作为人体运行的“机械”，心脏确实是一个奇迹：它每天跳动10万次，数十年不会停歇。所有人都知道心脏的重要性，了解心脏病的威胁，然而随着心脏病的死亡率下降曲线逐渐趋于平稳，这迫使科学家和医生发现了更多使心脏受损的机制，它们藏匿在生活和基因中。甚至我们成了成功医疗的受害者——癌症化疗治疗的成功，摧毁了本就稀少的心肌细胞。心脏健康面临的挑战，依旧重重。
你，或者你认识的某个人，有很大可能已经被心脏病缠上了，因为心脏病是全世界过早死亡的首要原因。在全球范围内，因心血管疾病（包括冠心病、脑卒中和血管性痴呆）死亡者占死亡人数32%；而且令人惊讶的是，这一比例在发达地区之间几乎没有差异，英国是29%，欧洲整体是43%，美国是32%，亚洲整体是33%。通常，心血管疾病与癌症的患病人数相当，但75岁以上的人群更易患心血管疾病。
有一种观念认为，心脏病发作致死是快速又仁慈的死亡；对少数人来说可能确实如此，剧烈的心脏病发作或突发的严重心律不齐至少会很快过去。但是，心力衰竭是一种逐渐恶化直到出现慢性呼吸困难和使人衰弱的过程。如果说心脏病发作就像胸口被撞击，那么心力衰竭更像是被淹没或窒息。亲眼看见这种可怕疾病影响我的公公和我的家庭之后，我选择研究心力衰竭。
令人不安的是，心力衰竭的发病率在世界上大部分地区都是逐渐增长的。目前，美国约有620万成年人患有心力衰竭，大约1/2的人在诊断后5年内死亡。心力衰竭是缓慢的，也是致命的，生存率比大多数癌症都要低。像癌症一样，它的进展往往是由一系列急诊入院和明显缓解期累积起来的。我们逐渐发现，是心脏面临的诸多威胁将它推至衰竭的地步，其中有些是最近才发现的外部伤害，其他的则深深地植根于我们的演化史。
首先还是说说好消息。在过去的50年中，心脏病发作和脑卒中导致的死亡人数急剧下降，特别是在较年轻的组别中。这一巨大的变化是由预防和快速治疗“双引擎”驱动的。我们的生活方式发生了巨大变化，其中公共卫生举措发挥的巨大作用值得大书特书：反吸烟运动；对高血压、血脂异常和糖尿病的筛查与治疗；鼓励锻炼和健康饮食方式。我们正在见证成效，有时成效出现得比你想象中更快。
现在我们知道，心血管堵塞造成的损害在几分钟到几个小时内就会严重恶化；为此，各大医院都设立了快速治疗通道或专门的心脏中心。我们会说“时间就是心肌”。当你因胸痛而拨打急救电话时，接线员会优先处理你的电话，并尽快为你提供帮助。在装备齐全的救护车上，医护人员直接进行急救医疗。当你到达医院时，你会直接被送入导管室，医生会清除堵塞物，并在有问题的血管中放置支架以保持其通畅。
随后，医生可能会用移植的新血管替代堵塞的血管。这些精心设计的方案降低了死亡率，并改善了心脏病发作患者的预后。
然而，尽管在心脏健康方面已经有了这些改善，死亡率下降曲线已经开始趋于平缓，具体原因我们还没完全弄清楚。可能是那些唾手可得的胜利果实已经摘光了：影响最大的措施，如快速治疗通道和可用的药物（他汀类和ACE抑制剂等）都已经落实到位了。
其他行为上的改变，比如更多的锻炼、更健康的饮食、更好的睡眠，需要一段时间才能融入文化。还有，存在一些生物学和社会方面的障碍，它们正在挫败我们自己的最佳意愿，以及阻挠政府为使我们生活得更健康所做的努力。
健康不平等从出生前就开始了，对心脏的威胁不仅来自外部环境，我们体内可能也隐藏着定时炸弹。
当我们防治传染病，或在消除极度贫困和儿童死亡方面取得进展，又或者控制急性心脏病和癌症时，我们更长久、更健康的生活展现了由来已久的“基因博彩”。现在，基因分析变得更便宜、更广泛，以至于基因的全面筛查很快就会成为医疗检查的标准组成部分。虽然你可能认为心脏的变异是致命的，但事实上它们出奇地常见。我们知道的那些可能只是冰山一角。
科学家研究那些有明显遗传性心脏病迹象的家族（心脏增大或畸形、心律不齐），并通过筛查其基因组找到导致该问题的突变。有一个令人困惑的发现：不同的家族成员可能具有相同的突变，但症状非常不同，一些人受到严重影响，而另一些人则完全没有受到影响。研究人员正在追踪导致这种差异的原因，答案可能是“二次打击”，或者说额外负担，要么是个人生活方式的改变，要么是第二次基因变异。
尽管这种二次打击本身可能只有轻微的或难以察觉的影响，但它可以使突变的风险翻倍。它的存在使疾病的表现方式变得不同，甚至可以决定疾病本身是否存在。
关于“二次打击”的影响，最引人注目的例子之一是肌连蛋白（也称肌巨蛋白）的突变。肌连蛋白是在心跳间隙令心肌细胞放松的“弹簧”，伸展时它是人体内最长的蛋白质之一。
心脏病遗传学家研究了患有与心脏病发作无关的心力衰竭的人群（这一型为扩张型心肌病，患者心脏壁拉伸变薄），发现多达1/4的患者的病变是由肌连蛋白突变引起的。事情似乎很清楚，这是一个非常严重的突变。但是，当科学家开始查大量看起来健康的人，认为这些人不会携带该突变时，他们大为震惊。其中一项研究是伦敦帝国理工学院进行的，有大约2000名志愿者接受了心脏的磁共振成像检查和全基因组测序。
令人震惊的是研究人员发现其中有约1%的受试者也存在肌连蛋白突变。这个比例对应美国人口，就意味着多达250万人携带着一个未被发现的突变。
有了肌连蛋白作为第一条线索之后，科学家一直在寻找使人们患病的第二条线索。这是一项很新的工作，但我们已经看到了不止一个（而且是多个）诱因，它们揭示了心脏隐藏的弱点。癌症药物治疗也会带来风险，结合肌连蛋白突变就会令心脏出现问题的概率变得更高。
出现心脏损伤的癌症幸存者，存在肌连蛋白变异的概率高出10倍以上，并且会罹患更严重的心脏病。酒精是另一个诱因。统计数据中有一个亮点：与严格自律的趋势相反，一直有证据显示，相比滴酒不沾者，适度饮酒者死于心脏病的可能性更小。诚然，多年来，“适度”的定义已经从“比你的医生喝得少”变成了更具体的、不断减少的酒精单数，但基本的观察结果一直难以动摇。
然而，让喝酒的人感到遗憾的是，最新的研究表明，这更多地取决于基因。研究者发现，在持续数年每天饮酒超过10杯的真正的酒精性心肌病患者身上，肌连蛋白突变发生率更高。大多数人没喝那么多酒，所以我们可能觉得可以放松警惕。就不明原因的扩张型心肌病患者而言，单纯的肌连蛋白突变或超过指南推荐量的适度饮酒都不是有显著意义的预测因素，但两个风险因素都有的患者心脏功能衰退幅度之大令人担忧。
也就是说，这些人被饮酒推向了心力衰竭，而其他人喝酒可能没事儿。
会给心脏施加压力的不仅仅是化学物质。怀孕是一个正常的生理过程，但它对心脏的压力有多大并不广为人知。为了把携带氧气和营养物的血液输送给成长中的宝宝，孕妇体内的血容量增加了50%；孕妇的心脏更努力地工作、跳得更快，以保持血液循环。血压会下降，因为孕期激素令血管放松、扩张。
分娩进一步给身体和情绪带来压力，在分娩的发力阶段，血压的变化是孕妇所经历过的最极端的状况之一。分娩后，需要经过几周时间，心脏所承受的压力才会恢复到怀孕前的水平。一些女性说，她们在怀孕和分娩后焦虑得无法应对，这就是原因所在。
大多数女性在度过这段时期时都多少有点儿身体不适，但很快就能恢复。然而，有一种情况被称为围生期心肌病，即女性在怀孕后期或分娩后不久就意外地出现心力衰竭。
从地理位置看，多发地区包括尼日利亚和海地，发病率可能高达1/100；在欧洲和美国，这一比率在1/4000到1/1000之间。如果准妈妈怀的是双胞胎、年龄较大或超重，或患有子痫前期而突然出现血压升高的情况，她就更有可能患围生期心肌病。尽管患者可以康复，但在美国，仍有多达1/10的患者死亡，也有越来越多的女性需要进行心脏移植手术来治疗围生期心肌病。现在我们知道了，这种疾病的另一个风险因素是隐藏的突变。
在一项研究中，患病女性存在肌连蛋白突变的可能性是对照组女性的6倍。我要再说一次，疾病一直潜伏着，直到怀孕和分娩带来二次打击才会发生。
肌连蛋白只是我们知道的突变之一，导致扩张型心肌病的突变在每250人中就能发现1个。事实上，就整个身体而言（不仅仅是心脏），估计每个人都携带了大约400个潜在的破坏性DNA变异和2个已知与疾病直接相关的突变。多达1/10的人可能会因为这些变异而患上遗传病。想到这些隐藏在我们基因中的定时炸弹可以使日常挑战或选择，转变成无法预料的危险，真是令人警醒。
所有能导致心脏损伤或功能障碍的因素殊途同归，最终它们会削弱心脏的泵血能力。但是，最后一击反而是由身体对心输出量受损产生的反应造成的，是这种反应把心脏推下了悬崖，让它陷入被称为心力衰竭的综合征。心力衰竭与心脏病发作不一样。虽然心脏病发作是可能引起心力衰竭的“损伤”之一，但其症状区别很大。
我们都应当知道心脏病发作的症状，所以我在这里细数一遍：胸部突然出现疼痛或不适，持续存在，可能会蔓延到左臂或右臂，或者下巴、背部、上腹部，可能感到恶心、出汗、头晕或气短。这时，你要直接打电话给急救中心。心力衰竭不是急性的，但是更隐蔽，主要体征是慢性呼吸困难、疲劳和脚踝肿胀。
心力衰竭基本上是一种螺旋式的损害，由身体本身通过激素和神经递质的作用驱动，并由第一次损害启动：第一次损害可能是心脏病发作、药物或感染。因为组织缺血，身体察觉到心脏的力量被抽走，于是立即做出反应来保护自己。然而，身体误解了这些信号，这是因为人类演化出这一机制时活得不够长久，甚至没能等到心脏病发作就去世了——那时最常见的生命威胁是外伤。
心力衰竭时，患者的身体反应就像被外伤和失血剥夺了组织血供一样，因此首要目标是保存水分。肺和肾脏一起产生血管紧张素II和醛固酮这两种激素，使血管收缩，并减少通过尿液流失的水分。肾上腺素和去甲肾上腺素刺激心脏更快、更强地泵血，并进一步收缩血管。患者的身体被体液浸泡，积聚在肺部的体液使呼吸变得困难，积聚在肠道的体液扰乱消化过程，积聚在四肢的体液导致肿胀。难怪心力衰竭时感觉就像溺水。
此时，第二个螺旋也开启了，我们才刚开始了解这种在初始损伤之后持续存在的低水平免疫激活和炎症。心脏病发作后，首先会出现炎性血细胞的急剧涌入，这是对毁灭性的心脏损伤这种极端紧急情况做出的反应。随后，损伤被瘢痕取代，炎症的火焰却还会持续数月至数年。这是身体在自我攻击。通常，身体会识别哪些蛋白质是“自己人”，哪些“不是自己人”，并对外来入侵者做出免疫应答。
识别“自己人”的分类功能出生前就在胸腺中完成，此时存在于体内的任何东西都被认证为“自己人”，并在此后被免疫系统忽略。但心肌细胞内的一些蛋白质在出生前并不存在，它们是后来才成熟的。当心肌细胞死亡时，它们被释放出来，就被识别为“不是自己人”，并引发了免疫应答，这种免疫应答制造出针对心脏蛋白质的抗体。它们攻击了心脏细胞，导致持续的炎症和细胞死亡。
来自大型心脏病发作患者群体的大数据显示，处于最低可检测水平的炎症，曾经被认为太微小而不会引发危险，却可以用于准确地预测那些心脏受损后产生的过早死亡。
现在，我们对心力衰竭患者的所有用药都是为了打破神经激素激活的恶性循环，当身体试图刺激衰竭的心脏时，循环的激素水平就会升高。
这些药物包括：阻止肾上腺素发挥作用的β受体阻滞剂，针对血管紧张素II和醛固酮的阻滞剂，排出多余水分的利尿剂，当然还有防止产生更多损害的药物，比如降低胆固醇水平的他汀类、抗血栓的阿司匹林，以及抗糖尿病药物。如果你只看临床试验，就会发现这些药物都表现很好，每一种药物都显示患者使用后两三年内的生存率提高了10%~20%。
新的药物也开始在阻断炎症和免疫应答方面获得成功，但同时要避免身体变得易感染，达到平衡是很困难的事情。
然而，随着试验规模变得越来越大，其收益却越来越小。每种新药都必须与现有药物的最佳组合对比，接受测试。每次测试一种新的药物时，都必须扩大受试群体的规模，以便检测到微小的改进，这使得新的心血管试验的成本高昂到令人望而却步。由于收益开始减少，大型药厂正撤出心血管疾病用药领域。
最后，目前还没有一种药物能够治愈。没有一种药物可以逆转最初的损害：它们只能试图推迟来自身体防御系统的继发性损害进展，甚至没有一种药物能做到（或者至少是安全地做到）刺激尚存的心肌细胞更努力地工作。
在我们的演化史上，除了外伤，另一大威胁就是饥饿。这时，我们的生物学机制又对这种潜在的危险做出了激烈的反应，以至于矛盾地催生了有史以来心脏和血管面临的最大的危险之一。
在世界上大部分地区，糖尿病患者正在以瘟疫般的速度增加。在美国，超过1/10的人患有糖尿病：这一数字自1980年以来增加了两倍，估计到2060年将再翻一番。这种疾病本身与血糖控制有关。胰岛素负责将葡萄糖（主要的血糖）带入组织以利用其能量，1型糖尿病的病因是胰岛素的绝对缺乏，2型糖尿病则是胰岛靶细胞对胰岛素不敏感。结果是血糖水平升高。
这不仅导致了过多尿液产生的典型症状，也会导致血管损伤，特别是微小的血管受损。所有组织都有血管，所以都会受到损伤。血管损伤导致向组织输送的氧气减少，这是糖尿病患者腿部截肢率高的原因。但心脏的需氧量很大，所以特别敏感，超过2/3的糖尿病患者的死亡是由心脏病引起的。
要探讨糖尿病患者突然增多的原因，线索来自经历过困难时期的不同人群中。
澳大利亚等地的土著及其他有长期迁徙经历的人，往往会广泛地遭受糖尿病和心脏病之苦。当然，2型糖尿病的诱因是食物过剩、肥胖，特别是西方饮食方式。但在曾被剥夺食物的人群中，可以充分获得高热量饮食带来的后果要严重得多。更重要的是，并非挨饿的人自己会变得肥胖并患上糖尿病，而是她们的孩子。子宫里的孩子通过母体感知环境：他或她要为出生后面临的事情做准备，会通过被称为表观遗传标记的化学修饰来调整他们的DNA。
如果母亲在怀孕期间挨饿，孩子就会被剥夺营养，出生时低体重。他们的基因将会得到调整，倾向于尽快增加体重并保持下去。这被称为“节俭基因假说”。在许多不同的情况下，低出生体重与日后患糖尿病和心血管疾病密切相关。
如果孩子出生于食物稀缺的世界，那么这些基因修饰对他们的生存来说极好。如果孩子出生于购物中心对面，购物中心里有20家快餐店，你就能看到问题所在了。
受表观遗传影响的不仅是保持和储存热量相关的生化变化，还有行为上的变化，比如：渴望高热量的食物，吃得过饱，通过避免运动来保存能量。像印度这类大国的快速西方化，加之近代史上有过食物匮乏，是造成现在糖尿病暴发的最大原因。欧洲的饥荒时代已经过去很久了，所以病例的增加没有那么快。然而，表观遗传标记不仅保存在那些遭受过食物匮乏的人的子女身上，也保存在他们的孙辈身上，所以几代人都会对糖尿病易感。
除了这些根植于演化进程深处的威胁，我们现在还要面对涌现的新危险。其中一些甚至来自我们治疗其他疾病的努力：癌症就是一个例子，我们在其治疗中发现了对心脏的意外伤害。奇怪的是，心脏几乎没有得过癌症，所以心脏病专家和肿瘤专家没有什么需要沟通的切实话题。因此，经过一段时间，肿瘤专家才恍然大悟：他们的成功案例，即癌症治疗后获得长期缓解的患者，患上了心脏病。
当然，随着年龄增长，癌症和心脏病都变得日益常见，所以人们认为同时患上这两种疾病只是运气不好。乳腺癌的情况特别强调了这样一个事实：这不只是统计学上的异常现象，而是癌症和心脏病之间存在着的因果关系。做出这样的判断，是基于两个原因。首先，乳腺癌的治疗已经非常成功。对癌症局限在乳房内的女患者来说，5年存活率约为99%。如果是浸润性癌症，5年存活率仍然可达95%（这很不错），10年存活率是83%。
这意味着现在有许多女性接受了化疗，并得到了有效的治愈。因此，生命的延长使她们有发展出心脏病的可能，也的确有更多人出现了心脏病的迹象。其次，通常女性患者群体不太容易患心脏病，因此，心脏问题的意外激增更加引人注目。这提醒了肿瘤专家来进一步研究这个问题。通过对来自良好对照的临床试验的数据进行仔细研究、分析，他们发现，乳腺癌的治疗（事实上是任何类型的癌症的治疗）都有可能损害心脏。
老一代的抗癌药物简直就是细胞毒药，破坏着前进道路上的一切。它们更善于杀死快速分裂的细胞，这是它们对癌症起效的原因；但它们给所有的身体系统都留下了损伤痕迹。你的头发是化疗的第一个牺牲品：正是毛囊中快速分裂的细胞使头发不断生长。心肌本身正在分裂的细胞非常少，所以任何损失都会有猛烈的效果。
当然，正如我一直强调的那样，你的心脏没有备份。其中一些较老（但仍然非常有用）的药物在许多患者身上造成了心脏损伤。在使用最高剂量的情况下，接受一种主要化疗药物治疗的患者中几乎有1/2的人出现了心力衰竭。放疗在很大程度上也是通过杀死最活跃的细胞来发挥作用的，也有引发心脏病的危险。但我们不能因为有副作用就摒弃这些疗法——它们成功地治疗了癌症，这必然是我们的首要任务。
新一代的抗癌药物出现时，临床医生希望问题能得到解决。这些药物以多种方式攻击癌症：一些药物通过干扰血管发育来切断肿瘤的血液供应；另一些药物使用抗体，就像我们体内天然的识别感染的分子一样，检测癌细胞上的特定标志物并与之结合最新的检查点抑制剂则更进一步，利用身体免疫系统的力量来攻击癌细胞。令肿瘤专家深感失望的是，他们发现，虽然这些新药极大地提高了痛症患者生存率，但是患者依然会患上心脏病。
更糟糕的是，将新药与旧药结合使用，可能会使旧药的效果更加致命。
看起来治疗癌症的好药对心脏有害，反之亦然。癌症是最极端的例子，细胞失控，迅速分裂，并在身体内潜行。心脏则正好相反：心肌细胞是最不可能分裂或离开心脏壁上非常牢固的锚点的细胞之一。治疗癌症的药物带走了心脏中仅存的几个分裂细胞，削弱了其本已微弱的修复能力。肿瘤会主动吸引血管进入自己体内，以满足其快速增长的需求。
心脏也是一个血管高度发达的器官，因为它对能量有持续且巨大的需求。一些抗痛药物通过阻断肿瘤的血管生长来发挥作用，但这也影响了心脏强烈依赖的血液供应。
几乎可以说，随着年龄增长，我们在癌症的无节制混乱和扩张与心脏的奄奄一息和退化之间走着钢丝，而心脏在受损后无法唤醒心肌细胞来分裂和拯救自己。
癌症治疗并不是唯一对心脏产生不利影响的典型案例。
HIV（人类免疫缺陷病毒）感染，也就是艾滋病，从一个死刑判决变成了一种可以带病生存的慢性病。然而，无论是这种疾病本身，还是控制疾病的药物（这多讽刺），都会使人心力衰竭。在艾滋病晚期，由疾病引起的许多感染，以及血液中大量的HIV，会带来心肌状况的严重恶化。但是，给予新的抗反转录病毒药物，又会放大传统的心血管疾病风险因素——高血压、不良血脂状况、肥胖和糖尿病。
再加上感染和炎症的暗流涌动，效果就被增强了。心肌梗死的可能性增加了50%，心力衰竭的可能性翻倍。其他心血管疾病，如肺动脉高压和心房颤动，也变得更常见了。在艾滋病流行的国家，一边是药物治疗令这种疾病越来越可控，一边又不得不强化医疗保健系统，以处理心脏病患者数量的爆发性增加。
对癌症和艾滋病患者来说，治疗疾病本身绝对是首要任务。目前我们只能接受药物的副作用，但科学家和临床医生正在投入大量努力来避免这些问题。所有新的癌症药物都要进行心脏毒性测试，评估其损害心脏的风险。这是药物开发的标准，心血管方面的副作用导致许多潜在的药物在上市之前就从开发通路中被剔除了。制药公司也在寻求新的化疗药物的设计与组合，在保持强有力的抗癌效果的同时消除心脏毒性。
另一方面，临床医生则非常仔细地监测癌症患者，以捕捉心脏病的最初迹象。大型肿瘤医院正在与心血管中心建立联系，设立心脏病专家和癌症专家一起工作的诊所，以便在攻击恶性肿瘤的同时保护心脏。肿瘤专家和心脏病专家正协同工作，学习彼此的专业知识。展望未来，癌症患者将被密切关注其心血管疾病风险因素，甚至可能被前瞻性地施用治疗心力衰竭的药物。
临床上，在这两种治疗方法相互冲突的重大疾病之间指引患者前行，是新的走钢丝一般的事情。
心力衰竭被定义为一种由心脏功能缺陷引起的综合征，可以通过一系列的症状来识别。你会认为，从这一点看，它很难被搞错；但心力衰竭有呼吸困难和乏力的症状，很容易与其他疾病混淆，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）。不仅如此，心力衰竭可以且经常与COPD及其他老年病并存。
慢病共存，也就是多种基础病交织在一起，对如今的老年人来说是常规而非例外。年迈的父母无法前往商店，只是因为关节僵硬，还是更严重的疾病的开始？糖尿病、脂肪肝、肾脏问题、关节炎、痴呆都很常见，它们互相重叠，有许多共同的风险因素。炎症又是这种情况的一个关键性潜在原因，加速了肌肉萎缩和虚弱这些衰老过程的可悲特征发展。
在65~69岁的人群中，几乎1/2的人患有两种或更多的慢性病；在85岁及以上的人群中，这一比例增至75%。
我们的医疗系统培养了对单一器官系统（眼、肺、肾等）有深入了解的专家，而这种医疗系统自然阻挠我们对这些患者进行综合诊断。因为呼吸急促而来到医院的患者，被诊断为心力衰竭还是COPD可能是一个运气问题——这取决于当时哪位专家有时间。
当我们在大学和医学院研究疾病时，同样存在这个问题：因为科室划分，来自不同领域的科学家从不见面。我们正开始意识到这一点，并努力与之斗争，包括资助跨界研究、设计驱动不同专长者相聚的建筑、培养学生在多个领域接受培训。这是一项艰苦的工作，需要克服研究体制上的障碍，需要协调不断扩大的信息量，但我们必须这么做，以便用整体的观念理解疾病。许多领域的科学发现不断涌现，它们都需要被用于对抗心脏面临的日益增长的威胁。
心脏和血流的基本动力学原理是众所周知的，但现在我们可以看得更远、更深，从心肌整体到单个心肌细胞，从单个细胞到细胞内具有特殊功能的细胞器（如细胞核），深入单个分子聚集和相互作用的纳米域。显微镜学的每一个新进展都使我们聚焦一个全新的复杂世界。