Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Pohled do nitra mozečku

Kdo se motá, nemusí být opilý
 |  10. 5. 2004
 |  Vesmír 83, 273, 2004/5

Název mozeček (lat. cerebellum) není jen zdrobnělina mozku, tedy jakýsi nedostatečně narostlý mozek. Je to významná část centrálního nervového systému, která je uložena v zadní jámě lební za prodlouženou míchou a Varolovým mostem. Stejně jako velký mozek je i mozeček rozdělen na dvě hemisféry, má členitou kůru, pod ní bílou hmotu tvořenou nervovými vlákny a v ní ostrůvky šedé hmoty – mozečková jádra (obrázek). Ačkoli je mozeček mnohem menší než přední nebo-li velký mozek, jeho kůra obsahuje více neuronů (v porovnání s kůrou velkého mozku), a navíc je propojen se všemi důležitými mozkovými strukturami i s míchou. Proto se významně podílí na řadě nervových funkcí, dokonce i na těch, které byly dříve přisuzovány výhradně velkému mozku.

Když J. E. Purkyně popsal r. 1837 v kůře mozečku jedny z největších nervových buněk, které od té doby nesou jeho jméno (obrázek), zcela jistě netušil, že právě ony mají nejvíce kontaktů s ostatními neurony a že jednou budou každodenně zmiňovány ve stovkách prací po celém světě.

Řízení pohybu

Již dávno je známa úloha mozečku při řízení hybnosti (motoriky) – jeho vliv na rovnováhu, svalové napětí, koordinaci a přesnost pohybů. Vzpřímené držení těla, pružná lehká chůze a kultivované, přesné, dobře koordinované pohyby jsou známkou nejen správně fungujícího pohybového ústrojí, ale i jeho bezchybné spolupráce se zdravým nervovým systémem. Různé poruchy mozkových funkcí spojené s úbytkem intelektu jsou patrné mimo jiné i na pohybových projevech postižených osob. Ještě zřetelnější jsou pak tyto změny při defektu některé z nervových struktur přímo odpovědných za správnou hybnost. Z mozkových center jde často právě o poruchu mozečku. Ta má za následek postižení hybnosti mozečkovou (cerebelární) ataxií. 1)

Na první pohled je patrná široká, jakoby „námořnická“ chůze s poruchou rovnováhy a pády. Pohyby jsou nesouvislé, rozpadlé na několik stupňů (jednotlivé složky nenavazují plynule). Dalším nepřehlédnutelným příznakem je špatná koordinace jemné motoriky a třes, který se objevuje pouze při cíleném pohybu. S tím souvisí deformované písmo, jež se navíc v průběhu psaní zvětšuje. Projevy mozečkové poruchy koordinace pohybu většina z nás již nejednou viděla a mnozí je zažili na vlastní kůži. Nejčastější příčinou akutního narušení činnosti mozečku je totiž opojení alkoholem. Mozeček řídí načasování pohybů, jejich nastartování a včasné zastavení. Při poruše je začátek i konec pohybu zpožděn a člověk není schopen úkon zdárně zakončit, při pokusu uchopit sklenku nezastaví opilý člověk včas svou ruku, do sklenky strčí a převrhne ji.

Kontrola mentální aktivity

Experimentální a klinická pozorování z posledních let svědčí o tom, že se mozeček podílí rovněž na kognitivních (poznávacích) procesech. Na základě podnětů přicházejících do mozečku jak z těla, tak z ostatních částí mozku vznikají nové pohybové stereotypy v podstatě metodou „pokus–omyl“ a ukládají se v mozečkové paměti. S ohledem na uvedené nálezy lze předpokládat, že podobným způsobem je kontrolována respektive koordinována i mentální aktivita.

Alkohol je nejčastější příčinou dočasného vyřazení mozečkových funkcí. Dlouhodobé a nestřídmé popíjení však může způsobit úbytek neuronů obecně a ten vyústí v trvalou alkoholickou degeneraci mozečku i dalších částí mozku končící demencí. Trvalé postižení mozečku bývá nejčastěji původu degenerativního. Nepatří sice k nejčastějším neurodegenerativním chorobám, nicméně spolu s těmi ostatními představuje závažný medicínský i celospolečenský problém. Výskyt neurodegenerativních onemocnění zejména v civilizovaných zemích stále stoupá a v souvislosti se stárnutím populace lze očekávat jejich další nárůst. Například v České republice trpí některou z neurodegenerativních poruch více než 150 000 lidí. Alzheimerovou chorobou je u nás postiženo asi 130 000 lidí (viz Vesmír 81, 11, 2002/1), Parkinsonovou chorobou trpí více než 10 000 lidí. Způsoby léčby, které má současná medicína k dispozici, mohou jen zmírnit příznaky a zpomalit postup těchto chorob. Zcela vyléčit nebo úplně zastavit je zatím nedokážeme (viz Vesmír 78, 307, 1999/6).

Vrozená neurodegenerace u myší

Protože se neurodegenerativní onemocnění nevyskytují pouze u člověka, mohou být vhodným objektem pro studium mechanizmů těchto chorob laboratorní zvířata. Modelem vrozené neurodegenerace mozečku jsou například mutantní myši typu Lurcher postižené přirozenou mutací genu pro δ2-glutamátový receptor (obrázekobrázek). Nositelem tohoto receptoru jsou Purkyňovy buňky (obrázek), které u postižených heterozygotních 2) jedinců zaniknou. Ubývat začnou už druhý týden po narození (obrázek) a do tří měsíců z kůry mozečku zcela vymizí (obrázekobrázek). Sekundárně 3) zanikne i většina granulárních buněk mozečkové kůry a neuronů dolního olivárního jádra mozkového kmene. Zcela zdraví homozygotní 4) sourozenci mutantů slouží jako kontroly. Poruchy, které u mutantů Lurcher vznikají, lze přisuzovat právě poškození Purkyňových buněk. Tyto buňky jsou totiž jediným výstupem z mozečkové kůry, a když zaniknou, vyřadí ji z funkce (viz rámeček 1 ).

Jestliže se u mutantních myší Lurcher změní δ2-glutamátový receptor Purkyňovy buňky, nahromadí se glutamát v postsynaptickém prostoru a důsledkem nadměrné stimulace je průnik vápníkových iontů (Ca2+) do buňky. To vede ke kaskádě dějů, které končí programovanou smrtí (excitotoxickou apoptózou) Purkyňových buněk.

Detailní představu o průběhu degenerace lze získat neurohistologickým vyšetřením mozečkové tkáně (obrázek - obrázek). V mozečku dva týdny staré mutantní myši typu Lurcher lze nalézt vedle sebe všechna stadia zániku Purkyňových buněk, ale jejich celkový počet je již snížen.

Mikroskopický pohled do nitra mozečku umožňuje posoudit stupeň neurodegenerativního onemocnění, a je tedy vhodnou morfologickou kontrolou při pokusech ovlivnit vývoj postižení. Tento typ výzkumu tak přispívá k pochopení podstaty mechanizmů patologických procesů a možností jejich ovlivnění.

Obrázky

Poznámky

1) Ataxie neznamená ztrátu hybnosti (obrnu, paralýzu), jak je tomu např. v některých případech krvácení do mozku či při poraněních míchy, ale abnormální, chybně a nekoordinovaně prováděné pohyby. Kromě mozečkové ataxie existuje ještě ataxie vestibulární (při poruše ústrojí rovnováhy) a míšní (charakteristická pro tabes dorsalis, což je následek špatně léčené či neléčené syfilis). Mozečková ataxie může být důsledkem dočasného či trvalého postižení mozečku a bývá jeho typickým příznakem.
2) Tj. těch, které mají mutovanou jednu ze dvou kopií genu pro daný znak.
3) To znamená v důsledku ztráty Purkyňových buněk, které byly cílem vzruchů vedených jejich „paralelními“, resp. „šplhavými“ vlákny.
4) Ti, kteří mají obě kopie genu stejné.

PŘENOS VZRUCHU V NERVOVÉM SYSTÉMU

Pro pochopení mechanizmu neurodegenerace je třeba znát základy teorie přenosu vzruchu v nervovém systému (podrobněji viz seriál článků Petra Jirounka O šíření signálů v živých organizmech, první díl – Vesmír 75, 65, 1996). Nervový vzruch představuje informaci šířenou nervovými vlákny z jednoho neuronu na druhý a jeho podstatou je elektrický potenciál. Ten je generován v těle nervové buňky (při uvědomělém pohybu jde o pyramidové buňky v motorické oblasti mozkové kůry) a šíří se pak od ní po nervovém vlákně (axonu) až k místu kontaktu s dalším neuronem (k synapsi). Zde se u převážné části spojení v presynaptické části uvolní biochemicky aktivní látky (mediátory), které v postsynaptické části synapse vyvolají přesunem iontů změnu membránového potenciálu, a tím opět vytvoří nervový vzruch. Ten se šíří po dostředivě vedoucích výběžcích (dendritech) směrem do další buňky. Axon tohoto neuronu může končit opět synapsí na dalších neuronech (nebo také na nervosvalové ploténce, která je zvláštním druhem synapse). Synapse jsou tedy důležité pro přenos a usměrnění vzruchu. Mimo to jsou také nezbytné k udržení rovnováhy dvou základních dějů v mozku – podráždění a útlumu. Pro tento účel existují mediátory excitační (dráždivé), např. glutamát, a mediátory inhibiční (tlumivé), jako je gama-aminomáselná kyselina (GABA). Ty pak působí na příslušné synaptické receptory, a tím ovlivňují aktivitu synapse.

Ke stažení

O autorech

Jan Cendelín

Vladimíra Štenglová

František Vožeh

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné