O prázdnech v nás

Naše tělo je plné dutin, trubic a kanálků. Malých i velkých. Některé jsou zaplněné, jiné prázdné, další jak kdy. V některých proudí tekutina, v jiných se tekutina hromadí, další obsahují vzduch. Zcela mimořádně v nich je skutečné „nic“.

Některé dutiny se jen zvětšují, některé můžeme vyprázdnit – aktivně nebo bez svého vědomí. Čtenář jistě pochopil, že se jedná o např. o hrudní či břišní dutinu, mozkovnu, močový či žlučový měchýř či nejrůznější žlázy. Samostatnou kapitolou jsou trubice – vejcovody, chámovody, vývody žláz či lymfatický a cévní systém. Dokonce i v našem mozku jsou komory pokračující kanálem do míchy.

Vše výše zmíněné souvisí s tím, že pro funkci jednotlivých orgánů je dutinové uspořádání funkčně výhodné. Někdy to ale může souviset i s tím, jak je naše tělo formováno během ontogenetického vývoje. Vzniku funkčních orgánů často předchází vývojový meziprodukt tvořený nadbytkem buněk, z nichž se pomocí programované buněčné smrti „vysochá“ definitivní tvar orgánu. Klasickým příkladem je vznik pětiprsté končetiny odumřením buněk mezi prsty nebo duté prostory uvnitř žláz.

1. Mechanismy tvorby trubic v lidském těle. A. Vchlipování tkáně pomocí polarizovaného zaškrcení buněk. B. Zachování mezery mezi buněčnými membránami dvou přibližujících se buněk. C. Odstranění vnitřních buněk programovanou buněčnou smrtí. D. Vznik dutiny mezi dvěma těsně přiléhajícími buňkami. E. Vznik dutiny z propojujících se vnitrobuněčných váčků.

Upraveno podle Camelo C., Luschnig S.: Curr. Top. Dev. Biol., 2021, DOI: 10.1016/bs.ctdb.2020.09.002

„Vodní příkop“ okolo vajíčka

Mimořádně zajímavý dutý prostor – v tomto případě vyplněný tekutinou – se objevuje hned na začátku našeho vývoje během samotného aktu oplození. Po setkání vajíčka se spermií nastává kromě jiného tzv. vápníková odpověď (zvýšení intracelulární koncentrace vápenatých iontů). Následuje vylití váčků (tzv. kortikálních granul) z oplozeného vajíčka do prostoru mezi cytoplazmatickou membránou vajíčka a tzv. zonou pellucidou (tenkou glykoproteinovou vrstvou na povrchu oocytu). Tento prostor tvoří pomyslný „vodní příkop“ bránící oplození dalšími spermiemi (mluvíme o tzv. pomalém bloku polyspermie). Dutina vzniklá oddálením zony pellucidy od cytoplazmatické membrány vajíčka obsahuje tekutinu, která pochází jednak z exocytovaných váčků, jednak z okolí vajíčka, z nějž ji oplozené vajíčko osmoticky nasálo vysokou koncentrací iontů v mezimembránovém prostoru. Klíčovou roli při blokování uvnitř blastuly (u savců v blastocystě). Dělením oplozeného vajíčka vzniká kompaktní koule buněk – morula tvořená vnitřními buňkami obklopenými větší skupinou vnějších buněk. Vnitřní buňky tvoří v průběhu diferenciace blastomer vnitřní buněčnou masu, která se později stane vlastním embryem. Vnější buňky se stávají trofektodermem, z něhož vznikají pouze extraembryonální tkáně.

Na počátku v embryu neexistuje žádná dutina. Buňky trofektodermu následně do embrya pomocí sodíkových pump (Na⁺/K⁺-ATPázy a Na⁺/H⁺ antiporterů) aktivně transportují ionty sodíku (Na⁺). Sodíkové pumpy jsou stimulovány buňkami vejcovodu během pohybu oplodněného vajíčka směrem k děloze. Akumulace sodíku v embryu způsobuje osmotický vtok vody. Rostoucí hydraulický tlak narušuje mezibuněčné spoje a následně vytváří malé prostory vyplněné tekutinou. Ty se nakonec spojují v jedinou dutinu – blastocoel, který se dále zvětšuje. Vnitřní buněčná masa se posouvá na jednu stranu trofektodermu, čímž vzniká blastocysta (obr. 2 ).

2. Vznik prvotní tělní dutiny – blastocoelu. Buňky trofoektodermu (povrchových buněk) pomocí sodíkových pump transportují do embrya ionty sodíku, což vede k osmotickému vtékání vody. Vytvářejí se malé prostory vyplněné tekutinou, které se postupně spojují a vytvářejí jednu velkou dutinu. Vnitřní masa buněk (inner cell mass) se přesouvá na jednu stranu blastocysty.

Upraveno podle Collinet C., Lecuit T.: Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2021, DOI: 10.1038/s41580-020-00318-6

Buněčná smrt jako sochařka

Kromě osmotického „nafukování“ mezibuněčných prostorů vodou nasávanou tam, kam jsou aktivně transportovány ionty, vznikají tělní dutiny v našem těle také pomocí programované buněčné smrti. Příkladem mohou být dutiny ve vyvíjející se mléčné žláze, které se později plní mlékem. Během vývoje nejprve vzniká trojrozměrný kulovitý útvar (připomínající morulu) zcela vyplněný buňkami (přičemž jen ty na povrchu se dotýkají mezibuněčné hmoty – tzv. bazální laminy. Vnitřní buňky následně podlehnou programované buněčné smrti, kterou označujeme jako anoikis (obr. 1C). Tento typ buněčné smrti se spouští v buňkách, které nemají sepnuté receptory se svým typickým okolím (jinými buňkami nebo mezibuněčnou hmotou). Zajišťuje, aby se naše buňky v těle nerozutekly a nezačaly hledat nová místa pro život. Je zřejmé, že tento mechanismus (pokud není narušen) efektivně brání vzniku metastáz u nádorových onemocnění.