Nervové buňky se mezi sebou dorozumívají zvláštní řečí - chemickými látkami. Stejnými látkami dávají rozkazy svalům, žlázám, srdci a jiným orgánům. Už ve dvacátých a třicátých letech vědci v Rakousku a Anglii objevili, že přenos povelů z nervů na srdce a svaly zprostředkovává chemická látka, která se jmenuje acetylcholin.
ČTYŘICET LET PRÁCE
Studiu acetylcholinu věnoval docent Tuček skoro čtyřicet let. Objevil mnoho důležitých poznatků o jeho tvorbě a skladování v nervových buňkách, o jeho uvolňování, působení na srdeční, nervové a jiné buňky. Přitom se ukázalo, že existují chemické látky, které dokáží zvýšit citlivost buněk vůči acetylcholinu a molekulám, které se mu podobají. Letos dostal za tento výzkum MUDr. Tuček jednu z výročních cen Akademie věd.
Mozek každého člověka obsahuje na dvacet miliard nervových buněk, které spolu neustále hovoří pomocí mnoha chemických sloučenin - ale těch nejdůležitějších je méně než deset. Většina komunikací probíhá ve specializovaných místech, kde se k sobě přikládá výběžek jedné nervové buňky, která informaci vysílá, a druhé buňky, která informaci přijímá. Těmto kontaktům mezi nervovými buňkami se říká synapse. Přenos informace obstarávají signální molekuly, které vědci označují jako synaptické mediátory.
MILIARDY NERVOVÝCH SPOJENÍ
Průměrná nervová buňka tvoří synapse se 2000 jinými nervovými buňkami. Není snadné představit si ohromné číslo, které vyjadřuje celkový počet synapsí v mozku.
Biochemici, fyziologové a farmakologové se snaží synapse nejen poznávat, ale i ovlivňovat. už zjistili, z čeho se synaptické mediátory vyrábějí, která nervová buňka jaký mediátor používá, jak se mediátory po použití odstraňují a hlavně - na kterou bílkovinu na povrchu cílové buňky ten který mediátor působí. Tyto bílkoviny označují odborníci jako receptory. Každá nervová buňky má receptory pro několik mediátorů, ale žádná je nemá pro všechny. různé nervové buňky se mezi sebou liší jak tím, jaké chemické povely na jaký mediátor vysílají, tak tím, jaké chemické povely jsou schopny přijmout.
LÉČBA KLAMEM
"Synaptické receptory můžeme oklamat," upozorňuje docent Tuček. "Receptor začíná být aktivní, když na něho působí mediátor ze sousední buňky. Nepozná však, když k němu místo mediátoru pošleme látku podobnou, která vůbec nepředstavuje povel od souseda, ale přichází z velké vzdálenosti - jako lék předepsaný lékařem."
Toho se dá využít, když vědci chtějí nahradit nebo napodobit povel, který by měly dát nervové buňky, ale který z nějakého důvodu buď nedávají, nebo dávají nepřiměřeně slabě. Například u pacienta, který trpí bronchiálním astmatem, se při záchvatu zužují dýchací cesty, protože se zkracují hladké svaly. Mohl by je rozšířit noradrenalin - mediátor uvolňovaný z nervových vláken. Lékař jej může nahradit lékem. Dá pacientovi sprej s isoprenalinem, který se noradrenalinu podobá, a pacient jej při dýchacích potížích vdechuje. Receptory pro noradrenalin se aktivují a hladké svaly v dýchacích cestách se uvolní.
LÁKAVĚJŠÍ NÁHRADA
Druhá cesta k oklamání receptoru spočívá v tom, že lékaři působí na receptor látkou, která se mediátoru podobá jenom vzdáleně, nemá žádný účinek, ale je pro receptor přitažlivá. Taková látka se na receptor dychtivě váže a tím překáží mediátoru a nedovoluje mu, aby receptor zaktivoval.
Opět příklad. Při ledvinové kolice písek v moči dráždí močovod natolik, že se sevře a přestává být průchodný. Ve stěně močovodu se uvolnil acetylcholin, který na povrchu buněk hladkých svalů probudil příslušné receptory. Když lékař podá postiženému atropin, svaly močovodu se uvolní a bolest ustoupí. Třebaže atropin se acetylcholinu jenom podobá, receptory ho mají mnohem raději než původní mediátor. Ovšem atropin má i vedlejší účinky - člověku se přestávají tvořit sliny a vysychá mu v ústech, zrychluje se jeho srdeční tep, zhoršuje se vidění, větší dávky působí nepříznivě na mozek.
Farmakologové proto sní o nalezení látek, které by blokovaly činnost pouze vybraných receptorů a působily by jenom v určitém orgánu nebo by měnily jedinou funkci.
OVLIVŇOVÁNÍ RECEPTORŮ
"Přímé nebo zprostředkované působení na receptory je pilířem dnešní farmakologie. Vychází z něho spousta léků, pro nervovou soustavu snad většina," pokračuje doktor Tuček. "Vidíme to třeba při léčbě vzácné, ale těžké svalové slabosti nazývané myasthenia gravis."
Tuto chorobu způsobuje samo tělo pacienta, jehož imunitní systém po nějakém vadném signálu ničí receptory pro acetylcholin ve svalech. Když potom motorické nervy uvolňují acetylcholin a tím dávají pokyny k pohybu, tento mediátor už působí chabě, protože zůstalo zachováno příliš málo receptorů. Účinek uvolněného acetylcholinu se dá zvětšit zpomalením jeho rozkladu.
Acetylcholin se ničí enzymem cholinesterázou, a ten vědci umějí utlumit. K léčbě použijí podobných látek, které slouží jako jedy proti hmyzu, anebo které donedávna byly v arzenálech chemických zbraní jako takzvané organofosfáty. Po jejich podání se zbylé receptory ve svalech více aktivují a pacient se po několik hodin lépe pohybuje.
Nedostatek acetylcholinu v mozkové kůře hraje velkou úlohu při Alzheimerově chorobě. Pacientům postiženým tímto degenerativním onemocněním totiž z neznámých důvodů umírají nervové buňky, které vyrábějí v mozkové kůře acetylcholin. Cestu k léčení hledají vědci v několika směrech. Zvláště důležité jsou pokusy, při kterých podporují rozvoj buněk vytvářejících acetylcholin, zvyšování jeho syntézy a naopak zpomalování jeho rozkladu. Anebo mohou nahradit působení acetylcholinu léky se stejným účinkem, které mají opět oklamat receptory.
Léčba schizofrenie, deprese a dalších duševních chorob je z největší části založena na zásazích do přenosu signálů mezi nervovými buňkami a uvnitř buněk.
OBJEV ZVYŠOVÁNÍ CITLIVOSTI
Stanislav Tuček se pokoušel po mnoho let odpovědět hlavně na tři otázky: Z čeho se acetylcholin v mozku syntetizuje? Jaké enzymy se na tomto procesu podílejí? Jak se acetylcholin z nervového zakončení uvolňuje a jak bychom mohli jeho syntézu a jeho uvolňování zvyšovat a snižovat? O poznatky o řízení syntézy acetylcholinu, které získal spolu se svými kolegy, se opírají současné pokusy o jeho zvýšení v mozku pacientů s Alzheimerovou chorobou.
V posledních letech se doktor Tuček nejvíc zajímá o činnost receptorů, na které acetylcholin působí. Patrně nejdůležitější poznatek zní takto: "Našli jsme látky, které zvyšují citlivost acetylcholinových receptorů vůči lékům, které na ně působí, i vůči acetylcholinu samému. Tyto látky nepůsobí nijak převratně, zvýšení citlivosti je malé, ale důležité je, že takové zvýšení vůbec je možné, že tento přístup funguje."
HLEDÁNÍ SILNĚJŠÍCH LÉKŮ
Studie Tučka a jeho spolupracovníků v pražském Fyziologickém ústavu otevřela cestu k vývoji nového typu léků, které budou zvyšovat citlivost acetylcholinových receptorů v membránách nervových, srdečních a jiných buněk. Zatím to však jsou jenom úvodní poznatky. Odhalili a popsali nový mechanismus, ale látky, které by měly na jeho základě léčit, by musely být stokrát účinnější než ty, které jsou zatím k dispozici.
Vyhledání takových látek může být nad síly českých pracovišť. Tento úkol spíše zvládnou velké farmaceutické koncerny, pro které není problémem otestovat několik desítek tisíců sloučenin a nalézt mezi nimi ty nejvhodnější. Vývoj nového léku trvá osm až deset let a přijde až na půl miliardy dolarů. Tučkovy studie jsou tedy vkladem do celosvětové studnice poznání, z něhož mohou mít užitek všichni.
ČTYŘICET LET PRÁCE
Studiu acetylcholinu věnoval docent Tuček skoro čtyřicet let. Objevil mnoho důležitých poznatků o jeho tvorbě a skladování v nervových buňkách, o jeho uvolňování, působení na srdeční, nervové a jiné buňky. Přitom se ukázalo, že existují chemické látky, které dokáží zvýšit citlivost buněk vůči acetylcholinu a molekulám, které se mu podobají. Letos dostal za tento výzkum MUDr. Tuček jednu z výročních cen Akademie věd.
Mozek každého člověka obsahuje na dvacet miliard nervových buněk, které spolu neustále hovoří pomocí mnoha chemických sloučenin - ale těch nejdůležitějších je méně než deset. Většina komunikací probíhá ve specializovaných místech, kde se k sobě přikládá výběžek jedné nervové buňky, která informaci vysílá, a druhé buňky, která informaci přijímá. Těmto kontaktům mezi nervovými buňkami se říká synapse. Přenos informace obstarávají signální molekuly, které vědci označují jako synaptické mediátory.
MILIARDY NERVOVÝCH SPOJENÍ
Průměrná nervová buňka tvoří synapse se 2000 jinými nervovými buňkami. Není snadné představit si ohromné číslo, které vyjadřuje celkový počet synapsí v mozku.
Biochemici, fyziologové a farmakologové se snaží synapse nejen poznávat, ale i ovlivňovat. už zjistili, z čeho se synaptické mediátory vyrábějí, která nervová buňka jaký mediátor používá, jak se mediátory po použití odstraňují a hlavně - na kterou bílkovinu na povrchu cílové buňky ten který mediátor působí. Tyto bílkoviny označují odborníci jako receptory. Každá nervová buňky má receptory pro několik mediátorů, ale žádná je nemá pro všechny. různé nervové buňky se mezi sebou liší jak tím, jaké chemické povely na jaký mediátor vysílají, tak tím, jaké chemické povely jsou schopny přijmout.
LÉČBA KLAMEM
"Synaptické receptory můžeme oklamat," upozorňuje docent Tuček. "Receptor začíná být aktivní, když na něho působí mediátor ze sousední buňky. Nepozná však, když k němu místo mediátoru pošleme látku podobnou, která vůbec nepředstavuje povel od souseda, ale přichází z velké vzdálenosti - jako lék předepsaný lékařem."
Toho se dá využít, když vědci chtějí nahradit nebo napodobit povel, který by měly dát nervové buňky, ale který z nějakého důvodu buď nedávají, nebo dávají nepřiměřeně slabě. Například u pacienta, který trpí bronchiálním astmatem, se při záchvatu zužují dýchací cesty, protože se zkracují hladké svaly. Mohl by je rozšířit noradrenalin - mediátor uvolňovaný z nervových vláken. Lékař jej může nahradit lékem. Dá pacientovi sprej s isoprenalinem, který se noradrenalinu podobá, a pacient jej při dýchacích potížích vdechuje. Receptory pro noradrenalin se aktivují a hladké svaly v dýchacích cestách se uvolní.
LÁKAVĚJŠÍ NÁHRADA
Druhá cesta k oklamání receptoru spočívá v tom, že lékaři působí na receptor látkou, která se mediátoru podobá jenom vzdáleně, nemá žádný účinek, ale je pro receptor přitažlivá. Taková látka se na receptor dychtivě váže a tím překáží mediátoru a nedovoluje mu, aby receptor zaktivoval.
Opět příklad. Při ledvinové kolice písek v moči dráždí močovod natolik, že se sevře a přestává být průchodný. Ve stěně močovodu se uvolnil acetylcholin, který na povrchu buněk hladkých svalů probudil příslušné receptory. Když lékař podá postiženému atropin, svaly močovodu se uvolní a bolest ustoupí. Třebaže atropin se acetylcholinu jenom podobá, receptory ho mají mnohem raději než původní mediátor. Ovšem atropin má i vedlejší účinky - člověku se přestávají tvořit sliny a vysychá mu v ústech, zrychluje se jeho srdeční tep, zhoršuje se vidění, větší dávky působí nepříznivě na mozek.
Farmakologové proto sní o nalezení látek, které by blokovaly činnost pouze vybraných receptorů a působily by jenom v určitém orgánu nebo by měnily jedinou funkci.
OVLIVŇOVÁNÍ RECEPTORŮ
"Přímé nebo zprostředkované působení na receptory je pilířem dnešní farmakologie. Vychází z něho spousta léků, pro nervovou soustavu snad většina," pokračuje doktor Tuček. "Vidíme to třeba při léčbě vzácné, ale těžké svalové slabosti nazývané myasthenia gravis."
Tuto chorobu způsobuje samo tělo pacienta, jehož imunitní systém po nějakém vadném signálu ničí receptory pro acetylcholin ve svalech. Když potom motorické nervy uvolňují acetylcholin a tím dávají pokyny k pohybu, tento mediátor už působí chabě, protože zůstalo zachováno příliš málo receptorů. Účinek uvolněného acetylcholinu se dá zvětšit zpomalením jeho rozkladu.
Acetylcholin se ničí enzymem cholinesterázou, a ten vědci umějí utlumit. K léčbě použijí podobných látek, které slouží jako jedy proti hmyzu, anebo které donedávna byly v arzenálech chemických zbraní jako takzvané organofosfáty. Po jejich podání se zbylé receptory ve svalech více aktivují a pacient se po několik hodin lépe pohybuje.
Nedostatek acetylcholinu v mozkové kůře hraje velkou úlohu při Alzheimerově chorobě. Pacientům postiženým tímto degenerativním onemocněním totiž z neznámých důvodů umírají nervové buňky, které vyrábějí v mozkové kůře acetylcholin. Cestu k léčení hledají vědci v několika směrech. Zvláště důležité jsou pokusy, při kterých podporují rozvoj buněk vytvářejících acetylcholin, zvyšování jeho syntézy a naopak zpomalování jeho rozkladu. Anebo mohou nahradit působení acetylcholinu léky se stejným účinkem, které mají opět oklamat receptory.
Léčba schizofrenie, deprese a dalších duševních chorob je z největší části založena na zásazích do přenosu signálů mezi nervovými buňkami a uvnitř buněk.
OBJEV ZVYŠOVÁNÍ CITLIVOSTI
Stanislav Tuček se pokoušel po mnoho let odpovědět hlavně na tři otázky: Z čeho se acetylcholin v mozku syntetizuje? Jaké enzymy se na tomto procesu podílejí? Jak se acetylcholin z nervového zakončení uvolňuje a jak bychom mohli jeho syntézu a jeho uvolňování zvyšovat a snižovat? O poznatky o řízení syntézy acetylcholinu, které získal spolu se svými kolegy, se opírají současné pokusy o jeho zvýšení v mozku pacientů s Alzheimerovou chorobou.
V posledních letech se doktor Tuček nejvíc zajímá o činnost receptorů, na které acetylcholin působí. Patrně nejdůležitější poznatek zní takto: "Našli jsme látky, které zvyšují citlivost acetylcholinových receptorů vůči lékům, které na ně působí, i vůči acetylcholinu samému. Tyto látky nepůsobí nijak převratně, zvýšení citlivosti je malé, ale důležité je, že takové zvýšení vůbec je možné, že tento přístup funguje."
HLEDÁNÍ SILNĚJŠÍCH LÉKŮ
Studie Tučka a jeho spolupracovníků v pražském Fyziologickém ústavu otevřela cestu k vývoji nového typu léků, které budou zvyšovat citlivost acetylcholinových receptorů v membránách nervových, srdečních a jiných buněk. Zatím to však jsou jenom úvodní poznatky. Odhalili a popsali nový mechanismus, ale látky, které by měly na jeho základě léčit, by musely být stokrát účinnější než ty, které jsou zatím k dispozici.
Vyhledání takových látek může být nad síly českých pracovišť. Tento úkol spíše zvládnou velké farmaceutické koncerny, pro které není problémem otestovat několik desítek tisíců sloučenin a nalézt mezi nimi ty nejvhodnější. Vývoj nového léku trvá osm až deset let a přijde až na půl miliardy dolarů. Tučkovy studie jsou tedy vkladem do celosvětové studnice poznání, z něhož mohou mít užitek všichni.
 Nervové buňky se mezi sebou dorozumívají prostřednictvím řeči chemických látek. |
