Inaugurační přednáška prof. RNDr. Václava Hampla, DrSc., rektora UK ****************************************************************************************** * Inaugurační přednáška prof. RNDr. Václava Hampla, DrSc., rektora UK ****************************************************************************************** Principy a souvislosti kardiovaskulárního výzkumu Magnificence, Excelence, spectabiles, honorabiles, cives academici, vážení hosté, dámy a p jedním z podstatných úkolů rektora je jistě starost o akademickou úroveň univerzity. Proto je společenství, kde se získává nejvyšší vzdělání kontaktem studentů s aktivním a produkti bádáním, musí starost o akademickou úroveň zahrnovat prioritně péči o rozvoj vědy a výzkum zodpovědnost ovšem předpokládá i osobní znalost a zkušenost v této kreativní sféře lidskéh snažení. Proto se na naší univerzitě vžilo, že nastupující rektor seznámí při své inaugura veřejnost se svou dosavadní zkušeností na poli vědecké práce.  Dovolte tedy i mě představi stručnosti radosti i zklamání, která dosud provázela moje snažení, jímž jsem chtěl přispět kardiovaskulární fysiologie, která se stala mým profesionálním osudem. Disciplinou milovan a vstřícnou (kde je mi dobře) – ale i disciplinou, která se někdy vzpouzí vydat dobrovolně fascinující tajemství. Poprvé jsem s cévami začal v osmdesátých letech pod vedením tehdejšího odborného asistenta Jiřího Mejsnara. Pracoval jsem na diplomové práci, jejímž cílem bylo studium mechanismu pr nekontrahujícím se kosterním svalu, tzv. netřesové termogeneze. Klíčovou částí projektu by preparátu izolovaného svalu laboratorního potkana tak, aby bylo možno jeho cévní řečiště d promývat umělým roztokem a měřit netřesovou termogenezi in vitro. Byla to moc pěkná a hodn Dala mi spoustu experimentálních zkušeností, ale hlavně mi dala prakticky zakusit to, co u učebnic, že totiž ve vědecké práci sebevětší úsilí nemusí vždy vést ke kýženému výsledku. integrálně patří k postupu vpřed a jen zvyšují euforii z následného nalezení správné cesty si tuto zkušenost mnohokrát potvrdil. Je-li náš postup většinou přínosný, nemusíme mít moc případných občasných nezdarů, zejména dokážeme-li se z nich poučit. S absolutoriem PřF UK mě čekala první zásadnější změna v odborném zaměření. Při nástupu na UK k prof. Janu Hergetovi jsem opustil cévní řečiště kosterního svalu a od té doby se věnu a patofyziologii plicní cirkulace. Zajímají mě tedy mechanismy, které regulují průtok krve tedy potažmo její okysličování. Jakkoliv je zvídavost za účelem poznání samého v univerzit důležitá, v tomto případě je motivace k porozumění regulaci plicního cévního řečiště i ves Jde nám totiž i o pochopení mechanismů, které vedou k rozvoji a progresi závažných chorob zejména plicní hypertenze. Společným jmenovatelem této skupiny nemocí je patologické zvýše v tzv. malém neboli plicním oběhu. Plicní hypertenze vážným způsobem a dlouhodobě narušuje těch, které postihuje, a často vede k srdečnímu selhání a smrti. Naštěstí není tak běžná j známější hypertenze systémová, při níž roste tlak nikoliv v malém, nýbrž ve velkém oběhu. je mnohem méně probádaná a možnosti efektivní léčby jsou pro plicní hypertenzi o hodně mén pro hypertenzi systémovou. Podstatným faktorem při rozvoji většiny forem plicní hypertenze je nedostatek kyslíku, hyp jsem se  mechanismům působení nedostatku kyslíku na plicní cévy hodně věnoval. Je to netri jehož řešení – tak jako většina problémů dnešní vědy -nutně předpokládá sladění špičkových dispozic taletovaných jedinců a jejich synergii v efektivním vědeckém týmu. Nadále tedy ne práci svojí, nýbrž spíše naší. Nejdříve jsem se na práci zavedených týmů podílel, posléze řešení složitějších úloh má ostatně širší využití a neplatí pouze pro oblast vědecké práce tento model sebou i k práci, která mě čeká teď - vedení naší komplexní Alma mater. Dovolte teď prosím pár slov o působení krátkodobé, akutní i dlouhodobé, chronické hypoxie oběh. Již déle než půl století je známo, že plicní cévy reagují na akutní snížení koncentrace ky zúžením svého průsvitu. Význam této hypoxické plicní vazokonstrikce spočívá v převedení pr těch částí plic, kam se z nějakého důvodu, např. kvůli obstrukci příslušné části dýchacích dostatek kyslíku, a to ve prospěch oblastí ventilovaných lépe. Tím se optimalizuje okyslič Hypoxickou vazokonstrikcí se plicní cévy nápadně liší od všech ostatních cév, kde nedostat typicky působí pravý opak, vasodilataci. Ta přivádí k orgánu, který má nedostatek kyslíku, Protože se předpokládá, že setrvalá vazokonstrikce při déletrvající hypoxii může přispívat chronické plicní hypertenze, je účelné objasnit její mechanismus a tím umožnit případné cí působení. My jsme k tomu přispěli experimenty, které ukázaly, že centrální úlohu má hypoxi specifického typu kanálů pro draselné ionty v membráně buněk cévního hladkého svalu. Tyto bílkoviny regulují elektrické napětí na membráně, a změna jejich aktivity tedy vytvoří ele který je kontraktilním aparátem svalové buňky ve stěně cév interpretován jako stimulus pro Konkrétní typ kanálu, o který jde, jsme identifikovali baterií přístupů, kombinujících far inhibitory, elektrofyziologická měření metodou terčíkového zámku, identifikaci přítomnosti imunoblottingem a polymerázovou řetězovou reakcí s reverzní transkripcí, a konstrukcí tran které studovaný gen neexprimovaly. V době, kdy jsme se úloze draslíkových kanálů v mechanismu hypoxické plicní vazokonstrikce věnovali, se objevila nová, bizarní a těžká forma plicní hypertenze. Vznikala totiž zcela jako vedlejší účinek léčby obezity novým a nadějným farmakem pro potlačení apetitu - fenfl jsme se tedy zajímat o mechanismus působení této látky na plicní cévy. Ukázalo se, že vlas akutní hypoxii v tom, že stejně jako ona inhibuje stejnou skupinu draslíkových kanálů a tí vazokonstrikci a vzestup tlaku v malém oběhu. I tato studie přispěla k tomu, že dnes už ne používání nebezpečného fenfluraminu povoleno.   Působí-li nedostatek kyslíku na plicní cévy delší dobu, vyvolává kromě vazokonstrikce také přestavbu cévní stěny. Ta zesiluje a roste v ní množství hladkého svalu i vazivové tkáně. odpor krevnímu proudu a potažmo roste tlak v malém oběhu. Podle našich poznatků je prvotním stimulem pro rozvoj chronické hypoxické plicní hypertenz poškození cévní stěny na začátku hypoxické expozice. Ukázali jsme, že plicní produkce kysl tedy vysoce reaktivních molekul schopných poškozovat tkáně, na začátku hypoxické expozice li se nárůstu jejich koncentrace pokusným podáváním antioxidantů, rozvoj plicní hypertenze Zvláštní místo má v tomto kontextu oxid dusnatý. To je vůbec mimořádná molekula. I když je od 17. stol., dlouho byla vnímána jen jako toxický polutant ovzduší z dieslových motorů a elektráren. Teprve v druhé polovině osmdesátých let 20. stol. ukázali 3 čestní doktoři naš Ferid Murad, Louis Ignarro a Robert Furchgot, že je tento plyn produkován savčími buňkami pro mezibuněčnou signalizaci. Po tomto objevu se předpokládalo, že normální, zdravé plíce oxidu dusnatého, jehož tlumivý vliv na hladký sval působí normální nízký tlak v malém oběh představy by byla plicní hypertenze vyvolána hypoxickým snížením produkce oxidu dusnatého jeho vazodilatačního působení. My jsme tento pohled obrátili na ruby, když jsme ukázali, ž oxidu dusnatého v normálních, zdravých plicích není vysoká, nýbrž naopak minimální, a že p hypoxii jeho tvorba neklesá, nýbrž naopak roste, zejména díky přibývání jedné z izoforem e tvorbu oxidu dusnatého katalyzuje. Když jsme této nadprodukci oxidu dusnatého farmakologic plicní hypertenze byla menší. To ukazuje, že na rozvoji plicní hypertenze se podílí zvýšen oxidu dusnatého. Podle naší hypotézy to souvisí s tím, že oxid dusnatý je silně reaktivní nadprodukce přispívá k oxidačnímu poškození cévní stěny. Při prosazování myšlenky, že úloh je při plicní hypertenzi přesně opačná, než se vědecká komunita domnívala, jsem nějakou do ani ve vědě není jednoduché jít proti proudu. Utvrdilo mě to v obezřetnosti vůči pohodlně samozřejmým postojům a v nutnosti neupínat se pouze ke standartním postupům ale i hledat n řešení. Oxidační poškození cévní stěny na začátku hypoxické expozice vyvolá další procesy analogic poranění jizvou. Začíná tedy přibývat pojivové tkáně. Zjistili jsme, že poněkud neočekávan tomu prvním krokem aktivace enzymů, které složky pojivové tkáně, konkrétně kolagen, odbour matrixových metaloproteináz. Výmluvným důkazem kauzální úlohy metaloproteináz při rozvoji byla její inhibice experimentálním podáváním blokátoru těchto enzymů během chronické hypox literárních údajů se domníváme, že kolagenní štěpy vzniklé jejich aktivitou stimulují neos růst buněk hladkého svalu a pojiva. Zjistili jsme, že zvýšená exprese těchto enzymů v plic hypoxii má poněkud nečekaný zdroj – jsou jím žírné buňky, do nedávna v tomto kontextu celk poměrně volně pohyblivých buněk. Po zahájení expozice hypoxii se stěhují do bezprostřední plicních cév a začínají produkovat metaloproteinázy.  Pro růst buněk cévní stěny je klíčovým stimulem zvýšení nitrobuněčné koncentrace volných v Ta je pod kontrolou elektrického napětí na membráně a to je zase, jak už jsme zmínili, říz kanálů pro draslík. Rostou-li buňky více (jak tomu je při plicní hypertenzi), dá se tedy č draslíkových kanálů bude snížená. To by ostatně korelovalo s našimi poznatky s akutní hypo jsme se rozhodli testovat hypotézu, že farmakologická stimulace těchto kanálů utlumí plicn Skutečně jsme ukázali, že podávání nedávno popsaného aktivátoru jedné skupiny draslíkových dehydroepiandrosteronu, laboratorním potkanům během chronické hypoxie inhibuje rozvoj plic Z hlediska možné léčby plicní hypertenze je zajímavé, že tento aktivátor je tělu vlastní l bohaté zkušenosti s bezpečným dlouhodobým podáváním lidem. Dokonce se o něm někdy mluví ja mládí“, protože jeho koncentrace v krvi klesá s věkem a při různých chorobách, a jeho supl lidem vede k pocitu svěžesti a energie. Plicní cirkulace je unikátní ještě z jednoho důvodu, který jsem zatím nezmínil. Žádné cévn neprodělává normálně tak dramatickou, zásadní proměnu, jako plicní oběh při narození. U fé nejsou plíce používány k získávání kyslíku, tuto funkci plní placenta. Proto je zbytečné, protékalo víc krve, než jen jakési udržovací minimum. V okamžiku narození se situace zásad Novorozenec přichází o placentu a musí rychle začít dýchat plícemi. To by mu ovšem bylo má i nadále plícemi skoro neprotékala krev. Proto dochází během vteřin k drastickému poklesu plicích a průtok krve markantně stoupá. Vzhledem unikátnosti tohoto perinatálního období jsme předpokládali, že plicní cévy v něm mimořádně citlivé a že inzulty, působící v této době, mohou mít trvalé důsledky. Důležitá výzkumu se proto týká dlouhodobých, celoživotních důsledků nedostatku kyslíku v době naroz laboratorní potkany narozené v hypoxické komoře, kteří pak vyrůstají za normálních podmíne a jsou pak dále studováni za dospělosti. Zjistili jsme, že i když se stav pokusných zvířat perinatální hypoxie zdánlivě téměř normalizuje, zůstává jim zvýšená vazokonstrikční odpově hypoxii. To může přispívat ke snazšímu rozvoji plicní hypertenze v dospělosti. Ukázalo se dlouhodobé důsledky perinatální hypoxie jsou nápadně citlivější samice než samci, i když s hormony tento rozdíl trošku tlumí. Skutečnost, že plicní cévní řečiště je v perinatálním období zvláště citlivé na působení p stimulů a že jejich působení v tomto období může vyvolat kvalitativní a nevratné změny je z hlediska medicinského, ale i obecně biologického. Český přírodovědní výzkum má v této ob postavení již od dob Edwarda Babáka, od roku 1909 profesora naší univerzity. Světově prosl dalšího našeho profesora, viléma Laufbergra, o roli štítné žlázy v metamorfose Axolotla ta této oblasti. V šedesátých létech minulého století pak čeští fysiologové Hahn, Koldovský a že kritickým obdobím pro vývoj zažívacího traktu je období odstavu. Naše poznatky o vlivu hypoxie tedy úspěšně navazují na tradici české vývojové fysiologie. Studium perinatálního období mě posléze dovedlo k zatím poslednímu výraznému posunu mého o Začalo to celkem prostou myšlenkou: vzhledem k tomu, že placenta vykonává pro fétus funkci narození přebírají plíce, dá se předpokládat, že regulační mechanismy, které se uplatňují mít svou obdobu i v regulaci cév placentárních. Pustil jsem se tedy do prohledávání literá a s údivem jsem zjistil, že regulace placentárních cév je velmi neprobádaná oblast a vliv kupodivu prakticky neznámý. Přitom poruchy dodávky okysličené krve do placenty nejsou vzác se předpokládá, že jsou podkladem významných poruch prenatálního vývoje. Probádání této pr tedy velmi pravděpodobně mohlo mít i terapeutický přínos. Rozhodl jsem se přibrat si place svému zájmu o cévy plicní a pustit se do oblasti, která pro mě byla úplně nová, s využitím zkušeností jako rozumné výchozí pozice. Mám totiž za to, že rozsáhlejší neprobádané oblast možným praktickým dopadem se v dnešní vědě nenabízejí na každém kroku. Proto pro mně byla výzvou, inspirací a motivací, které pokládám za podstatný akcelerační impulz ve vědecko vý ostatně i v jiných aktivitách a v životě vůbec. Začal jsem se svým týmem testováním hypotézy, že tak jako v plicích, působí akutní hypoxie i v placentě. To jsme po dosti náročném osvojení si metodiky dvojitě perfundované lidské p prokázali. Navíc jsme ve spolupráci s kolegy v kanadském Edmontonu zjistili, že i v placen plicích,  je podkladem tohoto jevu hypoxická inhibice specifické skupiny draslíkových kaná Povzbuzeni tímto úspěchem pokračovali jsme hypotézou, že i v placentě bude chronická hypox trvalé, morfologicky fixované zvýšení cévního odporu. Pro experimentální expozici chronick jsme pochopitelně nemohli využít lidské placenty, čekalo nás proto další metodologicky nár zavedení preparátu dvojitě perfundované placenty laboratorního potkana. V této fázi nám zá kolegové z FaF UK, kteří tento preparát léta používají k jiným účelům. Když se nám konečně preparát zavést, zejména díky nezlomnosti doktoranda MUDr. Jakoubka, skutečně se ukázalo, hypoxie zvyšuje placentární cévní odpor. Navíc jsme zjistili, do jisté míry k našemu překv tomuto zvýšení vůbec nepřispívá vazokonstrikce. Musí tedy jít o morfologickou přestavbu an kterou chronická hypoxie působí v plicní cirkulaci. Dá se očekávat, že zvýšení placentární odporu chronickou hypoxií povede k omezení průtoku krve placentou a tedy ke zhoršené výživ je velmi pravděpodobný mechanismus vzniku syndromu intrauterinní růstové retardace. Jde o se narodí výrazně menší, než odpovídá jejich gestačnímu věku. Zejména v kombinaci s nedono jeden z významných neonatologických problémů současnosti. Děláme si naději, že v budoucnu přispěje poznání mechanismů, na kterém se podílel a snad bude i nadále podílet synergický spolupráce více různých pracovišť univerzity, aktivní mezinárodní kontakty, invence a píle kreativní zpracování dosavadních zkušeností – pozitivních i negativních – akademických pra se mnou budete souhlasit, že to jsou esenciální charakteristiky dobré univerzity. Jejich c naplňování zůstává společným kreativním úkolem nás všech. Na závěr mi dovolte vyslovit i jedno osobnější přání, částečně inspirované známými výroky významnějších předchůdců v oboru fyziologie. Přál bych si, aby naše společná práce ve vzdě výzkumu měla i estetický náboj, který vyjádřil francouzský fyziolog a laureát Nobelovy cen (1873-1944), když napsal, že „Krása je nevyčerpatelný pramen radosti pro toho, kdo ho umí tedy hledejme v naší společné práci poznání a dobro, radost i krásu, a věřme vstřícným pře jako náš právem slavný fyziolog J.E. Purkyně, který na počátku své vědecké dráhy sebevědom vzbudilo se ve mně hluboké tušení že vyvedu něco znamenitého v přírodovědě.“ A já chci na počátku svého rektorského období ve skromnosti a pokoře slíbit, že se budu ze snažit, aby se mi spolu s vámi něco podobného podařilo na půdě naší univerzity. Vivat et floerat nostra Alma Mater Universitas Carolina. Prof. RNDr. Václav Hampl, DrSc.