FYZIOLOGIE A MEDICÍNA • Petr Zouhar

Tajemství odolných krevniček

Moderní medicína přichází s řadou účinných léčiv proti původcům nejrůznějších onemocnění. Ti pak na oplátku vymýšlejí, jak na tato léčiva vyzrát. Problém rezistence se naléhavě projevuje např. u parazitických červů, na něž beztak zabírá jen velmi omezený arzenál látek.

Je třeba dobře porozumět tomu, jak si nepřítel odolnost vyvíjí. V tomto směru přinesla zajímavé výsledky analýza genomu krevničky střevní (Schistosoma mansoni), motolice žijící v dospělosti v lidském cévním řečišti. Někteří tito červi si velice rychle vyvinuli odolnost proti léku oxamniquinu. Jak toho dosáhli? Nyní se ukázalo, že citlivé krevničky od těch odolných odlišuje mutace v genu pro enzym ze skupiny sulfotransferáz. Samotný oxamniquin je celkem neškodná látka, nešťastný parazit si z ní ovšem pomocí vlastního enzymu vyrobí smrtící jed. Jak odhalila analýza krystalické struktury sulfotransferázy, mutovaný enzym není schopen oxamniquin vázat. Podobně neúčinné jsou i enzymy příbuzných druhů motolic, což vysvětluje, proč oxamniquin zabíjí pouze krevničky střevní. Znalost struktury příslušné sulfotransferázy nyní může být prvním krokem při vývoji nových léčiv, která budou na rozdíl od oxamniquinu zapadat i do aktivních míst mutovaných enzymů či dokonce enzymů příbuzných druhů krevniček.

Doi: 10.1126/science.1243106

Biologické hodiny v ústní sliznici sov a skřivanů

Jak jsme si již několikrát připomněli (např. Vesmír 91, 555, 2012/10), celá řada různých genů v našich buňkách je zapínána periodicky s ohledem na denní dobu. Tyto procesy jsou řízeny jakýmisi vnitřními biologickými hodinami, jejichž ústředním sídlem jsou tzv. suprachiasmatická jádra v části mozku zvané hypothalamus. Tyto hodiny jsou seřizovány podle světelných podmínek v našem okolí, přesto ale nejdou u všech lidí stejně. Rozlišujeme proto osoby s různými chronotypy: Někteří jedinci („noční sovy“ s pozdním chronotypem) mají tendenci ponocovat, zatímco „ranní skřivani“ si raději přivstanou.

Své vlastní cyklování ovšem vykazují i ostatní tkáně. Navzdory intenzivnímu výzkumu přitom donedávna nebylo jasné, zda při každodenním životě konkrétní chronotyp ovlivňuje nejen centrální časovač v hypothalamu, ale i časomíru v dalších tkáních. Na otázku odpověděla až práce týmu Dr. Sumové z Fyziologického ústavu AV ČR. Srovnání vzorků z ústní sliznice šesti „sov“ a šesti „skřivanů“ poprvé odhalilo zřetelnou závislost lokálních hodin na chronotypu.

Práce si povšimli i novináři z New York Times, když loni v říjnu připravovali článek u příležitosti přechodu z letního času na standardní. Vyzdvihli tehdy skutečnost, že náš denní režim není jen výsledkem životního stylu, ale i naší zděděné genetické výbavy. Sova zkrátka zůstane sovou. Snad tedy budou jednou k chronotypu svých zaměstnanců přihlížet i zaměstnavatelé.

Chronobiol. Int. 30, 607–617, 2013/4

Fruktóza opět v centru pozornosti

Fruktóza je některým výzkumníkům a výživovým specialistům již delší dobu podezřelá (viz Vesmír 91, 624, 2012/11). Souvisí její zvýšený příjem se současnou epidemií obezity? Jednoznačné důkazy chybí.

Nový argument proti fruktóze přináší výzkum transgenních myší bez funkčního enzymu fruktokinázy, nutné pro zpracování fruktózy v játrech. Krmíme-li zvířata dietou s vysokým obsahem tuků a fruktózy (což je typické složení naší „západní“ stravy), jsou ta bez fruktokinázy zdravější, zatímco kontrolní jedinci začnou brzy v játrech hromadit tuk a rozvíjí se zánět.

Zdálo by se, že mezi standardní glukózou a nebezpečnou fruktózou není rozdíl. Chyba lávky! Mají sice stejnou energetickou hodnotu, jejich metabolický osud je ale jiný. Obě mohou být v játrech rozloženy až na acetyl-koenzym A, který lze použít k výrobě tuků. Zatímco však je odbourávání glukózy přísně regulováno (látky, které touto cestou vznikají, průběh reakcí samy brzdí), fruktóza se zpracovává neomezeně a produkty jejího odbourávání se v játrech hromadí. Při energetickém dostatku je proto glukóza spíše přeměňována na neškodný glykogen, zatímco fruktóza dává vznik nebezpečným tukům.

Glukóza ovšem může být v játrech přeměňována i přímo na fruktózu (tzv. polyolovou cestou). Proto jsou myšky bez fruktokinázy zdravější i na bezfruktózové dietě s vysokým obsahem glukózy. Část glukózy je totiž stejně převedena na fruktózu. Důkaz? Zablokování polyolové dráhy má u zvířat na glukózové dietě podobně blahodárný účinek jako nefunkční fruktokináza.

Zpracování fruktózy myším zkrátka nesvědčí. Teď ještě zjistit, jestli to u lidí funguje podobně.

Doi: 10.1002/hep.26594; Nat. Commun. 4, 2434, 2013; Nature 502, 181–182, 2013/7470

Mouchy, co nevědí kdy přestat

Složité procesy s mnoha proměnnými lze s výhodou analyzovat na jednoduchých modelech. To se ukázalo i na příkladu „psychologického“ fenoménu perzistence (vytrvalosti) chování, k němuž má překvapivě co říci studium nervové soustavy octomilek (Drosophila melanogaster). Zajímavé jsou konkrétně faktory, které ovlivňují délku kopulace těchto mušek.

Obvyklá doba soulože se v živočišné říši pohybuje od několika vteřin po dlouhé hodiny. Octomilky stráví ve spojení asi půl hodiny. K úspěšnému předání spermatu však zpravidla stačí něco kolem 10 minut – zbytek času je jaksi pro jistotu. Proto si samečci dávají mnohem víc záležet na první fázi, zatímco ke konci se už tolik nesoustředí a snadno se nechají vyrušit. Jejich perzistence klesá.

Za tento pokles soustředění je zodpovědný tlumivý vliv několika neuronů v zadečkové uzlině. Vyřadíme-li tyto neurony z činnosti, octomilky rázem souloží šestkrát déle a nenechají se vůbec rozptylovat. Tyto neurony produkují jako neurotransmiter kyselinu γ-aminomáselnou. Vedle nich obsahuje břišní nervová páska octomilek i neurony s opačnou funkcí. Ty produkují dobře známý dopamin a perzistenci samečků naopak zvyšují.

Na určení chvíle, kdy už se lze vedle samičky věnovat i jiným podnětům, se tedy u muších pánů podílejí dva protichůdné systémy nervových buněk. Kéž by to bylo i u člověka tak jednoduché.

Cell 155, 881–893, 2013/4