FYZIOLOGIE • Petr Zouhar

VÝVOJ A VÝŽIVA

Jak kojení mění mozek

Je celkem dobře známým faktem, že se nesprávná životospráva matky během těhotenství a kojení může na jejím potomkovi zle podepsat. Výživa přitom předurčuje i budoucí náchylnost dítěte k obezitě a metabolickým poruchám (viz např. Vesmír 90, 445, 2011/7–8).

Které období vývoje je však nejkritičtější? A jak přesně k „naprogramování“ dítěte dochází?

U myší, jak naznačuje jedna z posledních studií na toto téma, je spíše než samotná březost klíčové období těsně po narození. Matky přijímající zvýšené množství tuku produkují mateřské mléko s pozměněným složením. Liší se obsah glukózy, mastných kyselin i hormonů jako inzulin a leptin. To se pak negativně projevuje i na zdraví potomka. Právě v prvních týdnech po narození se v některých částech mozku myšky vytvářejí důležitá nervová spojení, která pak přetrvají po zbytek života. Pro řízení metabolismu jsou přitom klíčová určitá nervová jádra v hypotalamu, zejména nucleus arcuatus. A právě v propojení neuronů z tohoto jádra do jiných částí mozku byly u potomků matek na tučné stravě zaznamenány výrazné změny. Práce zdůrazňuje zejména působení vyššího množství inzulinu na vyvíjející se mozek.

Aby však nedošlo k mýlce: Vývoj myší a lidí se výrazně liší. U lidského plodu se zmíněná nervová spojení vytvářejí již v průběhu třetího trimestru, a kojení je proto již příliš ovlivnit nemůže.

Cell 156, 396 a 495, 2014/3

MEDICÍNA

Nový cíl protinádorové terapie

Chceme-li účinně zakročit proti nádorovému bujení, snažíme se využívat takové přístupy, které poškozují buňky tumoru, ale zdravé buňky nechávají pokud možno v klidu. Řada léčebných postupů cílí na signální proteiny zapojené do regulace buněčného cyklu a dělení. Dvě práce zveřejněné nedávno v časopise Nature nabízejí jinou cestu.

Dělící se rakovinné buňky potřebují neustále syntetizovat novou DNA a zároveň si zajistit dostatek energie. Pro výrobu nukleových kyselin se jako stavební kameny používají nukleosidtrifosfáty (NTP). Energie je získávána spalováním živin, přičemž jako vedlejší produkt vznikají mj. kyslíkové radikály, jež mohou poškozovat jak DNA, tak přímo některé NTP. Pokud by bylo do vznikající DNA zabudováno větší množství takto poškozených NTP, vedlo by to až k programované buněčné smrti. Proto se buňky snaží narušené NTP odstraňovat pomocí enzymu známého pod zkratkou MTH1. A tady se dostáváme k jádru pudla: MTH1 je životně důležitý nikoli pro zdravé, ale pro nádorové buňky, které spalují více živin (a vytvářejí více radikálů) a zároveň budují mnoho nové DNA. To potvrdila i práce švédského týmu, který přišel se dvěma novými látkami, jež aktivitu MTH1 blokují. Jsou-li těmto sloučeninám vystaveny rakovinné buňky, přestanou se zbavovat poškozených NTP, použijí je při výrobě své DNA a v důsledku toho hynou.

Schvalování nových léčiv je ovšem velice zdlouhavý proces, a tak se další vědecká skupina vydala jinou cestou. Vyzkoušela několik již používaných léků, u nichž na základě strukturních vlastností MTH1 předpokládala možnou vazbu. Ukázalo se, že látka crizotinib, určená pro terapii jednoho typu rakoviny plic, také inhibuje MTH1. Pikantní na tom je, že takto účinná není klinicky používaná forma sloučeniny (ta evidentně funguje jiným způsobem), ale látka se zrcadlově uspořádanými chemickými skupinami.

Zdá se tedy, že by nám v boji s některými nádory mohlo pomoci, kdybychom znemožnili buňkám zbavovat se poškozených NTP. Co víc: k dosažení tohoto cíle máme k dispozici hned několik látek, přičemž jedna z nich je dokonce zrcadlovým obrazem již schváleného léku.

Nature 508, s. 191, 215 a 222, 2014/7495

NEUROLOGIE

Jak nové neurony ovlivňují paměť

Jak nám radí selský rozum, děti se učí snadno, protože jim v mozku vzniká spousta nových nervových buněk a spojení (čili dochází k neurogenezi). Je to ale skutečně tak? Nemůže zapojování nových neuronů naopak poškozovat staré vzpomínky? V některých oblastech mozku odpovědných za paměť (k nimž patří mj. gyrus dentatus v hippocampu) dochází k tvorbě nových neuronů i v dospělém věku. U laboratorních zvířat lze přitom míru neurogeneze pokusně ovlivňovat. Pojďme se tedy podívat, jak se s učením vypořádají laboratorní myši. Jedním z testů, jímž se dá u těchto zvířat posuzovat paměť, je jednoduchá procedura, při níž jsou zvířata postupně umísťována do dvou podobných prostředí. Jedno je zcela bezpečné, v druhém jim hrozí jemný elektrický šok do tlapek. Výzkumníci pak sledují, jestli se myši naučí obě prostředí od sebe rozeznat. Výsledek? Mladá zvířata (u nichž se předpokládá vysoká míra neurogeneze) se sice snadno učí, ale pokud si poznatky brzy nezopakují, rychle je zapomínají. Morčata a osmáci degu vytvářejí nových neuronů méně než myši a také mají delší paměť. Starší zvířata všech zkoumaných druhů si obecně pamatují více, jejich výsledky se však výrazně zhorší, pokud neurogenezi v jejich mozku uměle nabudíme. Vždy tedy musíme něco obětovat. Více neuronů a snadnější učení je vykoupeno rychlejším zapomínáním.

Science 344, 594 a 598–602, 2014/6184

NEUROLOGIE

Nedoceněný myelin

Klasický úkol do středoškolského testu z biologie: Nakreslete typickou nervovou buňku. Pilný student načrtne baňaté tělo neuronu s řadou větvených kratších výběžků (dendritů) a jedním dlouhým axonem. Skrze spojení (synapse) na dendritech a těle neuronu přijímá buňka signály od předchozích neuronů, koncem axonu je pak předává dál. Axonem se impuls šíří v podobě tzv. akčního potenciálu, jehož postup je možno urychlit vhodnou izolací. Proto většina školáků na nákres axonu umístí v pravidelných rozestupech i několik segmentů tzv. myelinové pochvy (viz obr.). V mozku je myelinová pochva tvořena zvláštními buňkami zvanými oligodendrocyty, jež se svými výběžky několikrát obtáčejí kolem axonu. V místech mezi segmenty myelinu (v Ranvierových zářezech) jsou pak na axonu soustředěny iontové kanály, které postupující akční potenciál posilují. Rychlost šíření nervového vzruchu myelizovanými vlákny závisí na délce myelinových segmentů, tloušťce vrstvy a velikosti zářezů. Tyto parametry jsou pro všechny axony v zásadě stejné. Nebo ne?

Nedávno zveřejněný soubor snímků z elektronového mikroskopu různých vrstev mozkové kůry odhaluje úžasnou diverzitu myelinového obalu. Některé axony mají dlouhé úseky zcela bez pochvy. Na nich se signál zpomaluje a navíc zde mohou vznikat synapse s dalšími neurony. Ani délka izolovaných úseků není stejná: Čím později v průběhu života oligodendrocyty vznikající, tím kratší myelinové segmenty vytvářejí. V různých vrstvách kůry se struktura axonů výrazně liší. Všechny tyto nepravidelnosti samozřejmě mají dalekosáhlé dopady na šíření nervového vzruchu a následné zpracování signálu další buňkou.

Science 344, 264 a 319, 2014/6181;