Kašparová: Vytvoriť demenciu trvá minimálne mesiac (SME)

Čo skúmate?

Zaoberám sa výskumom neurodegeneratívnych ochorení. Akými sú Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba, ktoré modelujeme na zvieratách, o tom sú moje publikované články. Sú to ochorenia, ktoré sa vyvíjajú relatívne v dlhom časovom intervale.

Metóda magnetickej rezonancie je úžasná v tom, že to je neinvazívna technika, ktorá umožňuje opakované merania, bez toho, aby sme museli zviera utratiť, takže môžeme preskúmať tieto ochorenia v ich začiatočných i pokročilých štádiách. Rovnako však dokáže sledovať zmeny po aplikovaní príslušnej terapie.

Dokážeme pomocou nej monitorovať jednak obrazové parametre (anatomické, štrukturálne, funkčné) – teda zviditeľniť orgány ako mozog či srdce a jednak metabolické – dokážeme v priamom prenose zmerať metabolizmus v určitom regióne tkaniva. Svalu, srdca či mozgu.

Prečo Alzheimerova choroba?

Ono je to dosť osobné. Moja mama umrela na takéto ochorenie.

Predtým ste skúmali niečo iné?

Venovala som sa in vitro výskumu srdca. Ale potom som prešla na toto pracovisko, kde som sa zamerala na výskum mozgu, ktorý sa in vivo MR technikou dá mnohostranne monitorovať a skúmať. Kým sme nemali moderné vybavenie, nebolo možné pomocou MRI skúmať napríklad srdce.

Od začiatku ste skúmali pokusné hlodavce?

Áno. Pracovisko In vivo MRI/MRS na Kramároch je špecializované miesto biomedicínskeho výskumu na experimentálnych zvieratách. Zatiaľ jediné svojho druhu na Slovensku.

Tu sa realizuje tzv. predklinický výskum. Umožňuje preskúmať nielen vývoj a priebeh ochorenia, ale aj reakciu na podávanie liečiv. Ak uvažujeme o skúšaní nových liečiv, najskôr sa totiž látka skúma na bunkovej úrovni, či funguje, či zabíja to, čo zabíjať má, teda nádorové bunky. Mám na mysli napríklad výskum nádorov alebo iných ochorení. Potom nasledujú výskumy na zvieratách.

Prečo výskum na zvieratách?

In vivo štúdie na zvieratách sú dôležité nielen preto, aby sme zistili vývoj a progres ochorenia, ale aby sme vedeli ako látka, ktorou chceme ovplyvniť nami namodelované ochorenie, účinkuje v rámci celého imunitného systému – a to sa musí vyskúšať na zvieratách. 

Vaše hlodavce sú normálne či sú nejako geneticky upravené?

Normálne.

A je takýto potkaní model dobrým nástrojom pre simulovanie ľudských problémov?

Jestvuje viacero modelov, ktoré sa používajú na skúmanie patológie dementných stavov, ktoré sú potom monitorované pomocou magnetickej rezonancie. Sú to jednak chemické a jednak patofyziologické modely. Pod patofyziologickým modelom rozumieme to, že sa zvieratám namodeluje určitá patológia.

V našom prípade neurodegenerácia. Tá sa dá tiež navodiť chemicky – neurotoxínami. Alebo geneticky, ale tieto výskumy sú pre nás veľmi drahé. V zahraničí sa však používajú najčastejšie.

Napríklad?

My sme skúmali vaskulárnu demenciu, teda taký stav demencie, resp. neurodegenerácie, ktorá vzniká na vaskulárnej úrovni. Tento typ neurodegenerácie sa modeluje výlučne na starých potkanoch.

To sa dá ako?

Zoberie sa zdravý potkan s istým vekom, ktorý má viac ako pätnásť mesiacov. Na mladších to nefunguje, keďže imunitný systém takéhoto potkana je lepší ako ľudský a sám si dokáže zregenerovať veci, ktoré sa my snažíme patologicky narušiť.

A robí sa to teda tak, že vyradíme z činnosti tri základne cievy, ktoré zásobujú mozog kyslíkom a živinami. Zo štyroch základných artérií, ktoré zásobujú mozog potkana, je funkčná len jedna.   

Mozog začne odumierať?

V mozgu sa vytvorí spomalený metabolizmus. Má málo kyslíka, málo živín a je to simulovanie toho, ako vzniká skutočná vaskulárna demencia. Tá sa tiež vyvíja v čase, cievy prestanú fungovať, začnú odumierať a zásobovať mozog. V dôsledku toho vzniká celá kaskáda patologických procesov v mozgu, výsledkom ktorých je spomínaná neurodegenerácia.

Máte potkana. Potom ako vyzerá výskum?

Operačným prístupom, tzv. trojcievnou oklúziou mu namodelujeme hypoperfúzny stav v mozgu a čakáme, aby sa vyvinulo ochorenie. To trvá minimálne mesiac. Pomocou MR zobrazovania a spektroskopie skúmame zmeny, ktoré v mozgu nastali v dôsledku „umelo“ vytvorenej hypoperfúzie (hypoperfúzia je nedostatočná zásoba kyslíka a krvi do mozgu).

A na čo ste prišli?

Pomocou tejto metódy sa snažíme – stále sme pri hľadaní – nájsť nové biomarkery na včasnú identifikáciu vaskulárnej demencie, ktorá v neskorých štádiách prechádza do neurodegenerácie, ktorá je podobná ako pri demenciách Alzheimerovho typu. Včasná identifikácia ochorenia je významná pre hľadanie vhodnej terapie.

Teda ak má pošle lekár na magnetickú rezonanciu, teda až to bude bežná prehliadka, niečo uvidí a povie, že mám problémy?

Je to zložitejšie. Ale teoreticky áno. Akýkoľvek výsledok, ktorý je sľubný na zvieratách, môže preniknúť do klinickej praxe. V tom je tento výskum aj pre mňa atraktívny. Má okamžité použitie v rámci humánnej medicíny.

Vy už nejaký výsledok máte, čo to je?

Pri sledovaní zmeneného metabolizmu potkana mi napadalo, že by bolo možno zaujímavé pozrieť sa na takzvanú kreatínkinázovú reakciu v mozgu. Táto reakcia je totiž veľmi významná v tkanivách, ktoré majú vysoké energetické nároky (sval, srdce, mozog, oko, spermie).

Čo to je za reakciu?

Všetky reakcie v tele, vrátane mozgu prebiehajú na úrovni enzýmov, ktoré sú niečo ako urýchľovače chemických reakcií. 

Keď ich nemáme, chemická reakcia jednoducho nefunguje či prebieha príliš pomaly. Aby tie reakcie fungovali správne, musí tam byť dostatočná koncentrácia enzýmov. A jednou z enzymatických reakcií je reakcia kreatínkinázy v mozgu. Ale samozrejme, sú tam ďalšie. No my sme sa rozhodli pre túto.

Prečo?

Z veľmi prozaických a experimentálnych dôvodov. Je technikou magnetickej rezonancie veľmi dobre pozorovateľná, merateľná. Mne sa raz dostal do rúk článok o neonatálnom mozgu, pri ktorom zistili, že mozgová kreatínkináza prebieha v nedospelom mozgu veľmi rýchlo a potom vekom ostáva táto reakcia stabilná. No v neonatálnom veku je až štvornásobne zvýšená než v dospelom mozgu.

Napadla mi taká elementárna otázka, že ako sa táto reakcia správa, keď mozog starne? A to bol celý ten nápad, z tohto hľadiska sa táto reakcia v mozgu vo svete neskúmala. Skúsili sme ju teda odmerať na našom modeli demencie a zisťovali sme, či zohráva nejakú úlohu.

A zohráva?

Zistili sme, na naše obrovské prekvapenie, že táto reakcia bola značne znížená. V rámci stálosti vnútorného prostredia by však nemali nastávať nejaké veľké výkyvy reakcií – Preto to bolo prekvapenie, aj keď potkanom to príliš nevadilo a žili.

Prečo im to neprekážalo?

Pretože jestvuje pre mozog aj iná, konkurenčná reakcia ATP-áza, ktorá prednostne zásobuje energiou bunky. No kreatínkináza je päťkrát rýchlejšia ako ATP-áza. Práve pri myšlienkovej činností, potrebuje mozog vysokú výkonnosť a ak je táto reakcia narušená, prejaví sa to hlavne v regiónoch pamäte a myslenia.

Biochemickými a ďalšími štúdiami bolo dokázané, že práve v tých mozgových regiónoch, ktoré sú zodpovedné za „intelektuálnu činnosť“ (hippokampus) je koncentrácia tohto enzýmu obrovská, keď je mozog zdravý, samozrejme. Keď dochádza k demencii, koncentrácia toho enzýmu prudko klesá.

U ľudí, ktorí podľahli Alzheimerovej chorobe bolo zistené, že táto reakcia bola funkčná v regióne hippokampus iba na dvadsiatich percentách.

Čiže ak je v mozgu málo takéhoto prenášača, mozog má problémy?

Áno. My keď namodelujeme demenciu, už to je pre mozog šok. Je rozdiel, či máte zásobovanie štyrmi cievami, alebo len jednou. Tento stav generuje množstvo patológií a kreatínkináza je jedna z nich.

Ak by sme túto kreatínkinázu dokázali v mozgu navýšiť, vyliečili by sme ľudí? Či to je len diagnostický nástroj?

Je to parameter. Ale vlani sme publikovali štúdiu, kde sme sa snažili túto vaskulárnu demenciu ovplyvniť liečivom simvastatín, pri podávaní ktorého sme zistili, že zvyšuje rýchlosť tejto enzymatickej reakcie v mozgu. Tento liek je dlhodobo využívaný na vysoký cholesterol, napriek tomu že to je jeden z najdiskutabilnejších liekov.

Pred niekoľkými rokmi sme robili merania pre jednu kolegyňu z FaF, ktorá v našom laboratóriu túto látku skúmala na potkanoch, ktoré mali vysoký cholesterol.  

Po podaní simvastatínu potkanom sme zistili, že kreatínkináza vyskočila tak nahor, že sme si mysleli, že nám už nefungujú prístroje a merajú haluze. No večer mi to nedalo a zistila som, že v množstve prác boli opísané negatívne účinky simvastatínu na srdce a svaly. Po podaní pacientom zvyšuje kreatínkinázu vo svaloch až 10-násobne. Ale že sa výrazne zvyšuje aj v mozgu, to nik netušil.

A výsledkom bolo čo?

Zistilo sa, že ak si pacienti simvastatín podali večer, nemohli zaspať. Tento liek im „aktivoval mozog“, keďže kreatínkináza súvisí s aktivitou mozgu, znamená to, že sa aktivita, teda rýchlosť reakcie zvyšovala.

Ak by sme teda túto látku dávali vedome ľudom s ochoreniami mozgu, pomohla by im?

Už sú vo svete prvé výskumy, kde sa  pacientom, ktorí majú mierne kognitívne zmeny podával simvastatín. Došlo k zlepšeniu ich mozgovej činnosti.

Čiže vy ste prišli na to, ako pomôcť ľuďom, ktorí majú problémy s hlavou?

To je asi veľmi silné tvrdenie. Vlani sme síce prezentovali v Portugalsku na svetovom sympóziu naše zistenia, že po aplikácii simvastatínu našim potkanom s vaskulárnou demenciou sa kreatínkináza v mozgu zvýšila, teda normalizovala, no ďalšie parametre sa výrazne nezmenili. Teda, ak má tá látka pozitívny účinok, mala by fungovať aj na iné parametre – no zrejme to je celé zložitejšie.

Myslíte si teda, že ten následný výskum vychádza z vašich základných poznatkov?

Ťažko povedať. Citácie ale máme veľké. Pamätám si však, že keď sme to po prvýkrát prezentovali, vyvolalo to veľkú diskusiu. Jeden lekár tuším zo Švédska sa ma spýtal, či sme to už publikovali, pretože ak nie, tak aby sme to urobili čo najskôr, lebo nám to niekto určite ukradne.

A to sa deje?

Určite áno. Pretože na západe je iná situácia, oni navyše ten nápad dokážu hneď realizovať.

Čo vás na vašej práci najviac baví?

Študenti. Keby bol môj život o peniazoch, už tu dávno nie som.

Prečo?

Nie len preto, že táto práca nie je zaplatená, ale hlavne preto, že tu nie sú vytvorené podmienky pre vedu. Robiť na Slovensku vedu je dnes heroickým výkonom, pretože ak nemáte známosti, niekoho, kto vás pretlačí, dnes sa len veľmi ťažko dostanete ku grantom. Ale ja som vždy chcela robiť niečo s medicínou a na strednej škole ma bavila fyzika. Snažila som sa to skĺbiť.

Ako?

Vyštudovala som biofyziku v Olomouci a potom PhD. tu na Chemickotechnologickej fakulte, v rámci biochémie. Aj keď som začala vo fyzikálnej chémii, no potom, ako som svoj výskum posunula k medicínskemu výskumu, tak sa už pre mňa nenašla komisia, ktorá by dokázala moju dizertačnú prácu zhodnotiť. A tak som nakoniec musela obhajovať prácu v biochémii.  

Prečo ste na Slovensku ostali?

Ako mladá som mala ponuky, napríklad do Holandska. Ale tu som mala rodinu a nikdy by som ju neopustila. A momentálne ma tu drží to, že naše pracovisko bolo pred pár rokmi zmodernizované novým hardvérom i softvérom a momentálne je konkurencieschopné svetu.

Predpokladám však, že technika skutočným dôvodom nebude.

Dostala som vzdelanie tu. A tu, kde som ho dostala, mám záväzok – vrátiť to krajine, ktorá mi ho dala. Ale absolútne nevyčítam nikomu, ak odišiel niekam za lepším životom. No v súčasnosti uvažujem, či neodídem do Brna, kde je úžasná technika. A vtedy si tak sama sebe hovorím, že veď to vzdelanie som napokon dostala v Olomouci, čiže by to nebol až taký veľký hriech.