Mezinárodnímu týmu v čele s českými mikrobiology se podařilo popsat unikátní aparát, jimiž zvláštní bakterie z jezera v poušti Gobi zachytávají sluneční světlo. Výzkum naznačil, jak se tento aparát v průběhu miliard let vývoje utvořil. Objev může přinést zásadní posun pro využití fotosyntézy pro mikroorganismy, které sluneční záření neumějí zpracovat.
Bakterie, náležící do téměř neznámého rodu Gemmatimonas, objevili v roce 2014 vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni. Nalezli je v jezeře Tiān é hú (Labutí jezero) v severočínském Vnitřním Mongolsku v poušti Gobi. Na rozdíl od svých příbuzných obsahovaly modrozelené barvivo bakteriochlorofyl, což naznačovalo, že jsou schopné využívat ke svému životu sluneční světlo.
Ještě zajímavější byl fakt, že rod Gemmatimonas původně schopnost fotosyntézy vůbec neměl a všechny potřebné geny získal od cizích, nepříbuzných kmenů bakterií takzvaným horizontálním přenosem. Tato skutečnost může nalézt praktické využití v tzv. syntetické biologii. Pokud by se podařilo zopakovat přenos fotosyntetických genů v laboratoři, bylo by možné naučit využívat energii světla i další organismy.
Týmu složenému z výzkumníků z Mikrobiologického ústavu AV ČR, Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Univerzity v Shefieldu, společnosti ThermoFisher Scientific z Cambridge a dalších zahraničních pracovišť se nyní podařilo popsat, jak je fotosyntetický aparát těchto nezvyklých bakterií sestaven. Výsledky výzkumu uveřejnil prestižní časopis Science Advances.
Umělecké ztvárnění fotosyntetického aparátu bakterie Gemmatimonas se objevilo na titulní stránce posledního čísla časopisu Science Advances
Rozlišení na jednotlivé molekuly
K výzkumu vědci využili moderní techniku elektronové kryomikroskopie, při níž je vzorek extrémně rychle ochlazen na teplotu minus 200 oC. Kolem biologických struktur se vytvoří sklu podobná vrstvička ledu o tloušťce tisíckrát menší, než je lidský vlas. „Zmražení je tak rychlé, že veškeré struktury zůstanou nepoškozené, a navíc je možné s nimi pracovat až několik hodin. To umožní rozlišit dokonce až jednotlivé molekuly i ve velmi komplikovaných biologických strukturách,“ říká Michal Koblížek z Mikrobiologického ústavu AV ČR.
Fotosyntetický aparát bakterií je zcela unikátní. Sestává z více než 80 bílkovinných podjednotek uspořádaných do dvou kruhů obklopujících centrální část. Na každou podjednotku jsou navázána barviva, jež zachycují světlo. „Když jsme s kolegou Qianem z Cambridge uviděli první obrázky z elektronového mikroskopu, nevěřili jsme vlastním očím. Ta struktura je velice elegantní, skutečné mistrovské dílo přírody,“ dodává Michal Koblížek.
Mistrovské dílo přírody
Uspořádání pigmentů do dvou kruhů je nejenom krásné, ale také velice účinné. Pro světlo funguje jako nálevka. „Světelná energie zachycená na okraji nálevky (vnější kruh) se za pouhých pár biliontin sekundy přenese do jejího středu, kde se v tzv. reakčním centru přemění na energii metabolickou,“ vysvětluje Tomáš Polívka z Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Obrázek fotosyntetického aparátu zaujal i redaktory časopisu Science Advances, kteří jej zveřejnili na obálce posledního čísla časopisu.
Fotosyntéza je jedním ze základních biologických procesů na naší planetě. Buňky zachycují sluneční záření a přeměňují ho na energii pro svůj metabolismus. Fotosyntézu máme dnes spojenou především se zelenými rostlinami, které vytvářejí kyslík, ale první jednoduché organismy schopné využít sluneční záření se na Zemi objevily již před třemi miliardami let.
Mikrobiologický ústav AV ČR – Centrum Algatech je detašované pracoviště v Třeboni, které se již od roku 1960 zabývá studiem fototrofních organismů, tedy takových, které využívají ke svému životu světelnou energii. Výzkumníci se zde zabývají jak základním výzkumem (biochemií, molekulární genetikou fotosyntézy), tak aplikovaným výzkumem mikrořas, sinic a fototrofních bakterií. Tento výzkum byl podpořen z programu EXPRO Grantové agentury České republiky.
doc. Michal Koblížek, MBÚ, AV ČR – Centrum Algatech
Odkaz na pubikaci:
Qian P, Gardiner AT, Šímová I, Naydenova K, Croll TI, Jackson PJ, Nupur, Kloz M, Čubáková P, Kuzma M, Zeng Y, Castro-Hartmann P, van Knippenberg B, Goldie KN, Kaftan D, Hrouzek P, Hájek J, Agirre J, Siebert CA, Bína D, Sader K, Stahlberg H, Sobotka R, Russo CJ, Polívka T, Hunter CN, Koblížek M (2022) 2.4-Å structure of the double-ring Gemmatimonas phototrophica photosystem. Science Advances 8(7):eabk3139
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk3139
Autor: Richard Lhotský, Ph.D.
Jako vynikající byl Grantovou agenturou České republiky ohodnocen výzkum zabývající se vývojem termoelektrických materiálů s vysokou účinností a zejména studiem jejich dlouhodobé provozní stability. V rámci tříletého projektu na tématu pracoval tým vědců z Masarykovy univerzity (CEITEC) pod vedením řešitele docenta Pavla Brože a tým vědců z Ústavu fyziky materiálů Akademie věd České republiky pod vedením spoluřešitele doktora Jiřího Buršíka, ve spolupráci s kolegy z univerzity ve Vídni.
Termoelektrické (TE) materiály jsou schopny přeměnit tepelnou energii na energii elektrickou (Seebeckův jev) a opačně energii elektrickou na energii tepelnou (Peltierův jev). Míra této konverze je hodnocena termoelektrickou účinností a závisí nejen na složení materiálu a jeho krystalovém uspořádání, ale také na jeho mikrostruktuře, která je dána přípravou. Stále málo studovanou oblastí je tepelná a fázová stabilita těchto materiálů, která je nutnou podmínkou pro zajištění dlouhodobé provozuschopnosti za zvýšených teplot.
Vysoký aplikační potenciál termoelektrik je zřejmý. Globálním problémem posledních desetiletí se stává rostoucí znečišťování životního prostředí, na kterém se výraznou mírou podílí energetický, automobilový, chemický průmysl a další průmyslové oblasti. Jedním z východisek je využití tepla produkovaného během různých tepelných procesů (odpadní teplo) a jeho přeměna na užitečnou práci. Již dlouhou dobu se využívají např. výměníky tepla. Odpadní teplo je ale také možné přeměnit přímo na elektrickou energii právě prostřednictvím TE materiálů. Seebeckův jev (objeven v roce 1821) je již využíván např. u automobilů v místech, kde dochází k výraznému ohřevu (motor, výfukové potrubí), k alespoň částečnému zpětnému získání užitečné energie elektrické. Tento děj umožňuje také fungování vesmírných sond v prostoru vzdáleném od zdroje sluneční energie, kde již není možné využít solární panely. Teplo z jaderného reaktoru v sondě zahřívá TE modul, který pak sondě dodává elektrickou energii. Termoelektrické materiály pracují ale také opačným směrem. Peltierův jev (objeven v roce 1835) je běžně využíván v malých chladicích zařízeních. Výhoda těchto chladících zařízení oproti běžným chladničkám spočívá v absenci jakýchkoliv mechanických částí. „Sami vidíme, jak z našich elektronových mikroskopů postupně mizí objemné nádoby s kapalným dusíkem pro chlazení analytických zařízení a jsou nahrazovány nenápadnými Peltierovými články bez nároků na údržbu,“ říkají řešitelé projektu.
Nevýhodou současných TE materiálů je zatím jejich stále omezená účinnost, která nepřesahuje 20 %. Potenciál materiálu pro termoelektrické aplikace je určen faktorem ZT, který zahrnuje Seebeckův koeficient (poměr napětí a teplotního rozdílu), elektrickou a tepelnou vodivost. Příprava materiálů s vysokou hodnotou ZT, která je nejen záležitostí dané struktury materiálu, ale také způsobu jeho přípravy (kompaktní nebo nanostrukturovaná forma, existence vnitřních poruch atd.), je ale pouze prvním krokem na cestě k výrobě a použití technicky využitelných materiálů. Druhým krokem je příprava materiálů, které jsou při provozních teplotách dlouhodobě strukturně stabilní.
Cílem řešeného projektu bylo studium dlouhodobé teplotní a strukturní stability dvou kategorií pokročilých termoelektrických materiálů, připravených a fyzikálně charakterizovaných na spolupracujícím pracovišti na univerzitě ve Vídni ve skupině prof. Rogla a Bauera: (i) skuteruditů na bázi kobaltu a antimonu, dopovaných železem a didymiem (směs neodymu a praseodymu) – polovodič typu p, dopovaných baryem, stronciem a yterbiem – polovodič typu n a (ii) tzv. half – Heuslerových slitin na bázi železa a antimonu, dopovaných titanem a niobem. Na základě předchozích orientačních měření se ukázalo být pro tento výzkum efektivní spojení termické analýzy a Knudsenovy efúzní hmotnostní spektrometrie. Zatímco první metoda poskytuje především informace o fázových přeměnách v materiálu, druhá metoda umožňuje sledování odpařovací charakteristiky těkavých prvků (především hojně zastoupeného antimonu) v materiálu za velmi nízkých tlaků a tím kinetiky tohoto procesu, který je zodpovědný za destabilizaci primární struktury a ztrátu termoelektrických vlastností. Knudsenova efúzní metoda je založena na sledování efúze složek zkoumané soustavy z Knudsenovy komůrky přes malý efúzní otvor v jejím víčku do vakua (Knudsen, rok 1909). Efektivní detekční metodou je pak hmotnostní spektrometrie, kdy po ionizaci zplyněných složek dochází k jejich detekci a stanovení tlaku par složek a jejich časovému úbytku. Výhodou této techniky je sledování dějů in situ, tzn. informace získatelné v každém časovém okamžiku bez nutnosti přerušení měření. Laboratoř termické analýzy a Knudsenovy efúzní hmotnostní spektrometrie, kde byla měření prováděna, je jediným pracovištěm u nás, využívajícím tuto efúzní techniku. Primární struktura a výsledná struktura po měření těmito metodami byla zkoumána metodami analytické elektronové mikroskopie. Výsledky měření byly konfrontovány s dostupnými informacemi o fázových diagramech zkoumaných soustav a motivovaly naše týmy k prošetření situace nebo zpřesnění údajů ve fázových diagramech, kde informace chyběly.
Tým z Masarykovy univerzity (vpravo doc. Pavel Brož, další prof. Jan Vřešťál, prof. Jiří Sopoušek, doc. Jana Pavlů a Mgr. František Zelenka)
U všech zkoumaných materiálů byla prokázána jejich dostatečná dlouhodobá tepelná a fázová stabilita, přičemž bylo zjištěno, že nejstabilnějšími materiály jsou half-Heuslerovy slitiny a nejméně stabilními skuterudity typu p. Ukázalo se, že tyto závěry jsou v dobré relaci s teplotní stabilitou příslušných primárních termoelektrických fází. Rozkladná teplota studovaných half-Heuslerových fází je ze zkoumaných fází nejvyšší, zatímco fáze skuteruditu se železem a didymiem nejnižší. Důležitým výsledkem projektu je vypracovaná metodika pro posouzení dlouhodobé tepelné a fázové stability materiálů a jejich potenciálního využití v technické praxi. Ať se již jedná o termoelektrické materiály, na které byl projekt zaměřen, nebo obecně o další druhy materiálů. Ukázali jsme také, že nanostrukturování materiálu vyvolané intenzívní plastickou deformací zvyšuje faktor ZT zvláště u optimálně dopovaných materiálů a popsali mikrostrukturní mechanismy tohoto jevu. Výstupem projektu, na kterém se podílelo také několik studentů z Masarykovy univerzity, bylo třináct publikací v prestižních odborných recenzovaných zahraničních časopisech.
Tým z Ústavu fyziky materiálů (zprava dr. Jiří Buršík, Ing. Ivana Podstranská, dr. Aleš Kroupa, dr. Milan Svoboda a Ing. Adéla Zemanová)
Doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D. je vedoucím Laboratoře termické analýzy a Knudsenovy efúzní hmotnostní spektrometrie na Ústavu chemie, Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně, pracoviště, které bylo v několika předchozích letech také součástí Středoevropského technologického institutu (CEITEC) na Masarykově univerzitě. Jeho oborem je fyzikální chemie, které se věnuje od svého vysokoškolského studia, a materiálová chemie. Kromě výukových aktivit se specializuje na oblast termodynamiky, kinetiky fázových přeměn, fázových rovnovah, termické analýzy, Knudsenovy efúze a hmotnostní spektrometrie. Zabývá se výzkumem v oblasti žárupevných slitin, niklových a hliníkových superslitin, bezolovnatých pájek, nanočástic kovů a slitin a v poslední době také termoelektrických materiálů a slitin, které tvoří součást termoelektrických jednotek. Toto zaměření se promítá do odborného vedení studentů. Kromě zahraničních kontaktů, získaných v rámci mezinárodních projektů COST, je nejaktivnější jeho spolupráce s výzkumnou skupinou prof. Rogla a Bauera z univerzity ve Vídni. Aktivně se také věnuje koordinování studentských zahraničních pobytů.
RNDr. Jiří Buršík, DSc. je vedoucí vědecký pracovník v Ústavu fyziky materiálů Akademie věd České republiky. Zabýval se postupně mikrostrukturou a vlastnostmi řady materiálů: žárupevných ocelí, niklových slitin a superslitin, hořčíkových slitin, bezolovnatých pájek, uhlíkových nanotrubek, nanočástic kovů a slitin, kvazikrystalů, materiálů pro fotoniku a optoelektroniku, magnetických Heuslerových fází, v poslední době termoelektrických materiálů ze skupiny skuteruditů a half-Heuslerových fází. Z experimentálních metod spojuje většinu jeho prací použití analytické elektronové mikroskopie, vysokorozlišovací transmisní elektronové mikroskopie a elektronové difrakce. O elektronové mikroskopii přednáší na Masarykově univerzitě.
Autorství článku: Pavel Brož (MUNI)
Grantová agentura České republiky ve spolupráci s Lidovými novinami připravila sérii článků o základním výzkumu. Třetí díl představí výzkum českých vědců zaměřující se na Alzheimerovu chorobu. Přečíst si můžete také první díl o mikrobotech a druhý díl o dlouhověkosti hmyzu.
Alzheimerova nemoc, která může zničit naše stáří a zdevastovat naši rodinu, zatím odolává lékařům. Vědci ve světě i v Česku však objevují nové možnosti diagnostiky, zkoumají technické pomůcky pro nemocné a snad se i přiblížili k nalezení léku.
Možná jste se s tím už setkali: člověk, kterému to ještě nedávno bleskově myslelo, začne být popletený, nejistý, zapomíná. Počíná si nezodpovědně, někdy agresivně, jeho rodina nedokáže zvládat péči o něj. Tak se projevuje syndrom demence, k němuž nejčastěji vede Alzheimerova nemoc.
Tato choroba může sice výjimečně postihnout i čtyřicátníky a padesátníky, ale nejčastěji jí onemocní lidé ve věku nad 65 let – v této věkové skupině ji má každý třináctý člověk, vyplývá z dat Alzheimer nadačního fondu a České alzheimerovské společnosti. Z osob starších 80 let už touto chorobou trpí každá pátá. Nad devadesát let pak každý druhý člověk. Dva ze tří nemocných jsou ženy.
I když není možné její postup zastavit, dá se aspoň zpomalit, aby se znatelnější potíže objevily třeba až o několik let později. Když vezmeme v úvahu stáří pacienta, může se vlastně stát, že než ho tato nemoc začne tvrdě ničit, odejde ze světa z jiného, snad i milosrdnějšího důvodu. Kdyby se podařilo nástup demence odložit o pět let, znamenalo by to, že by se do roku 2030 počet lidí žijících s tímto onemocněním snížil o třetinu.
Proto se může hodit, pokud je onemocnění odhaleno včas. Dá se to například z mozkomíšního moku, který se odebírá injekcí z páteře. Pro pacienta to není dvakrát příjemné a ani každý lékař tento postup (lumbální punkci) neumí. Výzkumníci v několika zemích světa tedy hledají jiné metody, jak nemoc odhalit jednodušeji, ale spolehlivě a pokud možno i několik let předtím, než se objeví její první znatelné příznaky.
Diagnóza v předstihu
Jednu metodu představují zobrazovací metody, které zvenčí sledují změny v mozku. Druhou slibnou pak hledání známek nastupujícího nebo teprve budoucího onemocnění v krvi, kterou pacientovi dokáže odebrat každá zdravotní sestra.
Právě na hledání krevních biomarkerů, tedy biologických indikátorů toho, co se děje v organismu, se zaměřili i čeští vědci z Psychiatrické kliniky 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. Spolupracovali při tom také s odborníky z Illinoiské univerzity v Chicagu a Univerzity Ravishankara Shukly v indickém městě Rájpúru.
Ve tříletém projektu financovaném Grantovou agenturou ČR vytipovali jako vhodné biomarkery hlavně hormon kortizol, aminokyselinu homocystein a některé typy aktivity mitochondrií. „Nečekáme, že diagnostika bude založena na jediném biomarkeru, ale spíše na nějaké propojené kombinaci více biomarkerů s celkovou dostatečnou vypovídací hodnotou,“ popisuje členka výzkumného týmu Martina Zvěřová.
Protože vědecké týmy své výsledky publikují v odborných periodicích, dávají si tak své výsledky navzájem k dispozici, aby na ně mohly navazovat. „Cílem je sestavit skupinu biomarkerů tak, aby se dala použít na jednoduché zjištění, zda je ještě zdravá osoba ohrožena Alzheimerovou nemocí,“ říká docentka Zvěřová.
Futuristická domácnost
Péče o alzheimerovského pacienta je s postupující nemocí pro rodinu stále obtížnější. Přitom pro pacienta je nejlepší, aby, jak to jen jde, zůstal doma, v prostředí, které nejlépe zná. Proto vědci navrhují, aby s péčí pomohla technika.
Například odborníci z ústavu lékařské techniky univerzity v anglickém Bathu prezentovali už před časem ukázkovou domácnost pro lidi trpící demencí. Když obyvatel takovéhoto bytu otevírá vchodové dveře v dobu, která k tomu není určená, vestavěný reproduktor jej nabádá, aby se vrátil zpět a nikam nechodil. Nahrávku může namluvit některý člen pacientovy rodiny. Jestliže neposlechne a stejně odchází, řídicí systém upozorní (třeba automatickou zprávou na mobil) osobu, která má za nemocného odpovědnost.
Když pacient uprostřed noci vstane a rozsvítí si, světla se po čase začnou sama postupně ztlumovat, aby jej nenápadně přiměla k návratu do postele. Uživatel si je však může zase rozsvítit, když je potřebuje. Pokud se naopak obyvatel takovéhoto bytu pohybuje v noci po tmavém domě, řídicí program rozsvítí světla v jeho okolí, aby do něčeho nenarazil a neublížil si. Současně jej nahraný hlas z reproduktoru vyzývá, aby se vrátil do postele. Až si lehne, senzory v lůžku to poznají a řídicí program pozhasíná světla, která zůstala v bytě rozsvícena.
Velkým rizikem bývá počínání nemocného v kuchyni. Jestliže tedy obyvatel bytu nechá v ukázkové domácnosti výzkumníků z Bathu puštěný vodovodní kohoutek a odejde, voda sama přestane téct. Pokud po odnesení hrnce nikdo nevypne rozpálenou plotýnku, nahraný hlas připomene, že sporák je nutné vypínat. Když ani na dvě výzvy uživatel bytu nereaguje, sporák se vypne sám. Pokud čidlo v kuchyni zaregistruje kouř, řídicí program vypne sporák a upozorní například určeného souseda nebo hasiče.
Na vývoji obdobně zaměřené techniky pro pacienty pracují i další vědci. Například ve Finsku zkoumali, jak vyrobit podlahu, která by měla z otřesů a tlaků poznat, nejen kde obyvatel chodí a zda neleží na zemi, ale dokonce sledovat tep a rytmus dechu. Může tedy upozornit, že něco není v pořádku.
Americká technologická společnost Intel využila ve svém výzkumu pomůcek pro alzheimerovské pacienty radioidentifikační čipy (RFID). Vmontovala je do zubních kartáčků nebo dokonce prkýnek na toaletě. Ze záznamů se dalo poznat, zda staří lidé žijící osamoceně dbají na hygienu. Vyhodnocující počítač by pak měl upozornit příbuzné, kdy už je nutné zajistit větší péči zvenčí. Představa mechanického kontrolora na záchodě působí hodně nepříjemně. Ale jeden z výzkumníků Intelu na kritiku ochránců práva na soukromí reagoval: „Měli byste raději čip na záchodovém sedátku, nebo jinou osobu, která je v koupelně s vámi?“
Faktem však zůstává, že do praktického života žádná z těchto sofistikovaných vychytávek zatím nedorazila.
Nenápadný, ale postihnutelný začátek
Lékaři vědí, že v mozku pacienta se Alzheimerova nemoc projevuje odumíráním nervových buněk a ubýváním nervových spojení. V nervových tkáních a mozkových buňkách se ukládají tau proteiny a bílkovina zvaná beta amyloid, která vytváří povlaky rezivé barvy, zvané plaky. Napadené nervové buňky umírají. Dnes však vědci pochybují o tom, že jde o hlavní důvody onemocnění, spíše soudí, že to jsou vnější projevy dosud neznámé příčiny.
Co je ovšem podstatné pro potenciálního pacienta: To, že se u něj začíná rozvíjet Alzheimerova nemoc či jiná forma demence, může poznat i sám, pokud projevům věnuje pozornost. „Všimne si drobných změn: selhává mu paměť, ztrácí prostorovou orientaci – hůře se zorientuje v místech, kde ještě nebyl, pak pro něj začne být obtížnější najít své zaparkované auto, přestává se dobře orientovat v obchodě, kde nakupuje,“ popisuje Kateřina Veverová, vědecká pracovnice kognitivního centra 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Motol v Praze. Je koeditorkou nedávno vydané publikace s názvem V bludišti jménem Alzheimer, v níž čtrnáct českých odborníků shrnuje aktuální odborné poznatky i rady pro pacienta a jejich rodiny.
Při podezření na tuto nemoc je čas navštívit lékaře. „Může to být praktický lékař, ale existuje i řada ambulancí paměti,“ připomíná docentka Martina Zvěřová.
„Člověku tam samozřejmě hned nedělají lumbální punkci, na začátku je papírový dotazník, který zájemce vyplní. Teprve z něj se stanovuje, jaký specialista by měl léčení převzít – někdy třeba poruchy paměti souvisejí s depresemi a ne s demencí,“ říká doktorka Veverová.
Jak se bránit
Jen zřídka, v méně než pěti procentech případů, jsou příčiny Alzheimerovy nemoci dědičné. „Dnes známe tři geny, u nichž jsme si prakticky jisti, že se vznikem nemoci souvisejí. V těchto případech nemoc propuká brzy, už třeba v padesáti letech, a má poměrně rychlý průběh,“ shrnuje Kateřina Veverová. „Rada pro lidi, v jejichž rodině se vyskytla Alzheimerova nemoc, zní – zkuste jít na testy, až jste asi o deset roků mladší, než byl váš příbuzný, když u něj nemoc propukla. Dříve to v současné době nemá velký význam,“ doplňuje.
Ve většině případů není důvod onemocnění známý. Přesto existují užitečné rady, jak nemoci aspoň do určité míry předcházet. Mělo by to ovšem být už od mladého věku. Doporučení vypadají na první pohled jako z brožurky o zdravém životním stylu: mít dost pohybu, jíst hodně zeleniny, ovoce a rybího masa; nekouřit, sledovat, případně léčit vysoký krevní tlak, prostě snažit se udržet si co nejlepší zdraví.
„Opravdu se ukazuje, že zdravý životní styl s onemocněním Alzheimerem souvisí. Například nikotin sice podle výzkumů na potkanech brání tvorbě amyloidních plaků, ale současně podporuje nebezpečný tau protein, který se také ukládá v mozku a poškozuje kognitivní funkce,“ vysvětluje souvislosti docentka Zvěřová.
Průběh nemoci může aspoň zbrzdit aktivita pacienta. „Sem patří trénování paměti, čtení knih, pohyb, snaha rodiny zapojovat nemocného do různých činností, ne že ho nechají jen vysedávat u televize,“ zdůrazňuje Martina Zvěřová. Pomáhají i léky, i když pouze mírní příznaky. „Jsou to třeba prostředky na tlumení neklidu, poruch chování a spánku nebo na zmírnění psychotických stavů či rovnou agresivity pacienta, aby mohl být co nejdéle doma,“ poznamenává docentka Zvěřová.
„Příští rok se i k nám dostane lék aducanumab společnosti Biogen, který už byl letos schválen například ve Spojených státech,“ dodává doktorka Veverová. „Vedou se však o něj odborné spory. Podává se infuzně a působí proti amyloidním plakům v mozku. Zřejmě tedy opět míří na utlumení symptomů onemocnění, nikoli na jejich příčinu, takže nemoc jen brzdí. Ve vývoji jsou další medikamenty, ovšem zda a kdy dorazí do praxe, není jasné.“
V tuto chvíli tedy mohou pacienti vlastní aktivitou a léky oddalovat nástup nejnepříjemnějších projevů onemocnění, zabránit mu však nemohou. „Pokud to jde, lékaři radí, aby si pacient, dokud může, promyslel, co by chtěl dál. Zvážil, jestli si může prodejem nějakého majetku zajistit peníze na nejbližší léta života, promyslel si, do jaké léčebny by chtěl přijít, až nebude vyhnutí,“ líčí Kateřina Veverová. „Tyhle domovy ale mívají čekací lhůtu i dva roky. To vyžaduje, aby se přihlásil včas, a případně pak nástup odložil, pokud to nemoc ještě dovoluje. Tohle ale lidé obvykle nechtějí předem řešit, nechtějí myslet na něco, co tu ještě není, i když to nevyhnutelně přijde.“
——–
Rozhovor s doc. MUDr. Martinou Zvěřovou, Ph.D.
Není jednoduché zdravému člověku oznámit, že za pár let pravděpodobně onemocní nevyléčitelnou chorobou, říká docentka Martina Zvěřová z Psychiatrické kliniky 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. Je členkou týmu, který přispívá k celosvětovému hledání jednoduché metody včasného rozpoznání Alzheimerovy nemoci.
Kdy se dá onemocnění Alzheimerovou nemocí poznat?
Pro tuto chorobu je charakteristický nenápadný, plíživý začátek s typickými výpadky paměti na nedávno proběhlé události. Onemocnění pravděpodobně probíhá řadu let skrytě, bezpříznakově, takže k nám pacienti většinou přicházejí až se znatelnými problémy. I v současné době patří Alzheimerova choroba mezi nevyléčitelná onemocnění, včasnou léčbou lze však podstatně zpomalit průběh nemoci, a zejména udržet pacienty v lehčích stadiích demence.
Jak toto onemocnění určíte?
Diagnóza je založena hlavně na pozorování lékařem, který u pacienta odhalí poruchu kognitivních neboli poznávacích funkcí. Různou měrou je postižen intelekt, paměť, pozornost, motivace, později i chápání a schopnost abstraktního myšlení a nakonec nemocní často nepoznávají své okolí ani nejbližší příbuzné. K upřesnění diagnózy nám pomáhají také zobrazovací techniky – počítačová tomografie, magnetická rezonance nebo pozitronová emisní tomografie, které najdou charakteristické změny v mozku pacienta. Využíváme však rovněž biomarker, tedy biologický indikátor stavu v organismu. Na rozdíl od ostatních medicínských oborů stojíme v psychiatrii zatím na začátku, ve fázi hledání vhodných biomarkerů. V případě Alzheimerovy nemoci je pro nás podstatný souběžný nález abnormálních hodnot tří bílkovin v mozkomíšním moku. Sledují se bílkoviny beta amyloid, volný tau protein a hyperfosforylovaný tau protein, které postupně způsobují smrt nervových buněk.
Mozkomíšní mok se odebírá punkcí, tedy injekčně z míchy v bederní části páteře. To není moc příjemné…
Není. A také to není pro všechna pracoviště dostupná metoda. I proto v našem výzkumu nových možných biomarkerů používáme žilní krev z paže, která se dá odebrat velmi jednoduše. Ve výzkumném projektu financovaném Grantovou agenturou ČR, který vedl profesor Jiří Raboch, s nímž jsem spolupracovala, jsme v této krvi odebrané pacientům s Alzheimerovou nemocí zkoumali proměny vytipovaných genů, pak několik biochemických parametrů v krevní plazmě, v krevních destičkách a v bílých krvinkách, a také změny v mitochondriích – to jsou tělíska uvnitř buňky, která, zjednodušeně řečeno, pro buňku vytvářejí energii.
Kde získáváte dobrovolníky pro svůj výzkum?
Ve zmíněném projektu jsme jich měli 120, většinou pacientů, kteří docházeli do naší ambulance, jen někteří byli v té době na naší klinice hospitalizovaní. V tomto smyslu je náš výzkum velmi komplikovaný, protože občas se nám některý pacient ze sledování vytratí – možná jej příbuzní umístili do nějakého zdravotnického zařízení, možná zemřel, ale my se to nedozvíme. Získaná data pak pro nás nemají dostatečnou hodnotu. Ono vůbec najít vhodné dobrovolníky je těžké. Ideální je pro nás takový, který trpí jenom Alzheimerovou chorobou a jinak je zdravý. V takovém případě je vyšší pravděpodobnost, že odchylky sledovaných hodnot od normálu souvisí právě s tímto onemocněním. Jenomže Alzheimerova nemoc se projevuje obvykle až ve věku 60 a více let. A to už lidé většinou trpí i dalšími chorobami. Proto pak musíme velmi pečlivě porovnávat a zvažovat, která změna může souviset s Alzheimerovou nemocí a která s chorobou úplně jinou.
K jakým výsledkům jste dospěli?
Zaznamenávali jsme změny zmíněných parametrů. V našem výzkumu nám vyšly jako vhodné biomarkery hlavně hormon kortizol, aminokyselina homocystein a některé typy aktivity mitochondrií. Nejsme v tom jediní, výzkumy tohoto druhu probíhají po celém světě, různé výzkumné ústavy zkoumají různé biologické parametry v krvi. Své výsledky zveřejňujeme v odborných periodicích, kde jsou všem k dispozici. Doufáme, že v celkovém souhrnu přinesou poznatky, které nám umožní určit nejvýhodnější novou diagnostickou metodu.
Chcete najít jeden biomarker, který oznámí – tento člověk má Alzheimerovu nemoc?
To ne, zdá se, že to nebude jediný biomarker, ale nějaká propojená kombinace více biomarkerů s celkovou dostatečnou vypovídací hodnotou. Podstatné bude, aby se daly zjistit z krve, kterou je možné snadno odebrat a analyzovat. Tím by se diagnostikování nemoci urychlilo, takže i léčba by se dala zahájit dříve. Současně také doufáme, že právě sledováním těchto biomarkerů už v průběhu nemoci dokážeme určit, jaký léčebný postup je přímo pro konkrétního pacienta nejvhodnější. Tedy který typ léku či kombinace léků použít, jak velké dávkování je přiměřené a podobně.
Předpokládáte, že jednou budete ještě mezi zdravými lidmi hledat budoucí pacienty?
Ano, máme za cíl také sestavit skupinu biomarkerů tak, aby se dala použít na jednoduchý screening, na zjišťování, zda je ještě zcela zdravá osoba ohrožena Alzheimerovou nemocí, která se projeví třeba až za dlouhé roky. To je ovšem eticky velmi složité téma, zda a jak jí to říci. Důležité bude, aby souběžně se screeningem, který odhalí lidi vysoce ohrožené Alzheimerovou nemocí, jsme jim byli schopni také nabídnout účinnou léčbu. To ale zatím nedokážeme, můžeme jenom postup choroby brzdit. Nicméně již nyní známe řadu rizikových faktorů pro vznik Alzheimerovy nemoci. Některé nelze ovlivnit, to je například věk, pohlaví a genetika, ale některé ovlivnit rozhodně můžeme. Jedná se například o obezitu, vysoký tlak, cukrovku II. typu, zvýšenou hladinu cholesterolu, kouření, nadměrnou konzumaci alkoholu, nedostatek pohybu a opakované úrazy hlavy. Takže je možné vysoce ohrožené osoby před nimi včas varovat.
Martina Zvěřová
Vystudovala 3. lékařskou fakultu Univerzity Karlovy.
Nyní je docentkou 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, pracuje na Psychiatrické klinice Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. Kromě klinické praxe se zabývá zejména výzkumem neurodegenerativních chorob, zvláště Alzheimerovy nemoci.
prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc.
Lokalizace CD151 a integrinové podjednotky α6 v myších epididymálních spermiích a jejich interakce
SEAN COUGHLIN
