Project Description

Hnis je hřbitov hrdinů

Profesor JAN ČERNÝ, vedoucí katedry buněčné biologie Přírodovědecké fakulty UK, je respektovaný biolog, oblíbený pedagog a nyní i kandidát na rektora Univerzity Karlovy. V rozhovoru pro TÉMA zavede čtenáře hlavně do zákoutí svého oboru – imunologie. Jak může z cizopasné houby vzniknout lék na rakovinu? Proč americké netopýry zabíjí slunce? Kdo kontroluje buňkám občanky? Proč je hnis hřbitovem hrdinů? A proč bychom se k dětem měli chovat jako k opičkám?

Autorka: Lenka Vrtišková Nejezchlebová

Vyšlo v časopise TÉMA 6. října 2017.

Na čem jste v poslední době pracoval?

Máme úplně čerstvý, tento týden k publikaci přijatý článek o jedné látce produkované houbou normálně rostoucí na eukalyptu, ale žijící i na dřevokazných broucích, a mechanismu, kterým umí zastavit dělení buněk, což by v důsledku mohlo vést k nové protinádorové terapii. Ale pokud to mám vysvětlit, musím začít zeširoka.

Alespoň si ověříme vaši pověst výtečného popularizátora…

Když jsem byl před patnácti lety na postdoktorské stáži na lékařské fakultě Harvardovy univerzity, farmakologie zrovna zažívala obrovskou euforii spojenou s boomem takzvané kombinatorní chemie. Že se vezme molekula a jako na vánoční stromeček se na ni navěší různé chemické látky a vytvoří se obrovské chemické knihovny o desítkách až stovkách tisíc různých molekul a postupně se bude zjišťovat, která z látek je aktivní za jakých okolností, která ovlivňuje život, která zastavuje buněčný růst, která způsobí, že buňka zemře nebo se změní – diferencuje.

Chvíli to vypadalo, že takhle budeme mít za chviličku léky na všechno. Jenže postupně se zjistilo, že to je velmi klopotná cesta k reálnému léčivu. Účinné látky, které tak vznikly, by se daly téměř spočítat na prstech rukou, a to za cenu nesmírných investic. Dnes spíš zažíváme renesanci zkoumání přírody jako takové a hledání účinných látek přímo v ní.

Jak to?

Už jistě tři miliardy let, krátce od vzniku života, zuří mezi živými mikroorganismy chemická válka, protože jak jinak – pokud jste jednobuněční – omezíte růst souseda, který vás ohrožuje, než tím, že vyvinete chemickou látku, která protivníka zabije, zastaví jeho růst nebo ho donutí, aby se odstěhoval někam jinam. Představte si miliardy let trvající přírodní výběr, chemickou optimalizaci látek, které jsou nakonec mimořádně biologicky aktivní, a nejen proti jednomu „sousedovi“. A současná věda má prostředky, jak tyto látky nalézt, izolovat, jak je testovat, experimentovat s nimi v laboratorních podmínkách.

Proto nepřekvapí, že tolik vědců i farmaceutických firem testuje aktivity nejrůznějších substancí, které organismy produkují, a hledají se důvody, proč a co tím způsobují. Zajímají nás především takzvané sekundární metabolity, tedy látky, které se přímo nepodílejí na růstu, vývoji a rozmnožování organismu, ale mají jinou funkci – slouží třeba jako ochrana proti predátorům.

Už jistě tři miliardy let, krátce od vzniku života, zuří mezi živými mikroorganismy chemická válka.

Takže to jsou třeba jedy, pachy, látky, které ovlivňují zbarvení?

Ano. Ale taky třeba antibiotika. Objev penicilinu je typický příklad, kdy jsme sáhli do přírody a objevenou látku, kterou produkují houby, aby se bránily bakteriím, využili pro lidský boj s mikroorganismy. A takových látek existují stovky tisíc, miliony a mnohé z nich skrývají potenciál k lékařským účelům.

A jednu takovou látku jste tedy objevili?

Neobjevili jsme ji my, ale kolegové, my jsme pomohli pochopit, co dělá a jak a proč. Popsali jsme působení quambalarinu B, který dokáže zastavit buněčné dělení, a to hrozně zajímavým mechanismem. Látka z této houby totiž ovlivňuje chování mitochondrií, což jsou buněčné elektrárny, bez kterých by buňky nefungovaly. Ona je umí přeprogramovat tak, že se výroba energie zastaví. A to speciálně v nádorových buňkách.

A další příklad?

Z poslední doby mě napadá ještě jeden příběh. Šlo o fenomén takzvaného bílého nosu – white nose syndrom – u netopýrů. V USA netopýři masivně umírají na houbovou chorobu, která přišla z Evropy, jedná se o miliony netopýrů, vypadá to trochu jako evropská pomsta za mandelinku bramborovou. Ale vážně, jde o skutečnou genocidu druhu, možná ji tam zanesl náhodou nějaký evropský výzkumník netopýrů na holínkách, těžko říct.

Jak se syndrom bílého nosu projevuje a jak netopýři umírají?

Způsobuje jej houba, plíseň, která žije na našich netopýrech v Evropě běžně, ale nezabíjí je, když však narazila na americkou nepřipravenou populaci, je zkázonosná. Jmenuje se podle průvodního jevu, což je bílá plíseň na čumáčku napadeného netopýra. Zajímalo nás, jak houba a smrt netopýra spolu souvisí. Měl jsem tu čest být součástí týmu zahrnujícího mykology, ekology, zoology, kteří pracují s netopýry, analytické chemiky a buněčné biology. Testovali jsme, analyzovali a nakonec jsme zjistili, že to má nejspíš na svědomí obyčejný riboflavin, tedy vitamin B2, který běžně produkuje spousta hub.

Netopýři se předávkují „béčkem“ a umřou?

Ne. Je to mnohem zajímavější. Riboflavin je fototoxická látka, když se na něj posvítí, tak vznikají škodlivé, až vražedné radikály. Pro rychlé testování jsme si vypěstovali v tkáňových kulturách maličké jednobuněčné „netopýrky“, abychom netrápili žádná další zvířata, a přidávali jim různé množství riboflavinu a pak na ně svítili. A zjistili jsme, že buňky umírají, pokud jsou vystaveny koncentraci riboflavinu nižší, než jsme pozorovali v kůži netopýrů. K úplné buněčné genocidě docházelo, pokud jsme buněčné kultury vystavili světlu – asi takovému, jako je během typického soumraku. Málokdy zažijete podobně jednoznačný výsledek experimentu.

A jak to tedy v životě nebohého netopýra probíhá?

Ta houba miluje chlad. Netopýry v době zimování v jeskyni, kdy má netopýr teplotu čtyři pět stupňů, kolonizuje a poroste a po celou dobu do jeho těla vylučuje riboflavin, který se v něm hromadí. Běžně se totiž nadbytek podobných látek z těla vyplavuje močí, ale netopýr během zimního spánku nečurá. A pak začne jaro. Netopýři naplnění riboflavinem vyletí celí natěšení z jeskyně, roztáhnou svá křídla – v této situaci sluneční kolektory… a dostanou světelný šok. A to je zabije. Sluníčko a riboflavin. Molotovův koktejl.

 

Je možné nějak těm netopýrům pomoct?

Zní to jako nesmysl, ale možná by pomohlo, kdyby se nejdřív probudili a donutili se vyčurat, než vylétnou z jeskyně, zabránit prvnímu jarnímu čurání na veřejnosti. Nevím, jak americké netopýry zachránit, ale tyhle věci mě fascinují, bádáme sice na úrovni molekul, ale umíme vysvětlit i složité jevy v přírodě.

Vaší hlavní doménou je imunologie. Imunitní systém se přirovnává k armádě. Která jednotka vás v posledních letech zaujala?

Například lovci bakterií, kamikadze našeho těla – neutrofilní granulocyty (zkráceně neutrofily, nejčetnější typ bílé krvinky v krvi člověka, podílejí se na likvidaci především bakteriálních infekcí, pozn. red.). Člověk ani neví, že je má, ale ony za něj nasazují svůj život. Granulocyt je buňka, která má čich a dokáže „vystopovat“ bakterie v našem těle, ulovit je, sežrat a zabít. Dokážou totiž pomocí kyslíku „vyrobit“ anorganickou chemii, kterou dobře známe z etikety na běžném savu – baktericidní látky, které použijí pro usmrcení bakterií. Ale jde o útok sebevražedný. Hnis není nic jiného než hřbitov těchto hrdinů.

Až uvidím příště hnisající ránu, neřeknu „fuj“, ale zasalutuju!

Správně. Ani si neuvědomujeme, že máme v sobě obrovské množství amébek (měňavek, pozn. red.), které námi neustále prolézají, loví bakterie a umírají, abychom my mohli žít. Tahle armáda má vojenské oddíly nejrůznějších specializací, používají nesmírně rafinované taktiky a strategie.

Jak vlastně bílé krvinky poznají, že mají proti nějakým cizorodým nebo napadeným buňkám zasáhnout?

Buňky mají něco jako nástěnky, odborně jim říkáme MHC glykoproteiny, kde ukazují to, co samy syntetizují nebo co pohltily z vnějšího prostředí. Mohli bychom to přirovnat k tomu, že ukazují něco jako občanku, průkaz totožnosti. A kolem jezdí, tedy spíše se plazí, patroly lymfocytů (druh bílé krvinky, pozn. red.) a občanky kontrolují. Když zjistí, že je s buňkou něco špatně nebo že pohltila něco cizorodého, zasáhnou, buňku zabijí nebo se aktivují.

Nepátrají už po nějakých nuancích, anomálie v občance může znamenat, že v buňce je virus, takže zabít ji je jistota. Ale nic v těle není tak jednoduché, takže existují buňky, které svou totožnost skrývají, snaží se pohybovat inkognito. A některé viry a bakterie zase záměrně občanky napadeným buňkám likvidují, aby přelstily lymfocyty a předstíraly, že tam „nejsou“, že buňka je v pořádku, že není napadená.

Ale předpokládám, že i na to má armáda své povolané.

Ano, takzvané NK buňky, natural killers, přirozené zabijáky, které hledají právě tyhle „asociály“ bez občanek a bez milosti je zabíjí. Velmi zajímavou strategii k zalarmování imunitního systému mají mé oblíbené dendritické buňky. Těch je v těle řada typů, ale jedny, tzv. Langerhansovy, jsou v naší kůži a vytvářejí asi pět mikrometrů tenkou vrstvičku pavoučků s rozprostřenými panožkami, jakousi pohraniční stráž naší pokožky.

A ve službě pořád popíjejí… polykají materiál vnějšího prostředí, testují cokoliv, co se mihne kolem, podrobí to vždy velmi složité vnitřní chemické analýze, a mohou tak odhalit cizorodé látky. Když se jim něco nezdá, stáhnou svoje panožky a odeberou se do mízní uzliny. Což je takové „pod ocasem“ imunitního systému. Tak jako v Praze, když se chcete s někým sejít, pod koněm na Václaváku je to jistota. Podobně imunitní systém má místa srazu v mízních uzlinách.

Pohraniční tělní stráž obrazně sedne na motorky a jede na okresní stanici, do své spádové mízní uzliny, podat hlášení…

Ty jsou v těle na různých místech, jedou tedy do té, která je nejblíž?

Pohraniční tělní stráž obrazně sedne na motorky a jede na okresní stanici, do své spádové mízní uzliny, podat hlášení… „Napíšou“ to zase na své nástěnky a v mízních uzlinách pak čekají, až si to lymfocyty překontrolují. A ty začnou v případě nebezpečí okamžitě reagovat, začnou se dělit, aktivovat, diferencovat, stanou se z nich klony super zabijáků…

A vyjíždějí z okresní stanice zpět k hranicím, zasáhnout.

Je to nádhera, ne? Ta logistika, koordinace, dělba práce. Je hrozná škoda, že se to jako pohádka nevypráví na středních školách tímto způsobem. Já se o to snažím, dělám přednášky, tohle vyprávím. A děti to baví.

Armáda imunitního systému funguje jako dokonale promazaný stroj, ale někdy až moc jako stroj, zabíjí hlava nehlava a často se sekne a jde i proti vlastním buňkám. Tak vznikají autoimunitní onemocnění.

Když se kácí les, létají třísky, takže při nějaké imunitní odpovědi dostanou zásah i tělu vlastní molekuly, buňky, struktury. Někdy jde o neškodný průvodní jev, někdy o nepříjemnou kosmetickou záležitost – například při imunitní odpovědi proti nádorovým buňkám melanomu melanocytům, někdy i při zánětu v kůži, vzniká v místě jejich likvidace takzvané vitiligo, bílé skvrny na kůži, někdy to může být i velký průšvih, třeba když jsou rozpoznány Langerhansovy ostrůvky – tentokrát ve slinivce břišní s nepříjemným následkem – cukrovkou I. typu. Ale tím se dostáváme ještě k jedné asi velmi zajímavé věci a to je škola pro lymfocyty v brzlíku, která má právě přehmatům, kdy vojsko střílí do vlastních řad, zabránit.

Co se lymfocyty v brzlíku učí?

Učí se rozeznávat, co je tělu vlastní a co ne. Bílé krvinky, konkrétně T-lymfocyty (T od thymus-brzlík, pozn. red.) tam procházejí těžkou maturitní zkouškou, když zareagují na molekuly tělu vlastní, zemřou.

Neprojdou ani ty úplně neschopné, které „nevidí“ nástěnky. Do těla se nakonec dostanou jen ty buňky, které mohou na buněčných nástěnkách poznat to, co do těla nepatří. A selekce je to důkladná, maturitou neprojde 97 procent buněk. Představte si takhle přísně nastavenou státní maturitu! Přísnost je ale zde otázkou života a smrti!

Žijeme v hygienickém luxusu, často skoro ve sterilním prostředí. Jste zastáncem takzvané hygienické hypotézy, která tvrdí, že právě výrazná redukce patogenů v našem životním prostředí způsobuje obrovský nárůst alergií?

Není to přímo mé téma, ale tuto hypotézu rozhodně podepisuji. Data to dokládají. A vysvětlení je prosté. Náš imunitní systém vznikl v interakci s komplexním mikrobiálním, „prvočím“ a mnohobuněčným parazitickým prostředím, s kterým se v naší západní civilizaci všemožně snažíme minimalizovat kontakt. Jenže teprve tehdy, když se člověk setkává s různými typy organismů, buduje si repertoár imunitních buněk, právě tu diverzifikovanou armádu s různými typy ozbrojených složek. A čím dřív se seznámí s více organismy a prostředími, tím líp.

Pokud se toto setkávání v dětství zanedbá, není naše armáda akceschopná nebo jí chybí třeba pěchota či letectvo. Nebude umět vyhrávat všechny bitvy. Když jezdím po školách, ptám se: „Máte někdo v těle červa nebo jiného parazita?“ A všichni se ošívají. „Samozřejmě, že ne!“ A pokud náhodou jo, třeba rouby, škrkavku nebo tasemnici, je to žinantní téma a nemluví se o tom. Ale naši předkové, a v současnosti i přírodní národy, každý měli svého parazita. Některé naše buňky jsou evolučně zvyklé, že se musí hodně otáčet, aby proti nim bojovaly.

Ale když nemají do čeho píchnout…

Reagují přehnaně na pylová zrna nebo na roztoče nebo na kočičí chlupy, protože ty aspoň trošku připomínají toho původního parazita. Neříkám, že bychom si všichni měli v těle pěstovat parazity, ale náš imunitní systém by měl dostávat práci, zejména v raném dětství. K narozenému dítěti bychom se neměli chovat podle příruček, ale spíš jako primáti ke svým mláďatům. Mít je na těle, tahat je všude s sebou. Gorilátko zažívá to, co maminka, nejenom smyslově, ale i mikrobiálně. A viděla jste někdy gorilu nebo šimpanzici koupat gorilátko nebo šimpanzátko? Ne. Přece ho nezbaví té neuvěřitelně pestré směsice ochranných faktorů. Je vlastně zhůvěřilost koupat malé děti. Já bych je nekoupal.

 K narozenému dítěti bychom se neměli chovat podle příruček, ale spíš jako primáti ke svým mláďatům.

Jako vůbec?

Budu teď radikální, ale klidně vůbec. Když mě jednou novináři poprosili o komentář k faktu, že na klávesnici počítače je víc bakterií než na záchodovém prkýnku, konstatoval jsem jen: „Konečně nějaká dobrá zpráva. Když už děti tráví u počítače tolik času…“

Alespoň se imunizují!

Ježíšmarjá, to byly reakce! Ale je to tak. Chovejme se co nejpřirozeněji. Člověk byl evolučně optimalizován, aby se setkával s velkým množstvím různých patogenů. Stejně tak různé stravovací návyky, které módně vznikají, je dobré poměřovat zdravým rozumem s ohledem na to, kdo jsme a jak fungovala evoluce.

Na druhou stranu, sice nás otravují alergie, ale až na jejich nejagresivnější formu, jako je anafylaktický šok, nás nezabíjejí. Zatímco infekce, které se šířily třeba kvůli nemytým rukám, ano.

Samozřejmě. Hygiena hrála – vedle antibiotik a očkování, která jsou naprosto zásadní – jednu z hlavních rolí v tom, jak se prodloužil náš život. Je třeba hledat balanc. Není to černobílé, ale je dobré se občas zamyslet. Někdy je dobré mít hlad, být unavený, občas zažívat limitní emoce, to nás posiluje při formování našeho mozku a fyziologických funkcí. Zvlášť v dětství je nutné posilovat smysly a imunitní systém co nejrůznějšími podněty – čichovými, hmatovými, chuťovými, protože v určité době sklapne klec a plasticita mozku není taková jako dřív. To je velká výzva pro rodiče malých dětí, aby je co nejvíc zásobovali a chovali se k nim… jako k opičátkům.