Stavba a funkce mozečku Mozeček (cerebellum) má to štěstí, že jepříkladem mozkové struktury, která bývádobře známa i široké veřejnosti, a to ze jmé -na díky jeho textuře, na řezech připomí-nající biblický strom života (obr. 3). A takéPurkyňovy buňky se svými typicky keříč-kovitě uspořádanými dendrity (výběžkyvedoucí impulzy směrem do buňky) patřík nejkrásnějším výtvorům živé přírody(obr. 2). Přestože mozeček, ležící v zadníjámě lební, vývojově patří k zadnímu moz-ku (vedle prodloužené míchy a Varolovamostu), objemově představuje pouze zlo-mek celého mozku. Na druhé straně platí,že kůra mozečku obsahuje více neuronůnež kortex (kůra) velkého mozku a díkybohaté členitosti tomu odpovídá i její plo-cha. Na rozdíl od vcelku nepříliš zřetelněoddělených 6 korových vrstev velkéhomozku kůra mozečku obsahuje pouze třivrstvy (molekulární, ganglionární a granu -lární), velmi dobře patrné, které na svýchnákresech zobrazil i Purkyně. Podobnějako velký mozek také mozeček má nasvém povrchu šedou hmotu – kůru tvoře-nou převážně nervovými buňkami, a ve -spod hmotu bílou obsahující většinounervová vlákna. Uvnitř té jsou izolovanénakupeniny šedé hmoty zvané mozečko-vá jádra. Anatomicky mozeček tvoří dvěhemisféry a mezi nimi ležící vermis (červ).Z funkčně vývojového pohledu rozezná-váme tři části mozečku. Podle nervovýchvláken, odkud převážně přicházejí, jsouto: nejstarší vestibulární mozeček (archi-cerebellum, se spoji z vestibulárních ja -der), vývojově mladší spinální mozeček(paleocerebellum, s dráhami z páteřnímíchy) a nejmladší korový mozeček (neo-cerebellum, s aferentací – dostředivými

spoji – zejména z mozkové kůry). Archice -rebellum ve spolupráci s rovnovážnýmústrojím vnitřního ucha přispívá k udržo-vání stoje a rovnováhy, paleocerebellum sepodílí především na regulaci svalovéhotonu a neocerebellum, ve vzájemné koope -raci s motorickými oblastmi velkého moz-

ku, zajišťuje koordinaci pohybů a tvorbuhybných stereotypů.

Komu by se zdálo, že to není mnoho,když kromě uvedených spojů má mozečekještě řadu dalších dvoustranných spojenís jinými významnými částmi mozku, vedlejiž zmíněného vysokého funkčního poten-ciálu daného obrovským počtem neuronů,nemýlil by se. Od počátku 90. let 20. stol.se totiž na základě experimentálně získa-ných poznatků, ale i klinických pozorová nízačal prosazovat názor, že vedle výšeuvedených tradičních funkcí se mozečekuplatňuje také ve vyšších nervových funk-cích spojených s učením (nejen motoric-kým, jak někteří badatelé po určité doběbyli ochotni připustit), pamětí a poznáva-cími aktivitami včetně účasti na emocích(tedy na tzv. kognitivně-emocionálních pro-cesech). Dnes tuto novou koncepci mozeč-ku odborná veřejnost uznává a respektujeji. Nás velmi těší, že od počátku koncen -trace na experimentální studium podstatya funkčních důsledků mozečkové de ge -nerace, která započala na Ústavu pato lo -gické fyziologie Lékařské fakulty Univer-zity Karlovy v Plzni právě v polovině 90.let, jsme na základě našich výsledků totonové pojetí úlohy mozečku jednoznačněprosazovali a k jeho uznání snad i trochupřispěli. V souhrnu lze tedy úlohu mozeč-ku v nervových funkcích charakterizovattak, že přijímá senzorické a předzvěstní(předcházející zamýšlené činnosti) im -pulzy, které zahrnují signalizaci z hlubo-kých pohybových receptorů svalů, šlacha kloubních pouzder (propriorecepci). Tyspojuje s informacemi z motorických po -velů, aby výsledkem byla precizní kon -trola hybnosti, ale též správná modulacekognitivně emočních aktivit.

Poruchy mozečkuZ toho, co bylo výše uvedeno, nepřekvapí,že poruchy mozečku jsou patrné přede-vším na pohybovém ústrojí. Tak je tomunapř. nejen při dobrovolně (a často radost-ně) podstupovaném dočasném vyřazeníjeho funkcí v důsledku prostého alhoho-lového opojení (ebriety, stručně v opilos-ti), ale především pak při různých dege -nerativních onemocněních. Jde zejménao stavy podmíněné geneticky. Nejsou sicetak časté jako jiné formy neurodegenerací(např. Alzheimerova nebo Parkinsonovanemoc), avšak tím, že invalidizují anebousmrcují často i ve velmi mladém věku,jsou o to závažnější. Poškození mozečkuse nejčastěji projevuje ztrátou nebo čás-tečným vymizením některých funkcí (hy -pofunkce až afunkce) neboli zánikovýmsyndromem. Ten je typický zvýšenou po -hybovou pasivitou a slabostí končetin,pohybovým třesem a ataxií (porušenými

živa 5/2011 229 ziva.avcr.cz

1

František Vožeh

Jan Evangelista Purkyněa mozeček dříve a dnes

Není snadné při známém mnohostranném působení J. E. Purkyně v biologickýcha medicínských vědách posoudit, ve které jejich oblasti byl jeho přínos největ-ší. Dost možná, díky svému odbornému zaměření, preferuji v tomto hodnocenínervový systém, který zde kladu na první místo. A kdyby snad s tím někdoz posuzovatelů díla tohoto našeho vědce, lékaře, ale i veřejného činitele ne -souhlasil, musel by alespoň uznat, že objevy J. E. Purkyně, především v oblasticentrálního nervového systému, patří k jeho nejvýznamnějším a celosvětově nej-známějším. A jestliže budeme dále hodnotit a oceňovat jeho světovost v tomtosměru, musíme udělat rovnítko mezi jménem Purkyně a největšími nervovýmibuňkami v mozku, resp. v mozečku. Jan Evangelista je jako první na světě uvi-děl, v r. 1837 také popsal i vlastnoručně znázornil (obr. 1) a na své pražské před-nášce představil odborné veřejnosti. Tehdejší nejvýznamnější badatelé v oblastinervového systému mu poté projevili nejvyšší uznání tím, že se od té doby tytoneurony nazývají Purkyňovými buňkami a dodnes patří k nejčastěji citovanýmodborným termínům medicínské literatury ve světě vůbec.

1 Znázornění „gangliových tělísek“ tak, jak je na jednom ze svých nákresů(na podkladě vlastní litografie) předvedlodborné veřejnosti J. E. Purkyně r. 1837v Praze. Jde o první vyobrazení těchto velkých kapkovitých neuronů a také vrstev mozečkové kůry; a – detailní znázornění gangliového tělíska mozečku – dnešní Purkyňovybuňky, b – molekulární, c – ganglionární, d – granulární vrstvamozečkové kůry

a

b

d

c

pohyby). Dále se objevuje porucha syn -chronizace pohybů (asynergie), tzv. pře stře -lování (hypermetrie), kdy např. ve snazeuchopit předmět ruka do něj naráží, a takéneschopnost vykonávat rychle symetric-ky a koordinovaně protichůdné pohyby(adiadochokineze). Typické jsou též po -ruchy řeči (pomalá, nezřetelná, vyrážená)a písma (hrubé, roztřesené). Vedle mo to -rických poruch byly u pacientů s posti -žením mozečku zjištěny i další poruchys projevy tzv. kognitivně-afektivního syn-dromu – zhoršená schopnost tvorby slov,plánování a abstrakce, narušení pracovnípaměti, změny osobnosti s otupělými emo-cemi a nepřiměřeným chováním. Není vy -loučen ani vztah ke schizofrenii. V po sled -ní době se ukazuje pravděpodobný vztahabnormalit mozečku také k poruchám psy-chiky typu autismu.

Méně často se vyskytuje tzv. iritačnímozečkový syndrom, kde jde o poruchyplynoucí z patologického dráždění nebolistimulace (hyperfunkce). Příkladem je sva-lová hypertonie, klidový třes a flekčnídržení těla, což připomíná hypertonicko--hypokinetický syndrom u parkinsoniků.Není bez zajímavosti, že při jednostran-ném postižení mozečku, oproti poškoze-ní velkého mozku, kdy se např. poruchyhybnosti objevují na straně protilehlé lézi,u mozečkových dysfunkcí bývají projevystejnostranné. Důvod je ten, že zde nedo-chází ke křížení příslušných drah, jako jetomu např. u hlavní dráhy (zvané pyrami-dová), zodpovědné za uvědomělý pohyba vedoucí vzruchy z motorických oblastímozkové kůry do páteřní míchy.

Metody výzkumu mozečku� Klinické a neurozobrazující postupyPřestože výše popsané nálezy v oblastistruktury mozečku učinil Purkyně za po -užití na svou dobu poměrně kvalitníhomikroskopu (i když řadu poznatků získalpouze užitím lupy), za hlavní metodu přidalších zkoumáních, včetně pokusů narůzných druzích zvířat, mu sloužilo pozo-rování (např. popsal poruchy hybnosti poexperimentálním poškození nebo vyjmutímozečku).

Právě nejzřetelněji se porucha mozečkuprojevuje na pohybovém systému (a toplatí jak pro člověka, tak pro zvířata). Z tohotaké vychází orientační vyšetření osob po -dezřelých z požití alkoholu (jako ne zbytnýdoplněk odběru krve za účelem stanove-ní jeho hladiny) i první neurologické pro-hlídky pacientů před dalšími diagnostic-kými postupy. Vyšetřuje se schopnost stojea chůze při zavřených očích, koordinacea přesnost pohybů, kvalita řeči a písma.Nové poznatky o funkci mozečku přineslaa dále přinášejí další specializovaná kli-nická vyšetření (včetně psychologických)a zejména pak moderní zobrazovací metody(např. PET – pozitronová emisní tomo -grafie, NMR – nukleární magnetická re zo -nance aj.).� Experimentální nálezy u zvířatV experimentálním zkoumání mozečku,tak jako jinde v biomedicínském výzkumu,hrají nezastupitelnou roli zvířecí mo dely.Jde především o kmeny myší postiženýchrůznými, hlavně degenera tivními mozeč -kovými poruchami, které jsou obdobouchorobných stavů známých z humánní

neuropatologie. V podstatě existují dvěskupiny těchto zvířat modelující různémozečkové dysfunkce, které postihují člo-věka.– Modely vycházející z přirozeně vznik-lých mutací genomu, kdy dalším kříženímtakto postižených jedinců vznikly speci-ficky postižené kmeny myší používanév neurofyziologickém a neuropatofyzio-logickém výzkumu.– Modely vzniklé uměle, použitím metodgenetického inženýrství, jako transgenníkmeny myší. Tato zvířata představují defacto přesnější modely nejen mozečkových,ale i jiných geneticky podmíněných neuro -patologií (např. Huntingtonova nemoc,dentatorubrální atrofie, spinální a bulbár-ní svalová atrofie), protože je zde možnépřesně definovaným zásahem cíleně ovliv-nit genetickou informaci. I tyto myši se po -užívají v obdobných pokusech jako jedinciprvní skupiny, spadají však do oblasti ge -neticky modifikovaných organismů (GMO)a je třeba s nimi nakládat podle přísluš-ných legislativních předpisů. Z modelůs postižením mozečku sem patří 6 typůspinocerebelárních ataxií (SCA1, 2, 3, 6,7 a 17) z více než 20 známých lidskýchforem. Z myších modelů prakticky všechuvedených neuropatologií jsou nejčastějipoužívané transgenní myši SCA1 a SCA2.

Experimentální výzkum s využitím zví-řecích modelů obou skupin umožňuje stu-dovat patogenetické mechanismy cere -belárních degenerací a na základě jejichpoznání uplatňovat více či méně účinnézpůsoby cíleného ovlivnění a léčby těchtopatologických stavů. Že výsledky uvede-ných experimentů představují významnýpřínos pro základní neurovědní výzkum

i pro klinickou praxi, je nepochybné. Týkáse to především geneticky podmíněnýchdegenerativních onemocnění mozečkus prevalencí 3–9/100 000 (počet onemoc-nění/počet obyvatel) – autozomálně rece-sivních (např. Friedreichova ataxie a ataxiateleangiectactica) a autozomálně domi-nantních (výše zmíněných více než 20typů SCA).

Naše pracoviště, které se ve spoluprácise zahraničními partnery zabývá výzku-mem mozečkových degenerací na zvíře-cích modelech více než 15 let, pracujes několika modelovými kmeny myší. Je -jich rozdělení a přehled uvádíme v násle-dujícím textu.

ziva.avcr.cz 230 živa 5/2011

2

3

mpm

kpm

20 μm

Přirozeně vzniklé mutantní kmenymyší 1. skupiny� Mutantní myši LurcherJde o přirozený model olivocerebelární de -generace (dolní oliva je část mozkovéhokmene funkčně propojená s mozečkem)vzniklý spontánní mutací. Mu tace se týká6. chromozomu a jde o semidominantnítyp dědičnosti s postižením genu kódu -jícího podjednotku č. 2 glutamátovéhoreceptoru. Mutanti Lurcher jsou hetero -zygoti (+/Lc), zcela zdraví je dinci jsou ho -mozygoti (+/+). Ti tvoří zhruba polovinuzvířat v hnízdě (v případě běžného křížení+/+ samice a Lc/+ samce) a v experimen-tech slouží jako ideální kontroly. Homo-zygoti Lc/Lc nejsou životaschopní. Proto-že gen postižený mutací je exprimovánpřevážně Purkyňovými buňkami, docházív důsledku poruchy glutamátového recep-toru (glutamát je hlavní excitační mediá-tor, neboli vzrušivý přenašeč v mozku)k jejich postupnému zániku.

U těchto neuronů lze nejspíše mluvito programované smrti z nadbytku gluta-mátu, jejich úbytek začíná být patrný již8. den po narození. Ke konci prvníhoměsíce života je přítomno necelých 10 %původního počtu Purkyňových buněk a potřetím měsíci života prakticky žádné (vizobr. 4 a 5). Zánik Purkyňových buněk jetedy přímým důsledkem zmíněné mutace.Sekundární úbytek granulárních buněkmozečku (až na 10 % původního počtu)a neuronů dolní olivy (NDO) až na 25 %je pak důsledkem ztráty cíle jejich axonů(neurit, výběžek vedoucí vzruchy z neuro-nu), tj. Purkyňových buněk. Protože axonyPurkyňových buněk směřující do hlubo-kých jader mozečku, retikulární formace(síťovitá propojovací struktura procházejí-cí celým mozkovým kmenem) a také dovestibulárních jader jsou jediným výstu-pem kůry mozečku, zánik těchto neuronůnavozuje funkční dekortikaci cerebela (tedyvy řazení kůry mozečku). Mozečková jádramorfologicky ani funkčně poškozena ne -jsou. Mutanti Lurcher tak mohou před sta -vovat model lidské olivopontocerebelárníatrofie (OPCA). Toto dědičné degenera tiv -ní onemocnění se u člověka vyskytuje jakv dominantní, tak i v recesivní formě. Dů -sledky se projevují především ve sféřemotoriky, jako poruchy rovnováhy a koor-dinace pohybů. Jak ukázaly práce našei dalších autorů, nezanedbatelná schopnostmotorického učení však přetrvává.

Mutanti Lurcher mají dále vyšší excita-bilitu CNS (chybí tlumivý vliv mozečku)a změněnou reakci na bolestivé podněty.Některé jejich neurony jsou citlivější k neu-rotoxickým vlivům. Vykazují také poruchykognitivních funkcí, především prostoro-vého učení v Morrisově vodním bludišti(kde podstatou je hledání polohy pevnéhoostrůvku skrytého pod hladinou, někdyi viditelného, na základě pamatování siumístění okolních objektů v místnosti)a byly u nich prokázány též změny v kla-sickém podmiňování mrkacího reflexu.Kromě nervových změn byly i zásluhounašeho výzkumu popsány některé abnor-mality v endokrinním a imunitním systé-mu, zjištěny změny ve struktuře slezinya lymfatických uzlin, ale i nadledvin, kterésvědčí o možných funkčních porucháchtěchto systémů. Také brzlík (thymus) vevěku tří měsíců vykazoval známky před-časné involuce (postupného fyziologického

zániku), zatímco u měsíc starých zvířatbyl prakticky beze změn. Uvedené nálezysvědčí o úzké provázanosti nervového,endokrinního a imunitního systému, kte-ré tvoří jeden funkční celek (což ostatněplatí o celém organismu).

Ze čtyř kmenů mutantních myší Lur-cher má naše laboratoř k dispozici dva(C3H, B6CBA). U jednoho (C3H) se záro-veň vyskytuje geneticky podmíněná reti-nální degenerace, která je obdobou lidskéslepoty vzniklé následkem degeneracesítnice.� Mutantní myši Pcd(Purkinje cell degeneration)Také u nich dochází k zániku téměř všechPurkyňových buněk mozečku mezi 3. a 4.týdnem života. Následuje degenerace gra-nulárních buněk a mozečkových jader,považovaná za sekundární, v dů sledkuzániku Purkyňových buněk. Jde o autozo-málně dědičnou poruchu s genovou muta-cí na 13. chromozomu. Granulární buňkyzanikají postupně a u jednoročních zvířatzbývá asi 10 % jejich původního počtu.Jádra mozečku ztrácejí na svém objemu dokonce 10 měsíců života u mutantů Pcd asi20 %. Vedle úbytku zmíněných neuronůtrpí tyto myši retinální degenerací. Z po -zorovatelných příznaků je nejpatrnějšítěžké postižení motoriky, včetně chůze,při níž se dotýkají břichem podložky, majírovněž narušenou schopnost prostoro véhoučení v Morrisově vodním bludišti. Stejnějako u mutantů Lurcher je důvodem posti-žení prostorové navigace a paměti. Jakv naší laboratoři, tak i jinde ve světě byloprokázáno, že porušení motoriky, patrnéna pevné podložce, se netýká plavání vevodě (to je u postižených myší neporuše-né), a proto zjišťování prostorového uče-ní a paměti ve vodním bludišti je v tomtosměru optimální.

Transgenní myší modely 2. skupinyZ této skupiny myší s geneticky podmí-něným postižením mozečku pracujemes typem SCA2. Tyto myši nesou lidskýmutovaný gen kódující ataxin 2, kterýzpůsobuje jednu z dědičně podmíněnýchtzv. tripletových nemocí – autozomálnědominantní spinocerebelární ataxii typu 2(SCA2). Takto postižení lidé mají nižšíhmotnost mozku a v kůře mozečku je patr-ný úbytek Purkyňových i granulárníchbuněk, zasažen je i mozkový kmen, a to

živa 5/2011 231 ziva.avcr.cz

54

2 Purkyňova buňka mozečku dospělémyši ve světelném mikroskopu. Jde o Ramónovu-Molinerovu modifikaci Golgiho impregnační metody. Foto F. Vožeh3 Sagitální (předozadní) řez lidskýmmozkem na úrovni mozečku. Kromě mozečku (m) je patrná i prodloužená mícha (pm) a také horníčást krční páteřní míchy (kpm). Kreslila M. Chumchalová4 Mikrofotografie histologického řezučástí kůry mozečku zdravé 14dennímyši. Na obrázku jsou zřetelně patrné tři korové vrstvy (a – molekulární, b – gan glionární, c – granulární) i řadaPurkyňových buněk ganglionární vrstvy. Barveno gallocyaninem podle Nissla(zvětšeno 200×)5 Mikrofotografie histologického řezučástí kůry mozečku 14denní mutantnímyši Lurcher (laboratorní kmen s mutací chromozomu způsobující degeneraci části mozečku, blíže v textu).Na obrázku jsou též patrné tři korovévrstvy (a – molekulární, b – ganglionární, c – granulární), ale v ganglionární vrstvě jsou již pouze atypické, zanikající Purkyňovy buňky, místy již zcela chybějící. Barveno gallocyaninem podle Nissla (zvětšeno 200×)

v mostu, dolní olivě, ale také v substantianigra. Mírné degenerativní změny bývajípatrné též v červeném jádře (nucleus ru -ber), avšak někdy i v talamu, bazálníchgangliích, mozkové kůře, dokonce v míše.Klinicky se objevuje zřetelná progresivníataxie, vymizelé šlachové reflexy s poru-chami vnímání některých smyslovýchkvalit, mimovolní hybnosti a zhoršenímmentálních funkcí.

Další typy transgenních zvířat v našem výzkumu� GFP (Green Fluorescent Protein) myšikmene B6CBATěmto zvířatům byl metodami genetické-ho inženýrství do jejich genetické infor-mace vložen speciální gen (původem z fluo -reskující medúzy). Ten způsobil, že jsoutkáně transgenních zvířat a také případnétransplantáty z nich získané nadány schop-ností fluorescence v UV světle (obr. 6 a 7).Toho využíváme při hodnocení výsledkůneuro transplantací do mozečku ve fluo-rescenčním mikroskopu. Není bez zajíma-vosti, že je tento gen možné za stejnýmúčelem (tj. označení buněk a posléze jejichsnadné identifikace) přenést i do buněč-ných kultur, např. jsou-li použity k trans-plantaci.

Jiné možnosti výzkumuDalší možností využití laboratorních zví-řat v experimentálním neurovědním vý -zkumu je instrumentální navození patolo-gických stavů cílenými zásahy do zvolenéstruktury. Zde je možné za použití stereo-taktické metody (slouží k přesné lokalizacia zasažení jakéhokoli místa v předem pro-storově zmapovaném mozku), zničenímanebo stimulací vybrané struktury vyvo-lat zánikové nebo dráždivé (iritační) jevy,modelující obdobné vrozené či získanénervové poruchy u člověka. Tyto zákroky,stejně jako všechny ostatní experimentyna laboratorních zvířatech, se provádějí zadodržování přísných legislativních před-pisů a etických norem týkajících se zachá-zení se zvířaty; biomedicínský výzkum sezatím bez nich neobejde. Jako příklad lzev případě mozečku uvést možnost vyřa-zení (anebo dráždění) některých hlubokýchjader u laboratorních potkanů, s násled-ným studiem důsledků zákroku i možnos-tí ovlivnění. Některé tyto experimenty seuskutečňují jako akutní, stále více se všakprosazují dlouhodobé studie, kdy např.s různými stimulačními anebo registrač-ními elektrodami umístěnými do různýchoblastí mozku mohou zvířata vést prak-ticky normální život s tím, že jsou cíleněvyšetřována v určitých situacích.

Ve výčtu možností získávání důležitýchpoznatků v biologických vědách (tedyi v neurovědním výzkumu) jsou v nepo-slední řadě též metody vývojové a srovná -vací biologie. Ty vycházejí z faktu, že seživot vyvíjel od nejjednodušších systémůpo složitější, přičemž jeho jednotlivé for-my tvoří pomyslnou pyramidu. Některéz nich, nebo pozůstatky po nich přetrvá-vají dodnes. Jejich studiem lze na mno-hem jednodušších strukturách a funkcíchpochopit i složité mechanismy obdobnýchorgánů a soustav na vyšších úrovních,včetně člověka. V případě mozečku je tořada srovnávacích studií, které započaly

už zkoumáním základů cerebela u ryb(chrupavčitých i kostěných) přes bezče-listné (agnatha) až po porovnání s mo zeč -kem ptáků a savců. Ač se to zdá ne uvěři -telné, i takto získané poznatky významněpřispěly k vytváření a formulování výšeuvedené a dnes všeobecně uznávané novékoncepce mozečku.

Současné metodiky experimentálníhovýzkumu a možnosti interpretaceZ možností využití především zvířecíchmodelů ve výzkumu mozečku lze dáleuvést celou škálu laboratorních postupů,které dovolí studovat zvolenou problema-tiku z mnoha pohledů. Tradičně se řadalaboratorních aktivit v biologii, a tedyi v neurovědách, dělí podle vědeckéhoza měření na morfologické (anatomie,his tologie) a funkční (fyziologie). I kdyžv posledních letech dochází k určitémuprolínání těchto procedur, v laboratornípraxi stále používáme např. klasické (neu-ro)histologické způsoby krájení a barvení

ziva.avcr.cz 232 živa 5/2011

6 a 7 Mikrofotografie kůry mozečku 39 dnů staré myši Lurcher tři týdny po transplantaci embryonální nervovétkáně ve formě solidního transplantátu(obr. 6) a 177 dnů staré myši Lurcher 10 týdnů po transplantaci embryonálnínervové tkáně ve formě suspenze buněk(obr. 7). Jak solidní transplantát, tak tkáň pro přípravu buněčné suspenzebyly odebrány z mozečku 12denníhoembrya GFP myši (blíže v textu).V zobrazení fluorescenčním mikroskopem jsou na obr. 6 patrny zeleně fluoreskující Purkyňovy buňkyv ne zcela typickém uspořádání. Na obr. 7 vidíme zeleně fluoreskujícítransplantát, na jehož levém okraji se nacházejí Purkyňovy buňky s již vyvinutým typickým dendritickýmvětvením. V obou případech jde o různědlouho přežívající transplantát. Snímky: J. Cendelín, pokud není uvedeno jinak

7

6

20 μm

100 μm

vzorků tkáně za účelem získání mikrosko-picky hodnotitelných preparátů. Ty v zá -vislosti na speciálních postupech dovolístudovat strukturální charakteristiky již odsubbuněčné úrovně (elektronová mikro-skopie), až po zobrazení buněk, včetnějejich rozlišení a uspořádání např. do růz-ných vrstev, jader apod. (optická mikrosko -pie). Prolínáním postupů je myšleno to, žese dnes využívají moderní histochemickéa ještě více imunohistochemické metody,které v preparátech označují většinoupřesně definované bílkoviny a jiné látky,ať�již v podobě specifických receptorů,mediátorů nebo enzymů. Výsledný, byťneživý obraz, nyní často využívající imu -nofluorescenci (fluorescenční mikrosko-pie), podává informace nejen o stavbě, aletéž o funkčním stavu dané struktury, tkáněnebo buněk. A to vše v závislosti na tom,v jaké situaci, po jakém ovlivnění došlok odebrání příslušného vzorku.

Jednoznačně funkční projevy lze samo-zřejmě sledovat pouze na živém organis-mu (buňce, tkáňové kultuře, orgánu), a tona specifických projevech. Může jít např.o elektrofyziologické vyšetření mozku.Sem patří snímání spontánního EEG, nebovyvolané mozkové aktivity po smyslo-vém podráždění. Získat lze i záznam bu -něčných výbojů (po předchozí elektrickéa přesně definované stimulaci) vykazují-cích elementární známky učení na buněčnéúrovni v určité struktuře, jako je např. hi po -kampální dlouhodobá potenciace (LTP –Long-term potentiation) nebo dlouhodobádeprese (LTD – Long-term depression)typická také pro mozeček. I zde výsledkyvyšetření závisejí na situaci, v jaké sledo -vání probíhá, v čem spočívalo předchozíči průběžné ovlivňování, zda jde o pokus-né nebo kontrolní zvíře atp.

Je pochopitelné, že v případě studiakomplexních nervových funkcí, na nichžse podílí i mozeček, je třeba používat so -fistikovaných, tzv. behaviorálních metod,které jsou schopny postihnout změny cho-vání, paměti, učení a pohybových aktivit.

K tomu slouží celá řada testů motoriky(např. vyšetření pohybu na otáčejícím seválci, úzkém břevně, šikmém žebříku nebohodnocení visu na hrazdě), emočně úzkost-ného chování (sledování pohybu v otevře-ném poli) anebo kognitivních funkcí. Pří-kladem může být testování prostorovépaměti v různých typech bludišť v rozlič-ných variantách uspořádání, jako je tomuu zmíněného Morrisova vodního bludiště.

Je třeba říci, že na našem pracovišti po -užíváme většinu výše uvedených metoda ve spolupráci s dalšími laboratořemiv ČR i v zahraničí také některé další. Taktomu bylo např. u zmíněného studia uče-ní typu podmiňování mrkacího reflexu,zprostředkovaného především mozečkem.I zde jsme ve spolupráci se španělskýmikolegy zjistili změny u mutantů Lurcherve srovnání se zdravými kontrolními zví-řaty. Vedle vývojových charakteristik a kon-sekvencí vrozené degenerace mozečku namyších modelech dále studujeme zejmé-na možnosti ovlivnění rozvoje této poru-chy. Příkladem může být farmakologickáblokace nebo stimulace některých mediá-torových či receptorových systémů moz-ku (dopaminergního, oxidu dusnatého,NMDA glutamátového receptoru). Dalšímze způsobů je ovlivnění nucenou motoric-kou aktivitou a v posledních le tech téžneurotransplantacemi. Ty začaly nejprveimplantací embryonální mozečkové tkánědo mozečku myší postižených degenerací,v poslední době se pak soustřeďujeme natransplantace embryonálních kmenovýchbuněk (značených GFP). V této souvislos-ti chystáme zároveň se štěpem podávatjako podpůrnou látku nervový růstový fak-tor (BDNF). Některé naše výsledky, zejmé-na u mutantních myší Lurcher, již bylyuvedeny (vyšší citlivost neuronů dolní oli-vy mutantních myší Lurcher k neurotoxi-nu ve srovnání s kontrolami, změny prahubolesti, nezměněná schopnost plaváníu těchto mutantů ve srovnání s kontrolní-mi zvířaty). Za zmínku stojí i nálezy, kteréukázaly, že nucená a pravidelná fyzická

aktivita postižených myší (chůze na otáče-jícím se válci) zlepšila výsledky motoric-kých testů. Ve srovnání s netrénovanýmipostiženými kontrolními zvířaty u nichdošlo k lepším výsledkům při testováníprostorové paměti v Morrisově vodnímbludišti. Navíc byl u trénovaných posti-žených jedinců setřen negativní vliv stár-nutí na zmíněný kognitivní výkon. Tentopříznivý efekt fyzické aktivity na zlepše-ní kognitivních funkcí, lepší vyrovnáváníse s pohybovým postižením, jakož i ne -pochybný účinek proti předčasným pro -jevům stárnutí lze úspěšně přenést i načlověka.

Pokud jde o efekt dosud provedenýchtransplantací, byly vyhodnocovány záro-veň s posuzováním kvality transplantátua doby jeho přežívání. Jednoznačné vý -sledky zatím nejsou, nicméně přežívánítransplantátu bylo převážně dobré s efek-tem na sledované funkce zatím spíše ne -specificky (troficky anebo stimulačně)příznivým. Na základě dosavadních vý -sledků a zejména pak s možnostmi využíti dalších kmenů myší, které máme nověk dispozici, hledíme na naši příští experi-mentální práci s optimismem.

Co říci závěrem? Mozeček je struktura,která badatele v oblasti neurověd pořád-ně zaskočila. Především v posledních dvoudesetiletích museli vědci neustále dopl-ňovat, opravovat a přehodnocovat jeho roliv nervových funkcích, a to hlavně v sou-vislosti s jeho zapojením do těch nejvyšších.Velmi si vážíme objevů, které J. E. Purky-ně nejen při studiu mozečku učinil. Záro-veň nás to však svým způsobem zavazujek tomu, aby neurovědy a věda v České re -publice obecně obstály v nevypsané soutě-ži se světem alespoň částečně tak, jako vesvé době tento náš velký vědec a myslitel.

Podporováno výzkumným záměrem VZMSM 0021620816.

živa 5/2011 233 ziva.avcr.cz

Vědecký festival Týden vědy a techniky sekoná 1.–11. listopadu 2011 v každém kraj-ském městě a na mnoha dalších místechČeské republiky. Do letošního 11. ročníkuse zapojilo celkem 55 ústavů AV ČR –jejich dny otevřených dveří jsou určenyvšem zájemcům o dění ve vědě. Doprovod -ný program nabízí popularizační přednáš-ky, výstavy, promítání filmů, vědecké ka -várny, workshopy, semináře i exkurze.� Výstavy

Otto Wichterle – český vědec a vyná-lezce (Praha, Ústav makromolekulární che -mie AV ČR, v. v. i., a Česká centra)

Rostlinné hrátky (Praha, Ústav experi-mentální botaniky AV ČR, v. v. i.)

Popularizace vědy ve Velké Británii(Praha, British Science Association)

Quo vadis, scientia? (Praha, Učená spo-lečnost ČR, Comenium, o. p. s., a Archivhl. m. Prahy)

Věda pro zdraví lidí (Praha, Ústav expe-rimentální medicíny AV ČR, v. v. i.)

Poklady z mikulčického trezoru (Prahaa Brno, Archeologický ústav AV ČR, v. v. i.)

Věda v Moravskoslezském kraji (Ostra-va, Fakultní nemocnice Ostrava a různévědecké instituce)

� Semináře a vědecké kavárnyJan Kolář: Věda, média a my – jak číst

mezi řádky ve zprávách o vědě (1. 11.v 15 hod., AV ČR, Národní 3, Praha 1)

Michal Koblížek: Výzkum mořskýchpouští (2. 11. v 18 hod., Literární kavárnaknihkupectví Academia, nám. Svobody 13,Brno)

Jana Jiroušková: Přívětivá tvář Afriky(3. 11. v 16 hod., Kulturně-literární centrumAcademia Ostrava, Zámecká 2, Ostrava)

David Storch, Zdeněk Konopásek, JanFrei: Věda jako hybná síla pokroku podlupou sociologie, filozofie a biologie (3. 11.v 10 hod., Centrum pro teoretická studia UKv Praze a AV ČR, Husova 4, Praha 1)� Kolokvium

Vědci hledají vědce. Jak motivovat stře-doškolské studenty pro vědeckou práci?(1. 11. v 16 hod., Učená společnost ČRa Asociace ředitelů gymnázií, Clam-Galla-sův palác, Husova 20, Praha 1)

Přednášky je možné shlédnout on line (vý -běr je uveden i na str. LXXX v kuléru toho-to čísla Živy), další podrobnosti najdetena webové stránce: www.tydenvedy.cz.

Akademie věd České republiky

Z programu Týdne vědy a techniky