Nobelovu cenu za lékařství a fyziologii dostali tři vědci za zkoumání biologických hodin u člověka

Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young dostali v pondělí 2. října Nobelovu cenu za lékařství a fyziologii. Zabývali se takzvaným cirkadiánním rytmem, který je základem biologických hodin člověka.

Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young
Zdroj: Reuters Autor: Reuters

Stockholmský Karolinský institut v pondělí půl hodiny před polednem oznámil držitele letošní Nobelovy ceny za fyziologii a lékařství. Stala se jím trojice Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young. Jejich výzkum přispěl k pochopení cirkadiánního rytmu.

Život na Zemi je přizpůsobený rotaci naší planety. Lidé věděli po tisíciletí, že živé organismy, včetně člověka, mají jakési biologické hodiny. Ty nám pomáhají předvídat a přizpůsobovat se pravidelnému dennímu rytmu. Ale jak tyto hodiny fungují?

Do jejich nitra se podívali právě Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash a Michael W. Young. Jejich výzkum odhalil, jak se rostliny, zvířata i lidé přizpůsobují s otáčením Země.

Video Nobelovu cenu za lékařství a fyziologii 2017
video

Nobelova cenu za lékařství a fyziologii 2017

Pracovali s octomilkami a díky tomu dokázali izolovat gen, který je zodpovědný za regulaci normálních denních biorytmů. Ukázali, že tento gen kóduje protein, který se v buňce hromadí během noci a pak během dne se odbourává. Posléze přišli na další součástky tohoto mechanismu; víme proto, že stejný mechanismus je přítomný ve všech vícebuněčných organismech.

Tento mechanismus je nesmírně přesný a právě on stojí za tím, jak pružně a rychle se naše fyziologie dokáže přizpůsobovat různých fázím dne – v chování, úrovni hormonů, tělesné teplotě i metabolismu. Pokud dojde k nějakému porušení tohoto vnitřního stroje, člověk to okamžitě pocítí. Typickým projevem je známý jet-lag, tedy pásmová nemoc: únava a poruchy spánku plynoucí z narušení biorytmů po rychlém leteckém překonání několika (nejméně dvou až pěti) časových pásem. 

Dlouhodobý rozpor mezi životním stylem a rytmy, které nám diktují naše vnitřní hodiny, vede podle posledních výzkumů k řadě problémů. Mimo jiné stoupá riziko vzniku závažných onemocnění.

Dějiny objevu

Že se živí tvorové přizpůsobují změnám dne a noci, toho si všimli lidé už v antice. Během 18. století studoval francouzský astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan rostliny citlivky. Zjistil, že se jejich listy během dne otevírají ke Slunci a při západu Slunce se zase zavírají. Napadlo ho, co by se stalo, kdyby rostliny zavřel na dlouhou dobu do zcela temné místnosti. Ukázalo se, že i když žádné světlo nevnímají, stále se otevírají a zavírají ve stejnou dobu. Z toho bylo poprvé jasné, že nereagují na nějaký vnější podnět, ale řídí se vnitřními hodinami.

Další vědci později popsali biologické hodiny a jejich funkce u zvířat i lidí – jenže po desítky let nikdo nechápal, kde je v těle tento nesmírně užitečný nástroj uložený a jak přesně funguje. V průběhu sedmdesátých let dvacátého století se vědci zaměřili na geny. Seymour Benzer a jeho student Ronald Konopka zjistili, že jeden gen, který ale nebyli schopní popsat, narušuje funkci tohoto cirkadiánního rytmu. Popsali sice, že jeho mutace způsobuje u octomilek narušení rytmu; nevěděli ale jak.

Na jejich práci navázali také ve výzkumu octomilek letošní laureáti Nobelovy ceny Hall a Rosbach z Brandeisovy university a Young z Rockefellerovy university. Ti byli schopní gen izolovat a popsat všechny jeho důležité funkce. Z jejich výzkumu vycházejí všechny další práce, které studovaly biologické hodiny a jejich důsledky pro lidský organismus.

Letní čas a biologické hodiny

Zda má nějaký vliv na tyto biologické rytmy také střídání letního a zimního času, je sporné. Posun času dvakrát za rok je sice na první pohled záležitost jedné „ztracené“ a na podzim znovu získané hodiny, kritici systému fungujícího nepřetržitě již více než 30 let však tvrdí, že aklimatizace je mnohem náročnější.

„Především typické sovy jsou z dřívějšího vstávání rozhozené a trvá jim týden až dva, než se jejich biorytmy srovnají,“ upozornila mediální zástupkyně iniciativy For Only One Time Kateřina Procházková.

Řada psychiatrů tvrdí, že posun času naprosté většině lidí nevadí. Také podle přednosty Kliniky pracovního a cestovního lékařství Fakultní nemocnice Královské Vinohrady Evžena Hrnčíře existují závažnější hrozby v čele s cestováním napříč časovými pásmy. Naproti tomu Martha Merrowová z mnichovského neurovědního střediska se ve svém výzkumu zmínila o konfliktu s biologickými hodinami.

Nobelova cena za fyziologii a lékařství
Zdroj: ČT24

Odměna za Nobelovu cenu

Ocenění je prvním ze šestice letošních Nobelových cen. Vedle medaile a diplomu čeká na laureáty i finanční prémie, která bude letos větší než obvykle: ještě loni byla každá kategorie dotována částkou osmi milionů švédských korun (22,5 milionu korun), letos to je o milion švédských korun více.

V dalších dnech tohoto týdne se bude udělovat ocenění za fyziku, chemii, v pátek za mír a příští pondělí za ekonomii. Datum pro udělení ceny za literaturu zatím nebylo stanoveno.

Loňský vítěz

Roku 2016 dostal tuto cenu japonský vědec Jošinori Ósumi (9. 2. 1945). Ukázal, jak se buňky samy požírají. Je specializovaný na buněčnou biologii, zaměřuje se na mechanismus autofágie. Učí na Tokijském institutu technologie.

Video Reportáž o Nobelově ceně za lékařství 2016
video

Reportáž o Nobelově ceně za lékařství 2016

Ósumi studoval autofágii na tisících druzích mutovaných kvasinek a identifikoval 15 genů, které jsou zodpovědné za níže popsaný mechanismus. Významné je, že jeho výzkum vedl k enormnímu zájmu o téma autofágie. Autofágie je jedním z mechanismů udržení buněčně rovnováhy. Evolučně jde o velmi starý proces založený na rozkládání proteinů. Slovo autofágie pochází z řečtiny a znamená požírání sama sebe – a přesně to se v tomto procesu děje. Když jsou buňky vystavené hladu, začnou trávit samy sebe. Tento mechanismus je logický a velmi praktický a podle nových poznatků může jeho pochopení pomáhat při boji proti rakovině.

Velkou expertkou na téma vnitřních hodin je česká fyzioložka a biochemička, bývalá předsedkyně Akademie věd České republiky a v letech 2008–2010 předsedkyně Učené společnosti České republiky. Podívejte se na rozhovor s ní v pořadu Hyde Park Civilizace:

Video Hyde Park Civilizace - Helena Illnerová
video

Helena Illnerová v pořadu Hyde Park Civilizace