Proč máme srdce vždy nalevo

S levo-pravou asymetrií těla se v přírodě setkáváme velmi často, hojně uváděnými příklady bývá asymetrické stočení ulity hlemýžďů nebo klepeta krabů. Ačkoliv obratlovci (tedy i lidé) patří mezi bilaterálně symetrické živočichy, i u těchto organismů se objevuje levo-pravá asymetrie. U obratlovců můžeme pozorovat především asymetrii vnitřních orgánů, jako je umístění srdce, jater a žaludku, tři pravé a dva levé laloky plic, asymetricky stočená střeva nebo i funkce pravé a levé mozkové hemisféry. Postavení těchto tělních částí není náhodné, je přísně determinováno a korigováno již v průběhu embryonálního vývoje.

Během časné fáze embryonálního období vznikají u jedinců specifické struktury označované jako organizátory levo-pravé asymetrie (obr. 1A). Jedná se o buňky epitelu, které jsou obklopeny extracelulární tekutinou. Například u člověka se organizátor objevuje již kolem šestnáctého dne vývoje. [1] Tyto organizátory se vyskytují u všech skupin obratlovců a u každé mají mírně odlišnou podobu, u savců se jedná o uzel (anglicky node), u ptáků a plazů o Hensenův uzel, u obojživelníků o gastrocoelní střešní desku (gastrocoel roof plate) a u většiny ryb o Kupfferův váček (Kupffer’s vesicle). Navzdory těmto odlišnostem je jejich funkce ve své podstatě stejná. [2]

Organizátor levo-pravé asymetrie těla, v tomto případě u jesetera. A. Sagitální řez embrya ve stadiu neuruly (začíná se vyvíjet nervová soustava). Organizátor levo‑pravé asymetrie se zde nachází v blízkosti budoucího řitního otvoru nazývaného blastoporus. Lupa znázorňuje směr, kterým se díváme. Buňky organizátoru jsou ve styku s dutinou (archenteronem), která je naplněna extracelulární tekutinou. B. Z každé buňky organizátoru vyrůstá jedna pohyblivá řasinka. Řasinky rotují kolem své osy, a tak vytvářejí levostranný proud extracelulární tekutiny. C. Díky proudu dochází k asymetrické expresi genů pro inhibitor Cerberus a pro protein Nodal. Cerberus se nachází vždy na pravé a Nodal na levé straně. D. Protein Nodal se následně přemisťuje do levé laterální mezodermální destičky, kde aktivuje Lefty a Pitx2. Následně je tento signál převeden do celé levé poloviny těla, kde řídí vznik levostranných orgánů.

Z buněk, které tvoří organizátor levo-pravé asymetrie, vystupují řasinky, odborně označované jako cílie. U každé buňky se nachází právě jedna řasinka (obr. 1B). Jde o dlouhé vlásky, které jsou tvořeny několika dvojicemi mikrotubulů (jedny z proteinových struktur, které tvoří „lešení“ buněčných prostorů). V jejich struktuře se taktéž nacházejí dyneiny, což jsou molekulární motory zajišťující pohyblivost řasinek. Právě motilita je jejich zásadní rolí v organizátorech. Jsou známy případy, kdy řasinky u lidských pacientů pohyblivé nejsou. Jde o onemocnění zvané Kartagenerův syndrom, které se objevuje s četností 1 : 30 000 narozených. U lidí s touto chorobou se nevyskytují pohyblivé řasinky ani v dospělosti. [3] Přináší to s sebou mnoho komplikací v rámci dýchacího a reprodukčního systému, ale zároveň fenotyp známý jako situs inversus (zrcadlově převrácená levo-pravá asymetrie), který se vyskytne u 50 % těchto pacientů, protože levá a pravá strana jsou určeny náhodně.