Ako sa dobrať k najväčším tajomstvám srdca

Výskumom srdca sa čoraz častejšie zaoberajú fyzici a dokonca i matematici. Vy ste chemička. Čím je pre vás srdce? Zázračná pumpa alebo azda – chemická fabrika?
Srdce vnútri organizmu je skutočne zázračná pumpa. Keď vidím v televízii alebo vo filme operáciu na otvorenom srdci, zmocňuje sa ma úžas nad krásou a účinnosťou tohto orgánu. Srdce mimo organizmu je tiež zázračné, pretože dokáže za istých podmienok fungovať autonómne. Pre mňa symbolizuje „živú vec“.

Znie to paradoxne.
Myslíte, ako môže byť niečo vecou a zároveň živé? Ale práve to umožňuje lekárom zachraňovať ľudí a vedcom študovať podstatu tohto unikátneho svalu. Život srdca oddeleného od organizmu pretrváva, kým sú živé jeho jednotlivé bunky. Mojím vedeckým záujmom je život srdcových svalových buniek.

Čím sa líšia od ostatných?
Ich hlavným poslaním je vykonávať mechanickú prácu, aby srdce mohlo fungovať ako oná zázračná pumpa.

Ktorý orgán je z vášho pohľadu dôležitejší pre život – srdce alebo mozog?
To už je otázka pre filozofa alebo básnika, ak sa, pravda, týka srdca človeka. Smrťou mozgu človek ako osobnosť zaniká, no jeho telo zostáva živé, kým srdce pracuje. Keď srdce prestane biť, mozog uhynie. Ja ako tvor, ktorý sa živí rozmýšľaním, pokladám mozog za dôležitejší orgán.

Prečo?
Koniec koncov, to mozog dokázal vymyslieť, aby mohol existovať v organizme bez funkčného srdca, iba s podporou prístrojov. Na Zemi však väčšinu živej hmoty tvoria jednobunkové organizmy, ktoré pre svoj život nepotrebujú ani mozog, ani srdce, a bez ktorých by život mnohobunkových organizmov nemohol pretrvať. Preto moja predchádzajúca odpoveď môže vyznieť ako výraz ľudskej povýšenosti nad ostatným svetom. Hovorím to však s pokorou k tejto vzácnej planéte, bez ktorej by možno žiaden mozog nikdy neexistoval.

Dá sa povedať že mozog je menej preskúmaný ako srdce človeka?
Mnohé funkcie srdca aj mozgu sú už pomerne dobre preskúmané a ich poznávanie prudko napreduje s nástupom prevratných technológii. Laik by bol prekvapený, koľko funkcií majú srdce a mozog spoločných na molekulovej úrovni. Ale veľkou otázkou ohľadne mozgu, ktorá fascinuje nielen odborníkov, ostáva vznik a existencia pamäti, logiky, vedomia, citu. Celkovo je mozog ťažšie prístupný experimentom, je citlivejší na rôzne poškodenia, je omnoho zložitejšie liečiteľný a určite nie je transplantovateľný.

Čo je najväčším tajomstvom srdca? A nachádza sa kľúčik rozlúšteniu tohto tajomstva v srdcovej bunke alebo niekde inde?
Myslím si, že najväčším tajomstvom srdca je, ako dokážu jeho svalové bunky tak tvrdo pracovať desiatky rokov bez toho, aby sa čo len na chvíľu zastavili a oddýchli si. Musia bez prestania vykonávať kontrakčno-relaxačný cyklus, priemerne 2 000 000 000 (dve miliardy)-krát počas svojho života.

To znamená, že v srdci nevznikajú nové svalové bunky?
Prakticky nie a tým sa dospelé srdce líši od väčšiny iných tkanív. Mimochodom, mozog je na tom rovnako. Nové bunky nevznikajú a staré sú v stálom nebezpečenstve.

Lebo poškodená bunka nie je nahrádzaná inou?
Presne tak. A keď sa sama nedokáže opraviť, tak zahynie a jej prácu musia prevziať zostávajúce bunky. Napríklad po ľahšom infarkte, keď zahynie 10 až 20 percent buniek srdcového svalu, zvyšné bunky vedia čiastočne kompenzovať ich stratu. S pomocou modernej medicíny často prežijú aj pacienti, ktorí stratia 40 percent a možno aj viac svalových buniek. Ostatné však musia dostať šancu prispôsobiť sa zvýšenej záťaži, ktorú dokážu znášať ešte mnoho rokov.

Ako súvisí váš výskum mechanizmov vápnikovej signalizácie s riešením tohto problému?
Aby mohli srdcové svalové bunky vykonávať svoju prácu, vnútri nich, v takzvanej cytoplazme, sa pri každom sťahu musí až desaťnásobne zvýšiť množstvo vápnikových iónov, čiže elektricky nabitých častíc vápnika. Toto zvýšenie však musí trvať len krátky okamih, ktorý je potrebný na vyvolanie kontrakcie. Tá musí byť navyše dobre časovaná a ukončená synchronizovane s okolitými bunkami.

Ako sa niečo také dá dosiahnuť?
Jedine dômyselným špecializovaným vnútrobunkovým aparátom, ktorý správnym spôsobom uvoľňuje ióny vápnika. Zjednodušene povedané – vápnik z miesta, kde ho bolo veľa, preteká tam, kde je ho málo a naviazaním sa na určité bielkoviny vyvolá kontrakciu, čiže sťah. Uvoľnené ióny vápnika sa potom prečerpávajú späť do zásobníkov a kontrakcia sa uvoľní. To sa opakuje pri každom pulze. Ide o nesmierne dôležitú vec nielen pre správnu funkciu srdcovej bunky – prispôsobenie sily a rýchlosti stiahnutia potrebám organizmu – ale aj pre jej prežitie.

V opačnom prípade sa rozladí celý mechanizmus, a tým vlastne i pravidelná činnosť srdca?
Narušenie spomínanej funkcie vedie zatiaľ neznámym spôsobom k poruchám, ktoré môžu byť až nevratné a v konečnom dôsledku vyvolajú smrť poškodenej bunky či celej skupiny buniek. Každá narušená bunka spôsobuje problém bunkám vo svojom okolí a, áno, môže vytvoriť zdroj arytmií celého srdca.

Foto: Robert Hüttner

Alexandra Záhradníková Vedeckým záujmom chemičky Alexandry Záhradníkovej je život srdcových svalových buniek. Ich hlavným poslaním je vykonávať mechanickú prácu, aby srdce mohlo fungovať ako "zázračná pumpa".

Je známe, že choroby srdca sa v mnohých prípadoch dedia. Čo je na tom pravdy, že o päť- až desať rokov bude aj na Slovensku bežné genetické testovanie, schopné už v zárodku rozpoznať zhubné mutácie, spôsobujúce arytmiu alebo náhle zlyhanie srdca?
Rozpoznať známe zhubné mutácie je podľa mňa len otázkou peňazí – peňazí na potrebné prístroje, na zaškolenie personálu a na lekárske výkony. Problém je v tom, že viac ako 99 percent srdcových ochorení nie je spôsobených jednou mutáciou, ale súhrou mnohých genetických a enviromentálnych faktorov a životosprávy. Niektoré mutácie vyvolávajúce srdcové ochorenia však majú prejavy v mnohom podobné prejavom civilizačných ochorení srdca a často sú za tým práve poruchy vápnikovej signalizácie. Preto jednou z nádejí pre lepšie pochopenie civilizačných srdcových ochorení, ich liečby i prevencie, je štúdium týchto spoločných prejavov.

Pracujete v základnom vedeckom výskume, od ktorého predsa nemožno očakávať okamžite výsledky využiteľné v praxi. Napriek tomu ho ľudia hodnotia práve takto. Čo vám to spôsobuje?
Keďže vedecký výskum sa v ostatných desaťročiach financuje do značnej miery z verejných zdrojov, verejnosť aj štáty žiadajú, aby mal praktický úžitok. Od objavu základného princípu po jeho plnú aplikáciu v praxi však uplynú desiatky rokov. Navyše objavy nových princípov nie je možné predpovedať. Tento vývoj má viacero dôsledkov. V prvom rade, väčšina vedcov sa sústreďuje na riešenie „ľahkých“ problémov, pri ktorých je takmer isté, že výskum prinesie želaný výsledok v krátkom čase. V druhom rade, vedci sú nútení prispôsobiť svoju činnosť kvantitatívnym hľadiskám hodnotenia, napríklad publikovať čo najväčší počet vedeckých článkov, pričom ich obsah nie je až taký dôležitý. Pre mňa je problém prispôsobiť sa tomuto systému. Spoločnosť robí chybu, keď sa snaží mať kontrolu nad tvorivosťou. Platí to nielen v umení, ale aj vo vede.

Publikuj alebo zomri, to je predsa krédo vedcov na celom svete.
Iste, ale kým vo vyspelých krajinách je dôležitý myšlienkový obsah publikovanej práce aprestíž vedeckého časopisu, v ktorom sa výsledky výskumu zverejňujú, u nás a v podobných krajinách je dôraz skôr na množstve uverejnených článkov kdekoľvek. Kvalita a originalita je dôležitá až v druhom rade, ak vôbec je ešte dôležitá.

To je alarmujúce. Čo potom ostáva šéfovi výskumu?
Z vedúcich vedeckých tímov sa postupne stávajú manažéri, ktorí zabezpečujú získavanie grantov a publikáciu výsledkov. Na tvorivú prácu im nezostáva dosť času a sú nútení ju prekladať na plecia študentov či doktorandov, pravda, ak takýchto snaživcov, ochotných ťažko pracovať za málo peňazí, vôbec nájdu. Nemôžem si pomôcť, ale pripomína mi to reálny socializmus, keď sa veda týmto spôsobom premieňala na výrobnú silu.

Opäť sa prejavujú tendencie tlmiť základný výskum a uprednostňovať aplikovaný. Neobávate sa dôsledkov?

Považujem to za veľmi krátkozraké. Veď už samotný názov aplikovaný výskum hovorí, že aplikuje výsledky základného výskumu. A je naivné predpokladať, že nášmu aplikovanému výskumu niekto „daruje“ svoj základný výskum. To je ako keby sme si chceli kúpiť múdrosť. Navyše aplikovaný výskum bude u nás „podvyživený“ dovtedy, kým ho nezačne výdatnejšie financovať ten, kto na jeho výsledkoch chce a vie, to zdôrazňujem, zarábať – teda súkromný sektor.

Opakovane sa ozývajú hlasy, že východiskom je znížiť počet vedeckých pracovníkov v základnom výskume, vraj ich je neprimerane veľa mnohí z nich sa len vezú…
Áno, niekto predpokladá, že takáto redukcia by umožnila sústrediť financie na zvýšenie kvality a konkurencieschop­nosti výskumu. Obávam sa však, že už v súčasnosti sa počet vedeckých pracovníkov na Slovensku blíži ku kritickému bodu. Jeho ďalšie zníženie by sa tiež prejavilo negatívne, a to predovšetkým na výsledkoch vedeckého bádania.Pozrite si stav športu na Slovensku. Chceme, aby najlepší vedci tiež išli pracovať do zahraničia?badania.

Slovensko však zápasí aj s krízou vysokoškolského vzdelávania, ktoré je predsa dôležitým predpokladom zvyšovania kvality národnej vedy. Čo s tým?
Myslím si, že pozdvihnúť potrebujeme úroveň celého školstva – počnúc základnými školami. Treba zvýšiť spoločenskú prestíž vzdelania. A lepšie oceniť vedeckú kvalitu. Až potom nám prestanú mladí talentovaní vedci odchádzať do zahraničia.

Vy sama ste niekoľkokrát odišli do zahraničia, dokonca do Ameriky, a ste tu.
Mám, samozrejme, na mysli odchody preč natrvalo, ktorých, bohužiaľ, pribúda. Akiste je potrebné, aby mladí vedci strávili určitý čas v najkvalitnejších zahraničných laboratóriách. Ale ak sa nevrátia domov, Slovensko sa stane banánovou republikou svetovej vedy.

Prejdime k osobnejším otázkam. V SAV sú časté manželstvá vedeckých pracovníkov, vznikajú dokonca rodinné dynastie, čo je i váš prípad. Ako si to vysvetľujete?
Myslím si, že manželstvá vedeckých pracovníkov sú veľmi časté všade vo svete. Ako som čítala pred pár rokmi v časopise Science, „kde si už má človek nájsť partnera, keď je stále v labáku?“. Veľmi úspešným príkladom vedeckého manželstva (keď vynechám manželov Curieovcov) sú napríklad fyziológovia Clay M. Armstrong a Clara Franzini-Armstrong, obaja členovia americkej National Academy of Sciences. V mnohých ďalších prípadoch to nezasvätenému ani nie je zrejmé, lebo manžel a manželka majú odlišné priezvisko.

Foto: Robert Hüttner

Alexandra Záhradníková Alexandra Záhradníková pracuje vo výskumnom tíme aj s vlastnou dcérou. Pridala sa k nej zhodou okolností , najskôr sa totiž venovala terénnemu výskumu medveďov.

Aké má výhody takéto vedecké manželstvo a prípadne nevýhody?
My sa s manželom navzájom dosť líšime spôsobom myslenia – ja uvažujem skôr analyticky, manžel viac synteticky – a tak sa veľmi dobre dopĺňame. Za najväčšiu výhodu v mojom prípade pokladám to, že mám kritika a oponenta priamo pod nosom. Azda najdôležitejšou podmienkou vedeckého prístupu je totiž jeho otvorenosť kritike. Tvrdenie, ktorého pravdivosť sa v princípe nedá vyvrátiť, nie je vedecké. Vedecká diskusia a kritika sa však na Slovensku veľmi nenosia, zvlášť nie smerom od podriadených k nadriadeným. Myslím si, že naše rodinné diskusie nám pomohli vyhnúť sa mnohým slepým uličkám.. Nevýhodou sú časté odlúčenia počas stáží v zahraničí, alebo nedostatok času na život mimo profesie.

Jednu dcéru máte psychologičku, druhá pracuje vo vašom výskumnom tíme. Aj to je obvyklé?
Vedecká spolupráca medzi rodičmi a ich deťmi je už menej obvyklá. Pre dieťa je ťažké sa popri služobne starších rodičoch vyprofilovať v očiach vedeckej verejnosti. Preto sa často stáva, že aj keď sa rozhodne venovať vedeckému výskumu, zvolí si inú tematiku. Aj naša dcéra, biologička, sa pôvodne chcela venovať výskumu etológie veľkých cicavcov v slovenskej prírode.

Pomerne známy je jej výskum slovenských medveďov.
V tom čase však na terénny výskum neboli na Slovensku finančné prostriedky, a tak nemala šancu sa uchytiť. K spolupráci s nami sa dostala zhodou okolností. Kolega doktorand, ktorý mal na starosti merania na našom konfokálnom mikroskope, sa rozhodol odísť z pracoviska, a tak sme zháňali niekoho, kto by ho nahradil. Dcéra nastúpila do ústavu ako pracovníčka pre toto zariadenie, ktoré používa viacero laboratórií. Až po určitom čase sa rozhodla pre externé doktorandské štúdium s témou nadväzujúcou na náš výskum a pre nás je veľkým prínosom. Ak mám stručne zovšeobecniť, tak aj rodinné dynastie vo vede vznikajú spravidla prirodzeným a spontánnym procesom. Mimochodom, vedecké dynastie monarchom konkurovať nemôžu, trvajú len krátko, dve – tri generácie, dlhšie nepoznám.

Ženy na Slovensku sa naďalej nedostatočne uplatňujú vo vede, výskumný ústav, kde pracujete, má však nedostatok mužov. Čím to je?
Vychádzajúc z verejne prístupných údajov, medzi vedeckými pracovníkmi SAV je približne polovica žien. Horšie je to však s presadením sa žien medzi vedúcimi projektov – tam je ich len tretina, čo naznačuje pomalší kariérny postup. Sama som však nikdy nemala pocit, že som ako žena diskriminovaná. Čo sa týka nášho ústavu, tak áno, v súčasnosti je medzi jeho vedeckými pracovníkmi len 30 percent mužov. Podobne je to to aj s rodovým rozložením vedúcich projektov a vedúcich laboratórií – výraznú prevahu aj tu majú ženy. Čo spôsobilo túto neobvyklú situáciu? Zrejme aj to, že mnohé z nás sem prišli z fyzikálnych a inžinierskych odborov, v ktorých sme prekonali negatívne rodové stereotypy už počas štúdia.

Je však vydatej žene matke ťažšie sa presadiť vo vede ako v inom povolaní?
Na celom svete je pre ženu veľmi ťažké venovať sa vede aj rodine, pretože toto povolanie si vyžaduje nielen hlboké intelektuálne nasadenie, ale aj dlhé hodiny sústredenej práce. Na Slovensku, kde je materiálna situácia vedcov omnoho horšia ako v krajinách západnej Európy a USA, je to ešte ťažšie. Ide o veľkú dilemu a ťažko riešiteľný problém. Myslím si však, že je veľmi dôležité, aby každý, kto má talent a záujem, dostal rovnakú šancu na uplatnenie sa a politici by mali nastaviť spoločnosť tak, aby rodina nebola nezdolateľnou prekážkou intelektuálnej činnosti.

Vo voľnom čase sa venujete umeniu, hráte na klavíri Bacha. Čo má vážna veda spoločné s vážnou hudbou?
Slovo „vážny“ by som brala vo význame „robený s vážnosťou“, či už profesionálne, alebo amatérsky. Podľa mňa sa hudba nedelí na vážnu a populárnu, ale na dobrú a zlú. Dobrá hudba je tá, ktorá vyviera z autorovej a interpretovej potreby niečo povedať. Môže isť o klasickú hudbu, džez, ľudovú pieseň či rock, rap alebo iný štýl populárnej hudby. Bacha mám rada ako tvorcu takzvanej „absolútnej“ hudby, kde podstata krásy vyviera zo samotného usporiadania tónov a nie z potreby vyjadriť nejaký duševný stav. Táto krása je podobná kráse matematického vzorca či fyzikálneho zákona alebo kráse kryštálu, dúhe na oblohe – skrátka, existuje akosi „sama osebe“.

Môžu Bachove skladby podnecovať tvorivosť iného druhu, povedzme vedecké objavy? Alebo je to len príjemný relax pre srdce a dušu?
Uvedomovať si rôzne harmonické a melodické štruktúry v Bachovej skladbe a ich vzájomné vzťahy má podľa mňa určitú podobnosť s uvedomovaním si súvislostí pri analýze prírodných javov. Hrať Bachove skladby má však aj praktickú výhodu – interpretácia sa začne v interpretových ušiach značne podobať na hudbu už čoskoro po tom, čo dokáže fyzicky skladbu zahrať. Dúfam len, že profesionálni interpreti sa na mňa za toto rúhačské tvrdenie nenahnevajú. Podľa mňa je väčšina vážnej hudby založená z 90 percent na interpretácii, a preto som sa neodvažovala takýto typ skladieb hrať. Tomu je však koniec.

Ako ste to prekonali?
Moja učiteľka hudby Zuzka Biščková ma presvedčila, že sa nemám báť a vyrukovala na mňa s hudbou 20. storočia. Uvidíme, ako to dopadne.