Aktuální číslo:

2018/10

Téma měsíce:

Navigace

Stres – to nie je len adrenalín v krvi

Nové poznatky o stresových bielkovinách
 |  5. 5. 1994
 |  Vesmír 73, 256, 1994/5

Slovo „stres“ sa stalo súčasťou hovorovej reči i novinárskeho žargónu a používa sa dosť nepresne jednak na označenie rôznych záťažových situácií, jednak na odozvu organizmu na ne. Pojem stres zaviedol do odbornej literatúry Hans Selye, rodák z Komárna, ktorý študoval medicínu na Karlovej univerzite v Prahe a skončil ako svetoznámy endokrinológ v Kanade. Na pozadí narastajúcich nacionálnych treníc je národnosť Hansa Selyho relatívna: ak jeho koncepcia stresu získa všeobecné uznanie, Maďari ho označia za Maďara a Slováci za Slováka; ak bude jeho koncepcia zavrhnutá, Maďari povedia, že bol Slovák a Slováci, že bol maďarský Žid. V každom prípade hlavne zásluhou prof. Selyeho zostáva jeho poznatok, že na najrôznejšie záťažové situácie odpovedá organizmus súborom rovnakých alebo vežmi podobných reakcií. Zvada so šéfom, infekcia, popálenie, strach pred skúškou, úraz, pobyt v chladnom prostredí a mnohé ďalšie záťažové situácie vyvolávajú odozvu, ktorú Selye nazval všeobecným adaptačným syndrómom. Laická verejnosť stotožňuje túto odozvu s vyplavením adrenalínu z nadobličiek do krvného obehu a následným zrýchlením činnosti srdca a zvýšením krvného tlaku. Stresová odozva je v skutočnosti oveža zložitejšia a jej rozborom sa zaoberajú tisícky publikácií. V Čechách vyšla kvalitná monografia o strese z pera prof. Schreibera a spolupracovníkov 1).

Schéma zhrňuje súčasné poznatky o stresovej odozve. Dodnes tajomná oblasť na spodine mozgu nazvaná hypotalamus začne produkovať v záťažovej situácii bielkovinu CRH (Corticotropin Releasing Hormone). CRH v mozgovom podväzku – hypofýze uvožní vežkú molekulu proopiomelanokortínu, zloženú z takmer 300 aminokyselín. Táto bielkovina sa rozštiepi na niekožko hormónov bielkovinovej povahy, o.i. na ACTH a β-endorfín. ACTH (adrenokortikotropný hormón) aktivuje kôru nadobličiek a uvožňuje z nej hormóny štruktúrou podobné cholesterolu (kortikoidy). β-endorfín, nazývaný tiež vnútorný opiát, hrá dôležitú úlohu v boji proti bolesti. Mozog v stresovej situácii vyšle nervovým systémom signál aj pre dreň nadobličiek, z ktorej sa uvožní adrenalín a noradrenalín. Účinok týchto hormónov, súborne nazývaných katecholamíny, je okamžitý a dramatický (zvýšenie tepu a krvného tlaku a uvožnenie zdrojov energie do krvného obehu, Vesmír 72, 490, 1993/9). Pri mnohých záťažových situáciách, napríklad pri infekciách, poraneniach a zápaloch, sa aktivujú aj makrofágy. Tento druh bielych krviniek fagocytuje („požiera“) mikróby, a produkuje ďalšiu bielkovinu hormonálnej povahy, interleukín 1, ktorá má významnú úlohu pri aktivácii imunitných systémov. Je zrejmé, že v odozve hormonálneho systému na stresový podnet majú centrálne postavenie hormóny bielkovinovej povahy.

Už pred 30 rokmi sa pozorovalo, že všetky bunky, počnúc jednoduchou baktériou a končiac zložitým neurónom, reagujú na zvýšenú teplotu tvorbou ďalšieho druhu bielkovín, nazvaných stresové bielkoviny 2). Neskôr sa ukázalo, že aj celý rad ďalších faktorov, napr. ťažké kovy a organické toxické látky, vyvoláva rovnakú odozvu. Stresové bielkoviny vznikajú v poranených bunkách kultivovaných v skúmavke, v bunkách ovocných mušiek vystavených vysokej teplote, v tkanivách detí s horúčkou, v orgánoch žudí po infarkte a u onkologických pacientov liečených chemoterapeutikami. Takáto univerzálna odpoveď na vežmi rozmanité stresové situácie predstavuje asi základný ochranný mechanizmus živej bunky. Gény, ktoré kódujú tvorbu stresových bielkovín sú na viac ako 50 % identické v baktériách, kvasinkách i v ovocnej muške – Drosofile. Stresové bielkoviny boli pravdepodobne v priebehu evolúcie zakonzervované a vo všetkých organizmoch majú podobné biologicky zásadne významné úlohy.

Jeden druh stresových bielkovín (viz Vesmír 71, 368, 1992/7) nazvaných hsp 60 a hsp 70 (heat-shock proteins) hrá kĺúčovú úlohu pri „dospievaní“ bielkovinových makromolekúl. V r. 1972 získal Christian B. Anfisen Nobelovu cenu za model samousporiadúvania bielkovinových reťazcov. Podža jeho predstavy diktuje tento proces skladania polypeptidických reťazcov výlučne poradie aminokyselín: hydrofóbne, vo vode nerozpustné aminokyseliny, sa ukladajú do vnútra bielkovinovej molekuly. Na druhej strane vo vode rozpustné – hydrofilné – aminokyseliny sa vo vodnom prostredí bunky ukladajú na povrchu proteínovej molekuly. V súčasnosti sa však mnohí autori domnievajú, že takýto termodynamický model zjednodušuje skutočnú situáciu a pri skladaní bielkovinových reťazcov hrajú dôležitú úlohu stresové bielkoviny (obrázek). Pri samoukladaní proteínového reťazca podža termodynamických zákonov môžu nastáť aj omyly, pri ktorých vznikajú biologicky nefunkčné molekuly. Stresové bielkoviny po spojení s “nedospelým“ proteínovým reťazcom pôsobia ako matrica a usporiadajú ho rýchle a presne do žiadúceho, biologicky funkčného tvaru. Preto sa pre ne začína používať názov „molekulárne gardedámy“ 3).

Iný druh stresových bielkovín je dôležitý pre nasmerovanie informácie prenášanej steroidnými hormónmi, ktoré sa uvožňujú pri strese z kôry nadobličiek (obrázek) i tiež z pohlavných žliaz. V cytoplazme buniek cicavcov sa nachádza dôležitá skupina bielkovín - receptorov steroidných hormónov. Keď steroidný hormón, uvožnený pri strese, prenikne do vnútra bunky, naviaže sa tu na svoj špecifický receptor (obrázek). Receptor tým získa schopnosť naviazať sa na deoxyribonukleovú kyselinu v bunkovom jadre, čím ovplyvní expresiu určitých génov. Dlho sa nevedelo, ako udržuje bunka steroidné receptory v neaktívnom stave. Ukázalo sa, že jedna skupina stresových bielkovín (hsp 90) sa viaže na steroidné receptory, a tým znemožňuje ich interakciu s DNK. Až keď do bunky vnikne steroidný hormón, stresová bielkovina sa od receptora uvožní a receptor môže ovplyvniť funkciu DNA v bunkovom jadre (obrázek, vľavo dolu).

Výskum stresových bielkovín sa prudko rozvíja a objavili sa prvé správy o tom, že jeho výsledky budú cenné aj pri liečbe niektorých ochorení. Zistilo sa napr., že ak bunky srdcového svalu produkujú vežké množstvo stresových bielkovín, lepšie odolávajú nedostatku kyslíku pri infarkte. Uvažuje sa preto o možnosti zvýšenia hladiny stresových bielkovín určitými farmakami, aby sa v takejto kritickej situácii zvýšila odolnosť srdcového svalu. Sžubné sú aj prvé výsledky poukazujúce na význam stresových bielkovín pri ovplyvňovaní imunitných procesov.

Poznámky

LITERATURA
1) V. Schreiber a spol.: Stres. Avicenum, Praha 1985
2) W. J. Welch: How cells respond to stress. Scientific American 268, č. 5, s. 34-41, 1993
3) R. J. Ellis, S. M. van der Vies: Molecular Chaperones. Ann. Rev. Biochem. 60, s. 321-347, 1991

O autorovi

Emil Ginter

RNDr. Emil Ginter, DrSc., (*1931) vyštudoval biochémiu na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave. V Ústave výživy a Ústave preventívnej a klinickej medicíny v Bratislave sa zaoberal úlohou antioxidantov v prevencii aterosklerózy.

Doporučujeme

Vlaštovka extrémista

Vlaštovka extrémista

Jaroslav Cepák, Petr Klvaňa  |  10. 10. 2018
Díky satelitní telemetrii se podařilo odhalit vpravdě neuvěřitelné výkony některých ptačích druhů. Nejznámějším je zřejmě osmidenní nonstop let...
Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Staří mořeplavci prý určovali polohu své lodi podle hvězd. Tato rozšířená romantická představa je ale nesprávná. Metoda astronavigace nikdy nebyla...
Jak se neztratit na moři

Jak se neztratit na moři

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Dle znamenitého pozorování Slunce a Měsíce shledávám naši zeměpisnou délku 178° 18' 30" západně od Greenwiche. Zeměpisná délka dle logu je 175°...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné