukkan kemungkinan penjelasan: asumsi postur tegak, misalnya, atau masalah dengan proses yang biasanya mencegah pembekuan darah. Namun, para ilmuwan belum dapat menemukan mekanisme dasar untuk menjelaskan hubungan antara jam sirkadian tubuh dan kecelakaan listrik yang menyebabkan kematian mendadak.
Sekarang tim peneliti internasional menemukan petunjuk. Mukesh Jain dari Case Western Reserve University di Cleveland dan rekan-rekannya baru-baru ini mengidentifikasi protein yang kadarnya berosilasi dengan jam sirkadian dan, pada tikus, menyebabkan saluran ion yang mengatur sistem kelistrikan jantung berosilasi dengan jam juga. Pada 8 September di Indianapolis pada pertemuan American Chemical Society (ACS), Jain melaporkan bahwa osilasi ini juga terjadi pada sel-sel jantung manusia. Hasilnya menunjuk ke era ketika dokter mungkin mampu mencegah kematian jantung mendadak, yang merupakan penyebab utama kematian alami di Amerika Serikat, menewaskan lebih dari 300.000 orang setiap tahun.
Untuk memahami seluk beluk temuan Jain, orang pertama-tama perlu memahami cara kerja jantung. Pikirkan: mesin mobil, kata James Fang, kepala kedokteran kardiovaskular di Fakultas Kedokteran Universitas Utah di Salt Lake City. Ada darah yang beredar, yang merupakan bahan bakarnya. Ada otot, yang memompa bahan bakar itu. Dan ada sistem kelistrikan, dengan pemisahan muatan yang diciptakan bukan oleh baterai tetapi oleh pompa ion dan saluran ion. Tanpa sistem kelistrikan yang berfungsi, otot tidak akan mengembang dan berkontraksi dan darah tidak akan mengalir. Dalam serangan jantung, aliran bahan bakar ke jantung tersumbat. Tetapi dalam kematian jantung mendadak, ada kerusakan listrik yang mencegah jantung memompa darah dengan benar ke tubuh dan otak. Detak jantung menjadi tidak menentu, sering menampilkan jenis aritmia yang disebut fibrilasi ventrikel. Serangan jantung dapat menyebabkan jenis aritmia yang dapat menyebabkan kematian jantung mendadak, tetapi dalam kasus lain tidak ada pemicu yang jelas. Tidak peduli bagaimana steker jantung dicabut, kematian biasanya terjadi dalam beberapa menit.
Defibrillator darurat di tempat-tempat umum menyelamatkan nyawa dengan menawarkan cara cepat untuk mengejutkan jantung agar bekerja kembali. Tetapi penelitian baru tentang ritme sirkadian protein yang ditemukan dalam hati manusia mungkin menawarkan solusi yang lebih baik. Foto oleh Olaf Gradin via flickr
Meskipun obat untuk jantung memang ada - pikirkan beta blocker, ACE inhibitor - tidak ada obat yang bertindak secara khusus untuk mencegah timbulnya aritmia. Respons medis yang paling umum adalah: respons. Dokter merawat kerusakan listrik setelah terjadi dengan defibrillator, teknologi dengan sejarah yang merentang hingga akhir abad ke-19. Pada tahun 1899, dua ahli fisiologi menemukan bahwa kejutan listrik tidak hanya dapat menciptakan tetapi juga menghentikan gangguan berirama di jantung seekor anjing. Pada akhir 1960-an, defibrilasi jantung telah digunakan dengan andal pada manusia. Dan pada tahun 1985, seorang dokter Universitas Johns Hopkins mendapat persetujuan FDA untuk defibrillator implan.
Defibrilasi telah menjadi solusi utama untuk aritmia yang mengancam jiwa sejak itu. Perangkat ini telah menyusut dari "ukuran bagasi ke ukuran kotak rokok, " kata Fang, dan versi eksternal otomatis telah menjadi populer sehingga para pengamat dapat membantu korban tanpa penundaan naik ambulans. Tapi, "ini sedikit pendekatan yang kasar, " kata Fang. “Defibrillator benar-benar membentuk landasan selama dua atau tiga dekade terakhir, tetapi itu tidak terlalu banyak solusi manajemen, ” tambahnya. “Itu tidak mencegah masalah. Ini membiarkan hal itu terjadi dan kemudian mengejutkan Anda. ”Ini sama dengan melompat-mulai mobil setelah aki mati.
Terlebih lagi, kata Fang, karena para ilmuwan tidak tahu apa yang memicu aritmia untuk memulai, sulit untuk memprediksi siapa yang membutuhkan defibrillator. Ambil, katakan, 100 pasien yang semuanya memiliki hati yang lemah. “Mungkin hanya 10 yang akan mati mendadak. Kami tidak tahu siapa 10 orang itu, jadi kami memberikan defibrillator kepada 100 orang, ”kata Fang. “Itu berlebihan karena 90 bahkan tidak membutuhkannya. Tapi saya tidak tahu yang mana 10 akan mati. "
Di sinilah pekerjaan Jain masuk. Timnya, yang telah lama mempelajari protein yang dikenal sebagai KLF15, secara kebetulan menemukan bahwa jumlah protein dalam tikus siklus jaringan jantung - bergerak dari rendah ke tinggi dan kembali lagi selama 24 jam. Meskipun Jain tidak mempelajari elektrofisiologi secara khusus, ia menyadari hubungan antara jam dan kematian jantung mendadak, dan ia bertanya-tanya apakah proteinnya (yang sebelumnya terhubung dengan beberapa penyakit jantung) mungkin berperan. Tim Jain menemukan bahwa kadar KLF15 harus tinggi selama transisi dari malam ke hari, tetapi lebih rendah pada tikus yang mengalami kematian jantung mendadak - menunjukkan hati mereka tidak memiliki cukup protein selama jendela penting. KLF15 mengontrol kadar protein lain yang memengaruhi bagaimana ion mengalir masuk dan keluar dari jantung tikus, yang berarti saluran ion juga mengikuti ritme sirkadian. Ketika para peneliti menghilangkan kehadiran KLF15, "Ekspresi saluran ion turun dan tidak terombang-ambing, " kata Jain. "Dan hewan-hewan ini telah meningkatkan kerentanan terhadap aritmia ventrikel dan kematian mendadak." Studi ini diterbitkan tahun lalu di Nature.
Pengamatan tindak lanjut, dipresentasikan pada pertemuan ACS, mengkonfirmasi bahwa osilasi KLF15 dan saluran ion terjadi dalam sel-sel jantung manusia. Temuan-temuan itu "mulai membangun kasus bahwa ini berpotensi penting untuk biologi manusia dan penyakit manusia, " kata Jain.
Jain percaya kerja molekulernya dan penelitian serupa lainnya di cakrawala dapat mengarah pada obat yang menawarkan solusi lebih baik daripada defibrilasi. “Kami membutuhkan awal yang baru, ” katanya. "Apa yang kita lakukan tidak berhasil." Tapi masih ada jalan panjang yang harus ditempuh. Penelitian di masa depan akan mencoba menemukan molekul yang dapat meningkatkan level KLF15, untuk mencari molekul terkait jam lainnya yang bekerja di jantung dan untuk mencari varian genetik yang terkait dengan kematian jantung mendadak.
