Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Krize identity

Chimérizmus, mikrochimérizmus a trogocytóza
 |  14. 2. 2008
 |  Vesmír 87, 84, 2008/2

„To není pravda, já jsem přeci já a ne někdo cizí!“ Výkřik, který je možno slyšet stále častěji po výsledcích forenzních a prenatálních testů. To, že matka je vždy jistá nebo že skutečným biologickým otcem musí nutně být bytost, která jediná byla kromě matky fyzicky přítomná během oplození, již nemusí platit vždy.

Je to vůbec možné? Pokud ano, je to časté?

A je to vůbec normální? Na všechny tyto otázky je překvapivě jednoznačná odpověď: ano. Dnes se stále častěji ukazuje, že během ontogeneze živočichů s vnitřním oplozením a alespoň několikadenním vnitřním vývojem velice často dochází ke vzniku chimér s nejrůznějšími poměry příspěvků od jednotlivých „dárců“ buněk. Jevy s tím spojené jsou samozřejmě vděčným tématem sdělovacích prostředků libujících si v tajemnu, morbidnu či nenormálnu. Lidské chiméry se již vyskytly v amerických televizních seriálech, jako jsou např. CSI (Crime scene investigations) nebo Dr. House. Na západ od našich hranic bylo medializováno několik exemplárních kauz (viz rámeček „Příklady ze života“ 1 ). Zvědavost je zcela opodstatněná. Jde totiž o jevy, které jsou intimně spojeny s naší přirozeností chápat sebe sama jako homogenní jednotku, definovatelnou již od dob J. E. Purkyně, T. Schwanna a M. J. Schleidena jako soubor buněk diferencovaných ze zygoty vzniklé oplozením jednoho vajíčka a jedné spermie.

Zdrojů pro vznik různých chimér je dost

Chimérizmus je složitý jev, protože zdrojů pro vznik různých typů chimér je řada. Všeobecně známá jsou siamská dvojčata, kde je vše jasné – během časné ontogeneze došlo k většímu nebo menšímu propojení dvou vyvíjejících se embryí, která se v tomto stavu dožila porodu. Záleží na tom, jak jsou na sebe napojeny vnitřní orgány, respektive jak snadné je jejich chirurgické oddělení. Variantou tohoto jevu je situace, kdy se zakrnělé dvojče nalézá uvnitř dítěte napohled víceméně normálního.

Hůře pochopitelná je situace, kdy se na základě analýzy krevních buněk žena doví, že není ženou, ale mužem (neboť všechny její bílé krvinky obsahují chromozom Y). Analýza epitelu ústní dutiny ji pak při přetestování utvrdí v tom, co dobře ví – že je normální ženou (jen s tou malou odlišností, že její krvetvorba je kompletně mužského původu, přičemž zdrojem krvetvorné tkáně jsou buňky pocházející z jejího bratra-dvojčete, které osídlily její tělo a diferencovaly se v něm). Zmíněný jev se může týkat nejrůznějších tkání – včetně té, která dává vzniknout germinální linii. Důsledkem této situace je, že žena produkuje vajíčka geneticky shodná se svou sestrou. Pokud si myslíte, že můžete být v klidu, neboť nejste z dvojčat, nebo dokonce jste jedináček, pak to není pravda. Dnes již je velice dobře doložen fenomén „zmizelého dvojčete“. Díky pokroku časných ultrazvukových metod víme, že je počato třikrát až šestkrát více dvojčat, než se jich skutečně narodí, a to se všemi důsledky, které to může mít pro vznik chimér. Navíc jsou embrya osidlována mateřskými buňkami, jež jsou v nich schopny dlouhodobě přežívat.

Cizí buňky v našem těle

Z uvedených faktů by vyplývalo, že ačkoli jsme chimérou, jsme aspoň poměrně geneticky homogenní, neboť zdrojem veškeré genetické informace je biologická matka (či její sestra, narozená nebo nenarozená) a biologický otec (či jeho bratr, opět narozený nebo nenarozený). Stručně řečeno – všechny geny zůstávají v rodině.

Ani to ale nemusí být pravda. Vzhledem k možnosti dvojího oplodnění, kdy počatá dvojvaječná embrya mají dva otce, může být vše komplikovanější. Kdo si myslí, že jde o zcela výjimečnou situaci (omezenou pouze na mytické blížence Castora a Polluxe, kteří se jako dvojvaječná dvojčata narodili Ledě a měli za otce Tyndarea a Dia), bude asi překvapen, když se doví, že počet těchto případů u dvojvaječných dvojčat (jejichž původ je řešen v USA před paternitními spory) činí 2,4 %.

Dalším zdrojem cizích buněk v našich tělech jsou např. krevní transfuze (frakce takto přenesených buněk je schopna dlouhodobě přežívat v „hostiteli“), někteří jsou opraveni pomocí transplantátu, z něhož opět mohou vycestovat pluripotentní buňky a diferencovat se na odlišném místě těla. V několika vzácných případech bylo dokonce pomocí transplantátu (např. ledvin) přeneseno rakovinné bujení. Velice vzácně se může v těle uchytit populace buněk z jiného těla i jiným způsobem. Jsou popsány případy, kdy se chirurg „nakazil rakovinou“, protože se při operaci řízl. Mnohem běžnější jsou podobné případy bez zásahu lékaře a jinde než u člověka – nádorové buňky může přenášet pes nebo třeba ďábel tasmánský (viz Vesmír 84, 315, 2005/6).

Fetální mikrochimérizmus

Variací na téma integrace buněk pocházejících z jiného organizmu je fetální mikrochimérizmus. Zmínil jsem již přesuny buněčných populací mezi embryii in utero a z matky do embrya. Zcela pravidelně (u myši bylo prokázáno, že při každé březosti) dochází k osidlování matky buňkami vyvíjejícího se embrya. Kuriózní je, že jde o buňky, které jsou schopny se v novém prostředí diferencovat a přežít několik let (u člověka bylo prokázáno přežívání i déle než 40 let). „Promořenost“ matky buňkami fetálního původu může mít v jejím těle velice zajímavé projevy, včetně imunologických, což je nasnadě. 1)

Dalším zdrojem genetické různorodosti v našem těle jsou samozřejmě všichni naši paraziti a komenzálové, kteří jsou schopni vnášet své geny do našich buněk. Tak vznikají mutace, chromozomální translokace, aneuploidie (stavy, kdy v buňkách není celočíselný násobek sady chromozomů), aktivace endogenních retrovirů aj. Mírně přehnáno, nalézt v něm dvě buňky s identickým genomem můze být poměrně složité (nezapomeňme – kromě již zmíněného – na nevyzpytatelně se zkracující telomery a rychle mutující mitochondriální DNA).

Podobným zásahem do naší zažité představy o řádu věcí na jiné úrovni, a to buněčné, je trogocytóza. Je logické předpokládat, že buňka je složena jen z makromolekul, které si sama vytvořila, nasyntetizovala a upravila, snad jen s dočasnou výjimkou endocytovaného materiálu, který stejně čeká na degradaci a podobně jako obsah žaludku a střev se do vlastního těla jaksi nepočítá. V posledních několika letech se však ukazuje, že předávání kusů membrány, jednotlivých proteinů, nebo dokonce organel (melanozomů, mitochondrií) není žádnou výjimkou. Tato promiskuitní povaha organel a makromolekul v mnohobuněčném organizmu přináší nový náhled na řadu jevů, které jinak nebylo snadné vysvětlit. Není překvapivé, že největší množství příkladů funkčních projevů trogocytózy je v imunologii, kde se řada buněk specializuje na vytváření pevných, ale jen dočasných kontaktů. Prokazatelně si tyto buňky (např. T-lymfocyty nebo „přirození zabíječi“ NK-buňky) na své plazmatické membráně odnášejí z cílové buňky membránovou „záplatu“ složenou z cizích fosfolipidů a bílkovin. 2)

Spíše pravidlo než výjimka

Pro zmíněné jevy je samozřejmě důležitým rysem jejich četnost a trvalost. Jak bylo zmíněno několikrát, zdá se, že spíše pravidlem než výjimkou je všechno, co jsem uvedl (kromě vzniku a narození siamských dvojčat). Velice citlivé metody molekulární biologie a detekce ukazují, že buňky během vývoje v děloze cestují mezi všemi partnery, diferencují se do nejrůznějších tkání a v hostitelském těle přebývají mnoho let. Takto získaný mikrochimérizmus může být v konkrétní tkáni i několikaprocentní. Podobné je to pro buňky získané při transfuzi nebo transplantaci. Pro výměny makromolekul mezi jednotlivými buňkami platí podobné konstatování – jen s tím omezením, že stabilita buněčných chimér je dána rychlostí metabolického obratu makromolekul, kromě těch, které jsou replikovány do identických kopií (např. DNA přenesené mitochondrie). Vzhledem k tomu, že metabolický obrat (odbourávání a opětná syntéza) proteinů je nejčastěji v řádu minut a hodin, vzácně dnů, je buněčný chimérizmus ve s srovnání s mikrochimérizmem jevem efemerním.

V našich tělech a buňkách se děje spousta úžasných věcí, o nichž jsme ještě před několika lety buď neměli ani tušení, nebo jsme je považovali za raritu. V tom se skrývá naděje, že spoustu fascinujících věcí dosud neznáme a můžeme být ještě mnohokrát pořádně překvapeni.

Literatura

England Journal of Medicine, content.nejm.org/cgi/content/short/346/20/1... >

Poznámky

1) Tématu fetálního mikrochimérizmu bude věnován článek v některém z následujících čísel Vesmíru.
2) Trogocytóze bude věnován samostatný článek v některém z následujících čísel Vesmíru.

PŘÍKLADY ZE ŽIVOTA


  • R. 1998 Karen Keeganová, 52letá bostonská učitelka, potřebovala transplantaci ledvin a její tři dospělí synové byli jako potenciální dárci testováni v genech pro tkáňovou kompatibilitu. K své hrůze se Karen dověděla, že dle výsledků testu DNA nemůže být biologickou matkou dvou ze tří svých synů. Naštěstí její skutečné mateřství nikdo nezpochybnil a z jejího případu se stal precedens. U Karen byl prokázán chimérizmus a pohlavní orgány odlišného původu než zbytek těla. Karen měla chimérní vaječníky schopné ovulovat dva typy vajíček – s jejím vlastním genomem a s genomem její nenarozené sestry.

  • R. 2002 Lydia Fairchildová, 26letá matka v domácnosti, která měla se svým partnerem Jamiem Townsendem dvě děti, čekala třetí, ale s partnerem se rozešli. Proto Lydie požádala o státní podporu v mateřství. Příslušný úředník ji rutinně požádal o vzorky DNA, aby prokázala, že ona, děti a Jamie jsou navzájem příbuzní. Výsledky se zdály být úplně zmatené. Prokázaly totiž, že Jamie je otcem všech dětí, ale jednoznačně vyloučily, že by Lydie byla jejich matkou. Lydie nevěřila svým očím, ale další dva nezávislé testy dopadly stejně. Poněvadž se Lydii nedařilo prokázat, že její děti jsou skutečně její, byly odňaty z její péče. A aby neštěstí nebylo málo, byla navíc pohnána před soud pro podvod. Soudce ji nařkl, že chce zneužít sociální systém a obohatit se pomocí podstrčených dětí. Jako hlavní důkaz byl použit vzorek DNA (záznamy o porodech a fotografický rodinný archiv byly označeny za irelevantní). Ve čtvrtém měsíci těhotenství se Lydii zhroutil svět. Vše se vyřešilo až díky právníku specializovanému na paternitní spory. Ten jí uvěřil a se znalostí případu Karen Keeganové prokázal, že Lydie je chimérou s pohlavními orgány složenými z buněk z její nenarozené sestry; ostatní orgány jsou „její“.

  • R. 2004 Tyler Hamilton, americký cyklista, vyhrál olympijský závod v silniční cyklistice a byl nařčen z použití krevního dopingu. Nově zavedená technika prokázala, že se v jeho krvi nalézají dva typy krvinek s odlišnými genomy. V současné době se Tyler Hamilton s pomocí genetika Davida Housmana z Massachusettské techniky hájí před soudem argumentací, že má chimérní kostní dřeň. Soud první instance jej v roce 2005 odsoudil k zákazu sportovní činnosti na dva roky… Letos se Tyler Hamilton vrátil k cyklistice, čelí však dalšímu nařčení, tentokrát z účasti na dopingu organizovaném laboratoří nechvalně známého doktora Eufemiana Fuentese (Operación Puerto).

  • Ke stažení

    OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Molekulární biologie

    O autorovi

    Jan Černý

    Prof. Jan Černý, Dr., (*1970) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze. Na této fakultě přednáší buněčnou biologii, imunologii a histologii. Zabývá se zejména dynamikou endozomálního systému s důrazem na antigenní prezentaci, membránovými mikrodoménami a vlivem nízkomolekulárních inhibitorů a sekundárních metabolitů na buněčnou fyziologii. Podílí se na organizaci Mezinárodní biologické olympiády a soutěže EUSO.
    Černý Jan

    Doporučujeme

    Přemýšlej, než začneš kreslit

    Přemýšlej, než začneš kreslit

    Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
    Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
    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...

    Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

     

    Objednat předplatné