Lidské tělo si lze představit jako dokonalý stroj
Transkript
Lidské tělo si lze představit jako dokonalý stroj
Tělo jako stroj Lidské tělo si lze představit jako dokonalý stroj. Při svém provozu využívá stejné fyzikální zákonitosti a důmyslné vynálezy, které umožnily rozvoj lidské civilizace. V ideálním případě funguje bez větších poruch mnoho desítek let a většinu závad dokáže za pochodu samo opravit. 2 Koktejl 1/2009 Koktejl 1/2009 3 Text a foto Michael Fokt Lidský mozek byl pro anatomy minulých věků velkou záhadou a mnohá tajemství svého složitého fungování si ponechává dodnes. N aše tělo se skládá přibližně z padesáti tisíc miliard buněk, které tvoří všechny tkáně, orgány a celé orgánové soustavy. Vše přitom musí pracovat ve vzájemné shodě. Takový složitý komplex samozřejmě vyžaduje neuvěřitelně výkonný řídicí systém. A také ho má. V lidském mozku najdeme asi sto miliard nervových buněk. Vypadají jako roztodivní pavouci s množstvím výběžků, které se usilovně natahují k dalším neuronům. Jediná nervová buňka se může propojit až s několika tisíci sousedy. Vzniká tak nepředstavitelně složitá síť až sta trilionů možných spojení, ve kterých máme zakódované veškeré vzpomínky, dovednosti, zapamatované znalosti či zkušenosti a způsoby reakcí na různé podněty. Při své koordinační činnosti mozek vykonává desítky milionů jednotlivých operací současně a v jediné chvíli stíhá vyhodnocovat informace z okolního prostředí i vydávat povely jednotlivým částem těla, jak se s nastalou realitou vyrovnat. V hlavě nám tak pracuje snad nejdokonalejší počítač v celém známém vesmíru. ŽIVÝ SUPERPOČÍTAČ Stejně jako skutečný počítač má i mozek jednotlivé části, které vykonávají určité úkoly nutné pro zvládnutí celého těla. Rozdělení úloh přitom do značné míry kopíruje vývoj, kterým nervové centrum prošlo od dob našich dávných předků až do své dnešní podoby. Nejstarší části mozku, kterým říkáme souhrnně mozkový kmen, řídí většinu základních reflexů udržujících naše tělo při životě. Má to svou železnou logiku – primitivní ryby sice nepotřebovaly řešit kvadratické rovnice, ale jistě by se neobešly bez dýchání a fungujícího krevního oběhu. Později částem mozkového kmene přibyla i funkce jakési sběrnice, která přepojuje signály do vyšších oddílů mozku. Jedním z nich je mozeček, díky kterému můžeme například psát na počítačové klávesnici články do časopisů. Právě on totiž koordinuje naše pohyby a stará se o to, abychom neztratili rovnováhu. Provazochodcům umožňuje 4 KOKTEJL 1/2009 předvádět dech beroucí artistické kousky a zároveň stojí v pozadí toho, že nám občas cesta z restaurace trvá dvakrát déle než trasa opačným směrem. Poruchy přenosu signálů v systému vedou k nepřesnostem při jeho funkci – to je ve věku rychlých počítačových procesorů notoricky známá věc. Skutečným vrcholem evoluce je však náš koncový mozek. Je bezkonkurenčně největším oddílem celého mozku a ještě je zvrásněný mozkovými závity jako podivný mořský korál, aby jeho šedý povrch byl co největší. Právě tam jsou soustředěna těla nervových buněk a probíhá tu horečná duševní činnost. Zde vyhodnocujeme mnoho smyslových informací přicházejících od jednotlivých preceptorů, skladujeme vzpomínky a znalosti nebo skládáme slova do vět, které pak sdělujeme ostatním lidem. Asi největší fintou mozku je však to, že jeho jednotlivé části nikdy nepracují osamoceně. I při vyhodnocování jednodušších podnětů je vždy aktivních několik oblastí najednou. Souběžným a sladěným fungováním celého mozku také vzniká jeden z nejzáhadnějších jevů světa kolem nás – lidské vědomí a osobnost. POTRUBÍ I KANALIZACE Všechny buňky našeho těla potřebují ke svému životu živiny a kyslík. Největším konzumentem je přitom právě mozek. V dospělosti spotřebuje celou pětinu veškeré energie, kterou do sebe s jídlem i pitím dostaneme. U malých dětí tělu odčerpá dokonce až polovinu denního přídělu. S kyslíkem je to podobné – bez jeho přísunu odumírá řídící centrum do několika málo minut. Životodárné látky k jeho vytíženým buňkám proudí krčními tepnami, které se v hlavě rozdělují na cévy zásobující jednotlivé části živoucího počítače i jeho okolí. Odpadní látky pak odvádí soustava hlavových žil. Mozkové žíly i tepny jsou součástí přívodního a zároveň kanalizačního systému, který by hravě strčil do kapsy veškeré stoky i vodovody kterékoli ze světových metropolí – našeho krevního oběhu. Kdybychom poskládali všechny naše cévy do jedné přímky, obtočila by svou délkou přes sto tisíc kilometrů asi třikrát naši planetu nebo by dosáhla do čtvrtinové vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem. Nejmenší vlásečnice, které protkávají všechny orgány, jsou tak tenké, že se jimi krevní buňky sotva protlačí. V největších tepnách naopak panuje při srdečním stahu takový tlak, že by z nich při jejich protržení krev stříkala více než metr vysoko. V srdečnici proudí životodárná tekutina rychlostí asi 33 centimetrů za sekundu, v tenkých vlásečnicích se však rychlost proudění až stonásobně zpomalí. Tak má krev dostatek času předat buňkám potřebné živiny a vyzvednout si od nich odpadní látky. Stahováním či roztahování cév v různých částech těla navíc naše kanalizace sama určuje, kam poteče hlavní proud krve – při námaze do svalů, po obědě k vnitřním orgánům a v horku zase pod kůži, kde krev předává své teplo okolí. ČERPADLO MILIARDÁŘ Motorem pohybu krve celým rozvětveným řečištěm je neúnavné čerpadlo, které nám bije v hrudi. Anatomové minulých věků se domnívali, že je sídlem našich pocitů, lásky a udatnosti. Dnes víme, že je zdrojem neutuchající síly. Kdyby bylo naše srdce za svou oddanou dřinu pro tělo placené a dostávalo symbolickou jednu korunu za každý svůj stah, končilo by život jako obrovský boháč. Dvě a půl miliardy korun už je pro většinu z nás nezanedbatelný majetek. Za každou minutu své nikdy nepřerušované práce by vydělalo průměrně sedmdesát korun a za den by mu tak do pokladničky přibylo poctivých sto tisíc. Za jednu čtyřiadvacetihodinovou směnu takto srdce přečerpá téměř osm tisíc litrů krve a za jedinou minutu jím proteče tolik červené tekutiny, kolik jí máme v celém těle – tedy asi pět litrů. Kdyby ve zdech přehradní nádrže nad Třebenicemi pracovalo místo turbín vodní elektrárny tisíc lidských srdcí, přečerpala by za svůj život do koryta Vltavy celou Slapskou přehradu plnou krve. Srdce přitom funguje jako dvouokruhové čerpadlo, které žene současně okysličenou krev do těla a krev chudou Jak dlouho trvá, než vaším trávicím ústrojím projde vydatný oběd ? Hrudník místo plastového pístu používá bránici a mezižeberní svaly. Při nádechu bránice klesá směrem do břicha a svaly mezi žebry roztahují hrudní koš. Tím se zvětšuje podtlak uvnitř hrudní dutiny jako při zdvihání pístu stříkačky, plíce se rozpínají spolu s ní a dovnitř proudí vzduch. Při výdechu se zpravidla tělo nemusí snažit vůbec. Jen povolí svaly, hrudník se samovolně smrští a vytlačí vzduch z plic ven. Při velké námaze, kdy potřebujeme rychle přivádět kyslík ke svalům, však můžeme na svůj hrudní „píst“ aktivně zatlačit i opačným směrem. Pomáhají nám s tím svaly břišního lisu, které se normálně starají například o to, abychom se po vydatném jídle k naší velké úlevě a spokojenosti na toaletě řádně vyprázdnili. na kyslík do plic. Ačkoli podléhá řízení centrální nervové soustavy, má i své vlastní ústředí starající se o plynulý chod celé pumpy. Dvě uzliny ležící přímo v srdeční tkáni propojené specializovanými vlákny vysílají do srdečního svalu elektrické výboje a nutí ho tím stahovat se postupně od síní ke komorám. Krev tak hladce a stále dokola proudí z čerpadla do srdečnice nebo plicních tepen. DYNAMICKÁ VENTILACE PÁKY A KLADKY Stejně jako motor auta potřebuje i lidské tělo ke spalování živin kyslík ze vzduchu. Bez něho by mu rychle došla energie k udržování základních životních procesů a následovala by jistá smrt. K mikroskopickým spalovacím elektrárnám, které pracují téměř v každé z našich mnoha miliard buněk, ho přivádí neustálý proud krve v tepnách a vlásečnicích. Ke krvi se dostává komplikovaným labyrintem průdušek, průdušinek a sklípků našich plic. Oba tyto pružné měchy se bez přestání smršťují a roztahují pod našimi žebry, aby za minutu klidného sezení na lavičce přečerpaly až devět litrů vzduchu. Když však z lavičky vyskočí- 6 ● Při sporech o to, zda se dítě narodilo mrtvé, mohou kriminalistům pomoci plíce nešťastného novorozence. Stačí, když patolog při pitvě ponoří tento orgán do vody. Při prvním nádechu se totiž plíce dítěte naplní vzduchem a od té doby se už nikdy PROČ MUSÍME DO ŠROTU? Lidská ledvina je velmi zaměstnaným orgánem, i když má v druhé polovině těla uloženého stejně výkonného spolupracovníka. Průměrný člověk vyloučí za život asi 40 000 litrů moči. me a začneme sprintem stíhat ujíždějící autobus, může se výměna vzduchu v plicích zvýšit i patnáctinásobně. Za jedinou minutu pak nasajeme do plic tolik bezbarvého plynu, že by pohodlně vyplnil tři sudy o objemu sta piv. Všechen vzduch po průchodu mnohokrát větveným průduškovým stromem nakonec skončí v plicních sklípcích, kde předá tělu svůj náklad kyslíku a převezme porci odpadního oxidu uhličitého. Aby mohly plyny stěnou plicních sklípků procházet, je silná pouhý jeden mikrometr a hustě obalená krevními vlásečnicemi. V plicích jediného člověka se nachází více než 300 milionů těchto vstřebávacích komůrek – tedy více, než kolik obyvatel žije ve třetí nejlidnatější zemi světa, Spojených státech. Dohromady přitom pokrývají povrch, který by postačil k postavení solidního bytu pro čtyřčlennou rodinu. Stroje, které se dokážou samovolně obnovovat a množit, jsou oblíbeným námětem vědeckofantastické literatury. V kultovním díle Vesmírná odysea Arthura C. Clarka například pozemšťany těmito vlastnostmi ohromil záhadný černý monolit neznámého původu. Lidské tělo však přesně takovým výtvorem z říše fantazie ve skutečnosti je. Až na některé výjimky se po celý život pilně obnovují veškeré naše buňky a ty starší či poškozené zase zanikají. Celých pět či šest litrů krve v těle se nám vymění třikrát za rok a sliznice střeva Propletený labyrint průdušek a plicních cév je místem, kde se do krve vstřebává životodárný kyslík a kde se tělo zbavuje odpadního oxidu uhličitého. TLAKOVÝ PÍST ● Kosterní a svalová soustava tvoří dohromady pohybový aparát člověka. Naším tělem hýbá přibližně 600 příčně pruhovaných svalů, které můžeme ovládat svojí vůlí. Kosterní svalstvo tvoří asi čtyřicet procent hmotnosti našeho těla. ● Základem vnitřní stavby kosterního svalu jsou mnohojaderná svalová KOKTEJL 1/2009 v životě nepodaří veškerý vzduch z plic vydýchnout ven. Plíce, které alespoň chvilku vykonávaly svou funkci, proto plavou na vodní hladině. Jestliže se však mrtvě narozené dítě nikdy nenadechlo, zůstávají plíce zaplněné plodovou vodou a proto klesají ke dnu vodní nádrže. ● V době šermířských soubojů se někdy stávalo, že poražení umírali na poměrně lehká bodná zranění hrudníku. Kord nemusel při průniku zasáhnout žádný z životně důležitých orgánů. Stačilo, když pronikl stěnou hrudní dutiny do blízkosti plic. Ranou se pak dovnitř dostal vzduch, který vyrovnal podtlak v hrudní dutině. Podtlaková pumpa našeho těla pak okamžitě vypověděla poslušnost. Plíce se proměnily ve dva žalostné váčky smrštěné houbovité tkáně a přestaly nasávat vzduch, ať se hrudní svaly snažily sebevíc. Oběť zakrátko podlehla nedostatku kyslíku. Tento stav se nazývá pneumotorax a při proražení hrudní dutiny hrozí člověku samozřejmě i dnes. PLICNÍ PARADOXY Většina z částí našeho těla je ve skutečnosti mnohem mladší než my sami. vlákna se schopností kontrakce (smrštění). Svou funkci však svaly většinou vykonávají ve spojitosti s naší kostrou. Pomocí šlach se upínají ke kostem spojeným klouby. Každý konec svalu přitom zpravidla přirůstá ke kosti na opačné straně kloubu. Kloub tak slouží jako osa otáčení hýbajících se kostí a při fungování celého systému se uplatňuje mechanismus páky, který využíval už ve třetím století před naším letopočtem Archimédés při převracení římských lodí během obléhání Syrakus. Pákový mechanismus znásobuje sílu působení svalů, takže můžeme zdvihat břemena vážící až několik desítek (ve výjimečných případech až stovek) kilogramů. Samy o sobě by však plíce nenasály ani jediný půllitr vzduchu. O jejich pravidelný chod se stará pevná podtlaková pumpa – náš hrudník. Jeho fungování si můžeme tak trochu představit jako nasávání vody do injekční stříkačky. Když vytáhneme její píst vzhůru, vytvoříme uvnitř podtlak a voda sama proudí otvorem dovnitř. Když naopak na píst zatlačíme, stříká voda ze stříkačky ven. se dokonce kompletně obnoví jednou za tři dny. Výsledkem horečné stavební i opravářské činnosti těla je fakt, že je většina z jeho částí ve skutečnosti mnohem mladší než my sami – jednotlivé tkáně bývají zřídka starší deseti let. Proč tedy nakonec zestárneme a naše tělo přestane fungovat? Neměli bychom žít věčně a užívat si toho, že se náš úžasný organický stroj sám od sebe donekonečna omlazuje? Příčin stárnutí může být hned několik. Při rozdělení každé buňky se musí nejdříve zkopírovat veškerá její genetická informace obsahující instrukce pro fungování buňky nové. A právě tohle může být Achillovou patou celého vynálezu. Stejně jako při neustálém kopírování jedné fotografie vždy z kopie předchozí se při mnohokrát opakovaném buněčném dělení zákonitě množí chyby v genetických instrukcích. Ačkoli má tělo v rukávu složité procesy, které takové překlepy vychytávají, nikdy není možné opravit úplně všechno. Za mnoho desítek let života může být předpis pro fungování těla jednoduše tak děravý, že už nemůže sloužit dál. Svůj díl k tomu jistě přidávají i škodlivé látky, které náš Plicní sklípky mohou pokrýt plochu jako byt pro čtyřčlennou rodinu. KOKTEJL 1/2009 7 Cévy jednoho člověka by na délku obtočily třikrát celou Zemi. Síť lidských cév je neuvěřitelně složitá, protože musí zásobovat živinami a kyslíkem všechny buňky našeho těla. Dohromady máme v těle více než 100 000 kilometrů těchto pružných trubiček. TOVÁRNA NENÍ POTŘEBA Složitost a taje lidského organismu pomáhají vědcům studovat i preparáty nejrůznějších orgánů a částí těla uložené v anatomických ústavech. ! Průměrně asi jeden den (24 hodin): jícnem projde potrava za čtyři až osm sekund, žaludkem za dvě až čtyři hodiny, tenkým střevem za tři až pět dnů, podle toho, co jste poobědvali, kde jste to poobědvali, kolik toho bylo a v jakém zdravotním stavu se zrovna nachází vaše tělo. Lidské tělo však dokáže víc než jen obnovovat své poškozené součástky. Čas od času předvede zázrak ještě mnohem větší. Vytvoří téměř dokonalou kopii sebe sama – nový organický stroj kombinující vlastnosti obou rodičů, kteří při jeho tvorbě přispěli svou dávkou genů. Evoluční biologové nacházejí i v tom jeden z důvodů, proč stárneme. Každý narozený jedinec představuje zbrusu novou kolekci vlastností, které se vyplatí otestovat přirozeným výběrem. To ale znamená, že mu musí naše staré, okoukané a otlučené tělesné schránky uvolnit místo k životu. hodin a tlustým střevem za deset hodin až několik ZAJÍMAVOSTI ● Lidské oko dokáže rozeznat pět set odstínů šedé barvy. ● Člověk dokáže čichem rozlišit tři tisíce chemických látek. ● Nehty na rukou rostou až čtyřikrát rychleji než nehty na nohou. ● Nejlehčí kostí je třmínek ve středním uchu, váží necelou setinu gramu. ● Dospělý člověk vyměšuje 2–3 litry žaludeční šťávy za den. ● Když člověk hladoví, rychleji ztrácí vlasy. ● Darováním půl litru krve mohou být zachráněny čtyři lidské životy. ● Nejvíce infarktů se přihodí mezi osmou a devátou hodinou ráno. organismus i jeho geny každodenně bombardují zvenčí. KOKTEJL 1/2009 9 Zplození potomka dává tělům rodičů příležitost vyzkoušet další ze svých mnoha patentů. Mužský penis funguje na stejném principu jako dětský skákací hrad, do kterého kompresor žene vzduch pod vysokým tlakem. Během erekce v něm stoupne tlak krve až na desetinásobek normálního stavu, takže může zůstat ztopořený i bez kostěné opory. Ve spolupráci s ženskými pohlavními orgány pak vytvoří dokonale promazané soustrojí. Na konci jeho společného fungování vypustí do ženina těla asi tak půl miliardy spermií. Podle vlastní výkonnosti si tedy může každý muž spočítat, kolik balíčků se svými geny vypustí do světa za jediný měsíc. Těhotenství samotné je jedním z největších výkonů lidského těla. Při něm se ženina děloha zvětší dvacetkrát a její krevní oběh se zrychlí o třetinu. Během vývoje se o spojení plodu s tělem matky stará snad nejdokonalejší obousměrný filtr – placenta s pupečníkem. Zprostředkovává přechod živin z krve matky do plodu a odpadních látek zase ven, aniž by se obě tekutiny smíchávaly. Nejen díky tomu dokáže na cestě ke vznikajícímu životu zadržet i původce některých infekčních chorob. Ochranná funkce placenty však končí ve chvíli porodu, kdy musí nový stroj s lidskou duší začít fungovat sám za sebe. Michael Fokt *1975, fotograf, publicista a přírodovědec. Spolupracuje s řadou médií, mívá na vlnách Českého rozhlasu relace o zajímavostech ze světa zvířat. Fotografoval pro pražskou zoo a vydal knižně fotografického průvodce zoologickými zahradami u nás i za našimi hranicemi. Je autorem dalších knižních publikací o přírodě a z anglického jazyka přeložil do naší mateřštiny desítky knih. V roce 2003 získal v soutěži Czech Press Photo v kategorii příroda a životní prostředí první místo – cenu Zlaté oko, v roce 2002 ve stejné kategorii čestné uznání a v roce 2008 opět ve stejné kategorii čestné uznání spolu s cenou Academic za nejpůsobivější makrofotografie. 10 KOKTEJL 1/2009 Abychom se nerozsypali Odborník sleduje pod mikroskopem povrch umělé náhrady, na kterém budou růst buňky lidského těla. Celé naše tělo je složené z miliard buněk různých typů, které tvoří jednotlivé orgány jako kostky stavebnice. Abychom se nerozsypali na chaotickou hromadu základních kostiček, musejí u sebe jednotlivé buňky držet podobně jako díly domečku z lega. Dokážou se přidržovat jedna druhé navzájem nebo se přichycují k hmotě kolem sebe. Právě tato mezibuněčná hmota tvoří jakési přirozené lešení nejrůznějších útvarů našeho těla. V posledních letech se vědci snaží nahradit tuto přirozenou oporu poškozených tkání či orgánů umělými strukturami, které porůstají živé buňky z pacientova těla. Světlo světa tak spatřil nadějný obor moderní medicíny – tkáňové inženýrství. DEJ SE DOHROMADY Buňky se v našem těle neseskupují náhodně. Různé typy buněk se cítí nejpohodlněji na určitých místech, kde se ochotně uchytí a rostou. Tak je zajištěné, že každá tkáň vzniká tam, kde je jí nejvíc zapotřebí. „Na povrchu buněk i hmoty kolem nich je celá řada různých vazebných míst, ke kterým se mohou přichytit další buňky,“ vysvětluje doktorka Lucie Bačáková z Fyziologického ústavu Akademie věd v Praze Krči. „Mají podobu krátkých řetězců aminokyselin nebo jiných chemických látek. Pro buňku pak představují jakýsi popis prostředí, do kterého se dostala. Když narazí na správný chemický vzkaz, uchytí se a začne růst.“ Funguje to podobně jako sestavování řetízků z kdysi tak populárních „céček“. Buňky samotné mají na svém povrchu další chemické látky, které pasují do některých vazebných míst z okolí. Když se setkají odpovídající „ocásky“ chemických vzkazů, zapadnou do sebe jako zámek a klíč. Někdy dokonce dokážou buňce prozradit, jakým způsobem se má dál vyvíjet, aby zdárně splnila své poslání v těle. „Chemické libůstky různých buněk musíme respektovat, i když se snažíme vytvářet náhrady poškozených orgánů na umělých materiálech,“ vysvětluje doktorka Bačáková. „Jestliže chceme vyrobit například umělou krevní cévu pokrytou výstelkou ze živých buněk, musíme vy- tvořit takový povrch, na kterém se uchytí právě a jenom buňky tvořící výstelku v původních cévách pacienta.“ Takový úkol však není zdaleka tak jednoduchý, jak vypadá. Kromě již popsaných chemických vzkazů vstupují do hry i další vlastnosti jako je tvrdost, drsnost, kyselost nebo smáčivost nabízeného místa pro buněčný růst. Svou roli hraje i nejjemnější struktura vytvářeného povrchu. „Buňky jsou stejně vybíravé jako my sami. Vy byste si také sedli raději na hladkou židli než na sedadlo pokryté ostrými výstupky a hrboly,“ říká doktorka Bačáková. Povrch umělého materiálu proto musí být tvarovaný tak, aby do něj snadno zapadly povrchové molekuly požadovaných buněk či látek, na které se buňky vážou. Zde podává tkáňovým inženýrům pomocnou ruku další z moderních vědních oborů – nanotechnologie. Při uzpůsobování struktury povrchů se přitom používají suroviny, nad kterými by se zaradoval leckterý klenotník – například nanokrystalický diamant nebo nanočástice zlata. V podstatě se jedná o vrstvičky těchto prvků s nerovnostmi menšími než sto nanometrů, které napodobují tvar molekul přirozené mezibuněčné hmoty. ● V současnosti se odborníci v Krči chystají k důležitému kroku – pokusí se pomocí tkáňového inženýrství vytvořit umělou srdeční chlopeň. Mají již izolované buňky potřebné k rekonstrukci tkáně i umělou náhradu požadovaného tvaru, na kterou buňky usadí. ● Chybí jen jeden důležitý aspekt: vytvořit v rostoucích buňkách dojem, že se vyvíjejí v pravém krevním oběhu člověka. Pouze co nejvěrnějším napodobením poměrů uvnitř těla včetně iluze proudící krve vědci buňky přimějí, aby se vyvíjely požadovaným způsobem. ● Místo krve bude umělou cévou, kde chlopeň poroste, proudit živný roztok. O jeho správný tlak i pulz se bude starat umělé srdce celého systému – čerpadlo podobné těm, která se používají k zavedení mimotělního krevního oběhu při náročných operacích. Roztok bude kolem chlopně proudit stejným způsobem jako krev v lidské srdečnici. ● Celé zařízení pomůže odborníkům vyzkoušet, zda je skutečně možné vytvářet části lidských orgánů mimo tělo spojením náhradních struktur a živých lidských buněk. OD BUNĚK K ORGÁNŮM Přesvědčit buňky, aby rostly tam, kde odborníci chtějí, je jen polovinou úspěchu. Konečným cílem je z takového spojení umělého lešení a živých buněk vyrobit Mrtví jako živí ● V posledních letech vědci vyvinuli unikátní metodu konzervování lidských tkání a orgánů. Nazvali ji polymerová konzervace. Díky ní si můžeme na vlastní oči prohlížet skutečné části lidského těla, aniž bychom se museli bát toho, že se tkáně v průběhu studia rozloží. Podstatou této metody je několik kroků, které z těla vytvoří preparát konzervovaný silikonovou gumou. Lidské tělo se nejdříve ponoří do acetonu, který z jeho tkání odstraní vodu, samotný aceton pak vědci z těla odsají ve vakuové komoře. Pak následuje fáze impregnace, při níž odborníci vyplní vzniklé místo tekutou silikonovou gumou. Při konečné polymeraci přidají katalyzátor, který silikonovou látku vytvrdí. Díky tomu spatřila světlo světa i výstava The Bodies s desítkami lidských těl a vypreparovaných orgánů, jež byla před nedávnem k vidění i v České republice. UMĚLÁ CHLOPEŇ Text a foto Michael Fokt funkční náhradu za poškozený lidský orgán nebo jeho část. „Ideálním řešením by byla umělá opora z takových látek, které by se za nějaký čas v těle pacienta vstřebaly. Zbyla by pak náhrada poškozené části orgánu tvořená pouze pacientovou vlastní tkání,“ popisuje plány do budoucna doktorka Bačáková. Proces by se pak opravdu podobal použití pravého lešení, které dělníci po dokončení budovy rozeberou. K takovému výsledku však vede ještě dlouhá cesta. Vědci zatím musejí postupovat od jednoduššího ke složitějšímu. V případě tkáňového inženýrství to znamená nejdřív přimět buňky, aby kolonizovaly dvourozměrnou umělou destičku, pak přejít na trojrozměrnou kostru orgánu a teprve pak předat výsledek ke klinickému testování. K přípravě umělých matric pro výsadbu buněk se přitom používají materiály, do kterých by to řekl jen málokdo. Najdeme mezi nimi i surovinu pro výrobu PET láhví na limonády nebo polymer, ze kterého se vyrábí úspěšná membrána GORE-TEX pro outdoorové oděvy či obuv. Vědci však experimentují i s kovy jako je titan, keramickými náhradami nebo kompozity – materiály složenými z různých typů surovin. Mohou tímto způsobem zdokonalovat i umělé náhrady, které již v současnosti lékaři implantují do těl pacientů. KOKTEJL 1/2009 11 Text a foto Michael Fokt Budova přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze skrývá překvapivou zajímavost – muzeum, kde se návštěvníci mohou poučit o člověku po kulturní i biologické stránce. Do muzea za člověkem HISTORIE ANATOMIE Budova přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze skrývá překvapivou zajímavost – muzeum, kde se návštěvníci mohou poučit o člověku po kulturní i biologické stránce. Kostry našich nejbližších příbuzných lidoopů i dalších živočichů dovolují srovnat naši anatomii s uspořádáním jejich částí těla, ● Řecký lékař Galénos (130– 200 n. l.) se domníval, že z anatomického hlediska není rozdíl mezi tělem zvířete a člověka. K tomuto názoru ho dovedlo pitvání opic 12 KOKTEJL 1/2009 zatímco zachovalé egyptské mumie ilustrují přístup k lidskému tělu v odlišné době i kultuře. Mezi čtyřmi tisícovkami různorodých exponátů Hrdličkova muzea člověka UK najdeme kromě jiného i doklady o tom, jak lidé v různých dobách pohlíželi na lidskou lebku a její drahocenný obsah – náš mozek. (zřejmě druhu magot). Za ústřední bod lidského těla považoval játra která podle něho ovlivňují krvetvorbu, a srdce - v němž „hoří plamen“ a je tedy zdrojem tělesného tepla. ● Funkci srdce jako pumpy objevil první Řek Erasistratos, který vysledoval funkci cév. Při pitvách si také povšiml, že řada orgánů mění za nemoci svůj vzhled a začal na nich hledat sídla nemocí. ● V Číně byla provedena první veřejná pitva v roce 1145, v Evropě pak až o dvě století později, roku 1302 v Bologni a roku 1315 v Padově. Uskutečnil ji Mondino dei Luizzi, který posléze sepsal příručku o anatomii. Ta sloužila k výuce mediků až do poloviny 16. století. ● Renesanční umělec Leonardo da Vinci uskutečnil okolo roku 1500 s pomocí anatoma Marcantonia della Torre asi třicet pitev. Výtvarné umění se tehdy stalo hnacím motorem pro rozvoj anatomických znalostí, neboť je potřebovali malíři a sochaři pro přesné zachycení tvarů lidského těla. ● O století později lékař Jan Jesenius provedl za velikého zájmu veřejnosti první veřejnou pitvu v Praze. Jako nástroj mu posloužilo tělo popraveného muže. Dodavatelem mrtvol se Jeseniovi stal kat Mydlář, v jehož rukách nakonec lékař po bitvě na Bílé hoře skončil. S DÍROU V HLAVĚ Představa otvoru v lebce naplní optimismem asi jen málokoho. Přesto patří otvírání lebeční dutiny neboli trepanace k nejstarším doloženým chirurgickým zákrokům vůbec. Nálezy lebek s otvory z dob před devíti tisíci lety dokazují, že pravěcí léčitelé nebo šamani trepanovali lebky pacientů už v mladší době kamenné. Dodnes přesně nevíme, proč to dělali. Možná se pokoušeli vyléčit lidem chronické bolesti hlavy, které mohl způsobovat zvýšený tlak v lebeční dutině, nebo odstraňovali hnisavá ložiska, krevní výrony či ostré předměty a úlomky kostí při poranění lebky. V úvahu však přichází i druhá možnost, a to rituální zákrok. Jen tím můžeme vysvětlit skutečnost, že některým lidem byla lebka trepanovaná až po smrti, kdy už nebylo co léčit. Víme také, že okrouhlé kousky lebeční kosti vyňaté při trepanacích – takzvané rondely – sloužily jako magické talismany. Trepanace se prováděly po celém světě od Peru a Mexika přes Evropu až po asijské země. Protože se tehdejší chirurgové nemohli setkat na žádném kongre- Lidské kostry v různém věku umožňují porovnat změny proporcí během růstu i porovnat uspořádání kostí s anatomií našich nejbližších příbuzných lidoopů ze sousedních vitrín. su a předat si zkušenosti, znamená to, že každá z civilizací objevila techniku trepanace nezávisle na ostatních. Otvory v některých trepanovaných lebkách mají zaoblené okraje. Při hojivých procesech se zde vytvořila nová kostní tkáň obalující linii původního řezu. Tělo mělo zároveň dostatek času na to, aby nejnutnější opravy provedlo. To může znamenat jen jediné – majitelé těchto lebek operaci přežili. Procento přežití otevření lebky navíc bylo překvapivě vysoké. Podle některých odhadů přežila alespoň čtvrtina všech pacientů, smělejší studie však uvádějí až osmdesát procent šťastlivců. Kolekce devíti lebek v Hrdličkově muzeu člověka UK umožnila místním odborníkům pomocí tkáňových vyšetření a počítačové tomografie dokázat, že zaoblené otvory sku- tečně znamenají, že lidé operaci přežili. Obliba trepanací v průběhu času značně kolísala. V osmnáctém století patřila souprava trepanačních nástrojů, takzvaných trepanů, k základní výbavě každého renomovaného lékaře, o sto let později se však trepanovalo o poznání méně. V Peru archeologové našli lebky až s pěti otvory po postupných trepanacích. Předpokládá se, že si je lidé zakrývali kousky dýní, kaménky nebo dokonce stříbrnými či zlatými destičkami. Na počátku dvacátého století začaly tradiční trepanace nahrazovat moderní neurochirurgické metody. PAHRBEK VZTEKLOSTI Dnes vědci dokážou z lebky zjistit o jejím majiteli víc než Sherlock Holmes z kapesních hodinek. Mohou určit, zda patřila muži, ženě či dítěti, v jakém přibližně věku daný člověk zemřel a někdy dokonce i to, jakými chorobami trpěl a jakou smrtí sešel z tohoto světa. Někteří lékaři a psychologové z devatenáctého století však šli ještě dál. Vyslovili teorii, podle které mělo být z tvaru lebky a rozmístění různých výstupků, švů či proláklin na jejím povrchu možné stanovit duševní vlastnosti, nadání, sklony či morální kvality jejího nositele. Představovali si, že se náš mozek dělí na desítky oblastí zodpovědných za jednotlivé schopnosti či pocity. Tvar lebky pak měl kopírovat utváření mozku samotného a navenek tak prozrazovat rozvinutost jednotlivých mozkových „orgánů“. Postavili na svých domněnkách výzkumnou disciplínu nazvanou frenologie. Za jejího zakla- KOKTEJL 1/2009 13 ši Hrdličkovi. ● Muzeum má charakter univerzitní sbírky a je rozděleno do dvou oddělení, na část pro veřejnost a depozitář určený pro studijní a vě● Hrdličkovo muzeum člověka UK se nachází v budově Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, Viničná 7, Praha 2. ● Je pojmenováno po svém zakladateli, významném světovém antropologovi dr. Ale- 14 KOKTEJL 1/2009 decké účely. ● Pro širokou veřejnost je otevřené ve středu od 10 do 17 hodin a pro skupiny studentů každý pracovní den kromě prázdnin. ● Skupinám poskytují po objednání odborný výklad renomo- vaní univerzitní odborníci, kteří poučným způsobem upozorní na zajímavosti vystavované kolekce. vali náročnými běhy do školy, nebo že jsou dnešní běžci výsledkem přirozeného výběru, kdy pouze Keňan s velkým stádem, které dokázal obíháním udržet pohromadě, měl nárok na nejlepší ženy a spoustu dětí. Příčina jejich Evropan získal olympijské zlato ve sprintu na 100 metrů! Jamajský mílař vytvořil nový světový rekord! Afroamerický vzpěrač pokořil své soupeře! Tak podobné titulky si v novinách s největší pravděpodobností nikdy nepřečtete. Proč tomu tak je? Pekingská olympiáda opět potvrdila, že v určitých disciplínách zcela dominují zástupci určitých etnik či rasových typů. Jamajčan Usain Bolt s úsměvem a s přehledem zaběhl stovku ve světovém rekordu, následován černými běžci z Trinidadu a USA. Ve vytrvalostních disciplínách nemají naopak konkurenci běžci z jiných částí světa – v maratonu vytvořil nový olympijský rekord Keňan Samuel Wanjiru, za ním se umístili Maročan a Etiopan. V plaveckých disciplínách zase všem soupeřům vypálil bazén fenomenální Michael Phelps. Kdybyste všechny zmíněné sportovce postavili do řady, tak okamžitě poznáte, kdo ke které disciplíně patří. Sprinteři by svými stehny můžou dělat reklamu anabolickým steroidům, vytrvalci jsou pak ve srovnání s nimi naprosto nepatrní. A na Phelpsově hrudníku byste mohli hrát fotbal. Mohou za tyto disproporce jen nekonečné dávky tréninku, nebo zde hrají roli i jiné faktory? A proč jsou nejlepší sprinteři původem ze západní Afriky, kdežto vytrvalci z východní? Vytrvalcům vládne Keňa O tom, zda má na sportovní talent jedince vliv i jeho rasový typ, přemýšlejí antropologové, sociologové a sportovní analytici už celá desetiletí. Přehled rekordů u atletických disciplín by opravdu mohl nahrávat teorii o určitých biologických předpokladech pro ten který sport. Stejně tak ale musíme brát v úvahu například faktory sociální – ne každý má možnost trénovat skok o tyči nebo hod oštěpem. Převaha některých etnik v konkrétních disciplínách je však zarážející. Například ve vytrvalostních závodech mužů zaběhli sedm z deseti nejrychlejších časů historie Keňa- né. A z nich celé tři čtvrtiny tvoří členové keňského kmene Kalenjin. V čem je jeho výjimečnost? Ve stravě bohaté na sacharidy? Tu ale konzumuje velká část třetího světa. Anebo v tom hraje roli dvoutisícová výška, ve které Kalenjinci žijí a trénují? Možná. Je totiž pravdou, že vyšší nadmořská výška zlepšuje schopnost krve přenášet kyslík. Objevily se i teorie, že Keňané se vytréno- výjimečnosti tkví ale někde jinde. Tajemství ve svalech Lidské svaly obsahují vlákna pomalá a rychlá (ta se pak dále dělí ● Možná uběhne, když poběží dostatečně ekonomicky. Jeho tělo je však stavěno na anaerobní způsob získávání energie. Na plný výkon může běžet maximálně jednu minutu, pak už narazí na své limity. Proto běžcům západoafrického typu patří trati nejvýše do 400 metrů, zde se postarali o 95 % nejlepších výkonů historie. Na dvojnásobné délce (800 metrů) už ale nestíhají (pouze 12 % nejlepších výkonů) a na delší tratě už si raději netroufají. Ty již patří vytrvalcům z východní Afriky. Sprinter a čtvrtkař totiž získává nejvýše 30 % energie aerobním způsobem, mílař ale již 80 %. Těchto hodnot však sprinteři s většinovým podílem rychlých svalových vláken nejsou schopni nikdy dosáhnout. foto: www.wiashingtontimes.com „mapou“ a vyvozoval příslušné závěry. Jednotlivé oblasti zanesené v plánu měly zajišťovat pestrou škálu duševních projevů od smyslu pro barvy či humor po zamilovanost, přátelství či sklony k vraždě. Moderní metody studia mozku a jeho funkce dokázaly, že žádné mozkové „orgány“ popisované frenology neexistují a stavba lebky rovněž přesně nekopíruje tvar mozku. Jediné, co dnes po frenologii zůstalo, jsou staré spisy a mozkové „mapy“ zakreslené přímo na lidských lebkách nebo jejich keramických modelech. Proč je nik dy nedoženeme? KOKTEJL 1/2009 Uběhne sprinter maraton? HRDLIČKOVO MUZEUM datele považujeme německého lékaře a anatoma Franze Josepha Galla. Frenologie se brzy stala populární v Evropě i v Americe, kde lidé dokonce konstruovali speciální přístroje pro automatickou frenologickou analýzu. Závěry takových zkoumání se používaly v kriminalistice i psychologii a lidé se chodili k frenologům poradit při výběru zaměstnání i životního partnera. Při vyšetření frenolog proměřoval klientům lebku posuvným měřidlem a pak pohmatem zjišťoval všechny nepravidelnosti jejího povrchu. Svá zjištění pak porovnával s mozkovou stanou jen kosti a kůže. ● Výše zmíněnou proceduru mohli zemřelým dopřát jen nejbohatší pozůstalí. U levnějšího způsobu odpadlo vyjmutí mozku a dalších vnitřností. Do řitního otvoru se vstřikoval cedrový olej, který se o rozpuštění vnitřností postaral. Nejlevnější metoda obnášela pouze omytí natronem a vysušení. ● Součástí balzamovacích směsí byl například med z mateřídoušky, tymiánová silice, olivový olej, myrha, cedrové dřevo a kadidlo. Na zavinutí jedné mumie se spotřebovalo až 370 metrů čtverečních plátna. foto: www.tfidal.it ● Kolébkou balzamování a mumifikace byl již před 5000 lety starověký Egypt. Balzamovači však patřili k jiné kastě než lékaři živých, a například zesnulé mladé ženy a dívky jim byly z obavy před zneužíváním svěřovány až po několika dnech. ● Balzamování se nejprve provádělo jen pomocí oleje a pryskyřice, později se metoda zdokonalila a celý proces trval až 70 dní. Pomocí drátků se nosní dutinou vyjmul mozek, a potom vnitřnosti. Balzamovači pak břišní dutinu vymyli palmovým vínem a bylinným roztokem, někdy i vyplnili pryskyřicí. Následovalo nasolování, vysušování a další omývání. Poté balzamovači tělo zašili a uložili na 70 dní do natronu, což je přírodní soda, která způsobí, že z těla zů- foto: www.wikipedia.com-Ian Horton TĚLO NA VĚČNÉ ČASY Text Michal Dvořák 15 foto: www.childrencentre.com Kvíz na téma lidské srdce Může za to genetika – díky tomu, že je Afrika kolébkou lidstva, došlo na tomto kontinentu k řadě genetických variací. Východ Afriky obývají Niloti, lidé štíhlí, šlachovití a velmi vysocí, zkrátka lidé, které na delších vzdálenostech nepředběhnete, i kdybyste se na hlavu stavěli. Oproti tomu původní obyvatelé západní Afriky jsou spíše středně vysoké a mohutnější postavy. V jejich svalovině pak tvoří rychlá vlákna až osmdesát procent tkáně, což jim umožňuje vyvinout na krátkých vzdálenostech neuvě- foto: www.thailand.com Michael Phelps – hříčka přírody na pomalejší a rychlejší). Zatímco pomalá vlákna umožňují člověku aerobní svalovou práci (tedy práci se stálým přísunem kyslíku), tak rychlá vlákna jsou nezbytná pro krátkodobou anaerobní práci (tedy na kyslíkový dluh). Právě ve struktuře svalů je největší rozdíl mezi vytrvalci a sprintery, stejně tak i mezi Východoafričany a Západoafričany. U Keňanů či Etiopanů tvoří větší část svalstva vlákna pomalá, což je předurčuje k vytrvalosti. U špičkových vytrvalostních běžců je až devadesát procent všech vláken pomalých. ● Pokud bychom chtěli získat genotyp dokonalého plavce, tak jeho nositel žije právě teď mezi námi. Michael Phelps. Držitel šestnácti olympijských medailí, z toho osm zlatých získal na OH 2008 v Pekingu. Při 16 KOKTEJL 1/2009 výšce 193 cm mají jeho paže rozpětí 208 cm. Nohy má poměrně krátké, nevleče je tedy za sebou jako ostatní smrtelníci. Jeho dlaně a chodidla jsou také obrovské. Velikost bot: 49,5. To, že své kotníky dokáže ohnout jako málokdo, a má tak úžasný záběr, už ani nepřekvapí. V jeho případě o zvýhodnění na základě příslušnosti k určitému rasovému typu hovořit nemůžeme. M. Phelps je k plavání prostě stvořen. řitelnou rychlost (až 48 km/h). A protože otroci dovážení do Ameriky pocházeli až na výjimky ze západního pobřeží Afriky, tak i dnes jsou černí obyvatelé USA a Karibiku pěkní rychlíci. Z deseti nejrychlejších časů ve sprintu na sto metrů jich mají na svědomí šest Jamajčané, tři Američané a jeden Kanaďan jamajského původu. Jednou z obávaných chorob a nejobvyklejších příčin infarktu je ischemická choroba srdeční. Nejčastěji k ní dochází díky tukovým usazeninám ve stěnách tepen. Tato nemoc často souvisí s obezitou, stravou s vysokým obsahem tuků, nedostatkem pohybu, kouřením a genetickými dispozicemi. Oslovili jsme ústeckou kardioložku MUDr. Ivetu Petrovou, která nám připravila kvíz na téma „srdce“. Pomocí něho si můžete otestovat znalosti z tohoto medicínského oboru: ● Kdy a kde byla provedena první klinická transplantace srdce? a) 1969, IKEM Praha b) 1965 v Mayo Clinic, Rochester, Minnesota, USA c) 1967 v nemocnici Groote Schuur v Kapském městě, JAR Stvořeni k rychlosti Geny vybavily dnešní Afroamerické sprintery i jejich předky dokonalou tělesnou stavbou. Oproti Evropanům mají delší končetiny v poměru k výšce, a mají tak výše položené těžiště. Jejich lýtka a boky jsou užší, lépe se jim zase vyvíjejí stehna a hýždě. Vyšší podíl testosteronu je také vede k dravosti a soutěživosti. Evropané jsou naopak velmi znevýhodněni tím, že se u nich díky životu v chladnějších pásmech vyvinula tendence k úspoře energie – tedy také k ukládání tělesného tuku. Dlužno dodat, že za naprostou převahou černých sprinterů může stát i skutečnost, že bílí běžci již ztratili motivaci, čemuž se ale nelze divit, protože poslední světový rekord vytvořený bělochem je z roku 1960. Od té doby nic. Silovým a technickým disciplínám však na vrcholové úrovni dominují právě běloši. Pro vrh koulí či vzpírání je totiž podstatná svalová hmota trupu, což nahrává Evropanům či bílým Američanům. Z fyziologického hlediska by měli být Evropané těmi nejuniverzálnějšími sportovci, kteří se mohou s úspěchem věnovat jakékoliv disciplíně. Ovšem až na extrémní výjimky, kterými je právě sprint či maraton. Podobně jako ztrácejí běloši motivaci ke sprinterské kariéře, tak i Afroameričané či Afričané se budou jen stěží vrcholově věnovat sportům, ke kterým nemají dispozice. Ať už je to cyklistika, plavání nebo třeba volejbal. Pravděpodobně i mezi nimi by se našel jedinec, který by v těchto sportech po tvrdém tréninku vynikal, ale těžko si představit černou americkou mládež brázdící na bicyklu newyorská předměstí. Navíc – sport je pro mnoho Afričanů a Afroameričanů jedinou možností, jak se vymanit z chudoby, jak zajistit sebe i rodinu. A to budou mít vždy větší šanci dokázat běháním, k němuž mají vlohy, nebo třeba basketbalem, jemuž se věnují od dětství a který je skvěle placený. ● Kolik lidí umírá ročně v ČR na onemocnění srdce a cév? a) 50 tisíc lidí b) 30 tisíc lidí c) 90 tisíc lidí ● Kolik úderů vydá srdce průměrného člověka za celý život? a) 1 miliardu b) 600 miliónů c) 2,5 miliardy ● Celková délka pružných cév v těle dospělého člověka je? a) 50 000 kilometrůl b) 100 000 kilometrů c) 170 000 kilometrů ● Kolik litrů krve přečerpá normální srdce každý den? a) 7200 litrů b) 5000 litrů c) 3700 litrů ● Tep, při kterém vychází krev z levé komory do srdečnice, způsobuje vlnovité rozšíření, jež se přenáší po tepně rychlostí: a) 5 km/hod b) 25 km/hod c) 40 km/hod ● Kolik procent z celkového množství krve může člověk ztratit, aniž by mu klesl krevní tlak natolik, že již nestačí ani na to, aby naplnil krví srdeční komoru? a) 25 % b) 40 % c) 65 % ● Kdo vynalezl elektrokardiograf (EKG) a) holandský fyziolog Willem Einthoven b) americký vynálezce Thomas Alva Edison c) americký vynálezce Hiram Maxim ● Lidské srdce obsahuje a) 1 síň, 2 komory, 2 chlopně b) 2 síně, 2 komory, 4 chlopně c) 2 síně, 2 komory, 6 chlopní ● Kolik máme krve? a) dospělý muž má 4–6, žena 4–5 litrů b) dospělý muž má 4–5, žena 3–4 litry c) dospělý muž má 6–7, žena 4–5 litrů Zpracovala MUDr. Iveta Petrová, kardiologická ordinace v Ústí n. L., www.kardioamb.com Své odpovědi posílejte do 20. prosince e-mailem na adresu [email protected] nebo na adresu Koktejl, Klíšská 18, 400 01 Ústí nad Labem. Obálku označte heslem Kvíz. Ze správných odpovědí vylosujeme výherce, který získá výpravnou publikaci Lidské tělo – ilustrovaný průvodce jeho strukturou, fungováním a poruchami. Knihu poskytl Knižní klub, Nádražní 32, 150 00 Praha 5 ● Výhercem kvízu „Vyznáte se v obrazech" z listopadového vydání magazínu Koktejl se stává Ludmila Rimlová z Kobeřic. Gratulujeme. SOUTĚŽ o výpravnou publik aci LIDSKÉ TĚLO