Odtajněné sloní hádanky: Co mohou chobotnatci prozradit vědcům o rakovině?

Největší známý exemplář slona afrického (Loxodonta africana) byl samec zastřelený v roce 1974 poblíž jihoangolského Macussa. Na výšku měřil bezmála čtyři metry a vážil víc než deset tun. Běžně bývají sloní býci o poznání menší, ale mezi suchozemskými tvory se jim ve velikosti stejně žádné jiné zvíře nevyrovná. Dorůstají výšky kolem tří metrů a hmotnosti šesti tun. Samice jsou v průměru o půl metru nižší a váží asi polovinu.

Kůže bez pórů, ale s klimatizací

Proč jsou ale vlastně sloni tak velcí? Vždyť velké tělo představuje výhodu v chladných oblastech, kde jsou zvířata nucena šetřit tělesným teplem. Naopak v tropech přináší mohutné sloní tělo problémy. Objem těla roste s třetí mocninou jeho rozměrů, zatímco jeho povrch jen s druhou mocninou. Když se tedy velká zvířata potřebují v horku chránit před přehřátím, narážejí na skutečnost, že u nich na každé kilo tělesné hmotnosti připadá velmi malá plocha kůže, kterou můžou nadbytečné teplo vyzářit do okolí. Úlevu u jiných zvířat nabízejí potní žlázy, protože mnoho tepla pak odchází z povrchu těla s odpařeným potem. Slon však musí s vodou šetřit a potní žlázy proto postrádá. Problém s ochlazováním u něj evoluce vyřešila zcela originálně.

V savaně je slon vystaven nemilosrdnému slunečnímu žáru a před ztrátou vody z těla odparem ho chrání tlustá kůže, která na hřbetě dorůstá tloušťky dvou až tří centimetrů. Pocení si slon nahrazuje odpařováním vody, která mu zůstane na kůži po vodní nebo bahenní koupeli. Bláto ho navíc chrání i před parazity a ultrafialovým zářením. 

Sloní kůže je pro tyto účely speciálně uzpůsobená. Vedle jasně viditelných vrásek, ji brázdí i spletitá síť velmi jemných ale dosti hlubokých „trhlin“. K takovému povrchu bláto dokonale přilne. Kůže tak udrží až desetkrát víc vody, než kdyby síť jemných prasklin postrádala. 

Inspirace pro kožní lékaře

Vznik sítě prasklinek byla donedávna záhadou. Nové výzkumy prokázaly, že trhlinky vznikají v důsledku nerovnoměrného namáhání kůže, která je ztluštělá v důsledku potlačeného odlupování své svrchní zrohovatělé vrstvy. Ztluštělá sloní pokožka vyrůstá ze škáry, která má na povrchu drobné hrbolky. Na těch jsou svrchní zrohovatělé vrstvy kůže vystaveny zvýšenému namáhání a v důsledku toho praskají.

Velmi podobný fenomén praskání nadměrně ztluštělé kůže lze pozorovat také u lidí při dědičném kožním onemocnění známém jako ichthyosis vulgaris. To postihuje v průměru jednoho z dvou set padesáti novorozenců a projevuje se přerůstáním kůže, která se neodlupuje, ale láme se a získává tak šupinovitý vzhled. Kožní lékaři nyní studují neodlupující se tlustou sloní kůži a doufají, že jim to přinese inspiraci pro vývoj nových léčebných postupů pro pacienty s ichthyosis vulgaris.

Proč sloni neumírají na nádory?

Impozantní zvíře, jakým slon je, nemá v přírodě vážnější přirozené nepřátele. Lvi nebo krokodýli si troufnou nejvýše na malé slůně; dospělý jedinec je nad jejich síly. I proto se sloni afričtí dožívají věku kolem 70 let.

Velikost a dlouhověkost slonů je na jedné straně předmětem obdivu, na straně druhé staví vědce před nemalou záhadu. Člověk žije zhruba stejně dlouho jako slon a se svými sedmdesáti kilogramy tělesné hmotnosti má stokrát méně buněk než africký tlustokožec. Jenže zatímco lidé ve vyšším věku čelí vysokému riziku nádorového bujení a úmrtnost na rakovinu se pohybuje mezi 11 až 25 % (na rakovinu tedy umírá zhruba každý desátý až každý čtvrtý), u slonů je toto onemocnění velmi vzácné. Z tlustokožců umírá na zhoubné nádory nejvýše každý dvacátý. 

Rakovina často propuká v důsledku náhodného poškození dědičné informace buňky. Tato chyba má za následek narušení regulace buněčného dělení – buňky se pak „utrhnou ze řetězu“ a množí se jako šílené. Sloní buňky mají pro spáchání takové fatální chyby k dispozici zhruba stejně dlouhou dobu jako lidské, jejich obrovský počet ale nabízí rakovině stonásobně víc příležitostí. Jak to, že sloni masově neumírají na rakovinu? A nemohli bychom se z jejich odolnosti k smrtelné chorobě poučit? 

Baterie „strážců genomu“

Ústřední úlohu při ochraně buněk před nádorovým bujením sehrává gen TP53, podle kterého se v buňkách produkuje bílkovina p53. Právem se jí přezdívá „strážce genomu“. Pokud dojde v buňce k tak závažnému poškození dědičné informace, že by hrozila její proměna na buňku rakovinnou, spustí protein p53 celý komplex procesů, které v konečném důsledku buňku zničí. Jde o jakousi obdobu buněčné sebevraždy, při níž se nádorová buňka obětuje ve prospěch organismu. 

O tom, že gen TP53 skutečně sehrává při obraně proti nádorům významnou roli, svědčí výmluvně fakt, že buňky zhoubných nádorů mají tento gen zhusta poškozený a ten roli „strážce genomu“ neplní. Pokud člověk zdědí po některém z rodičů poškozený gen TP53, nese si defekt ve všech buňkách těla a čelí zhruba devadesátiprocentní šanci, že rakovinou onemocní. V medicíně je takové dědičné poškození genu TP53 známé jako Li-Fraumeniho syndrom.

Člověk dědí po jednom „výtisku“ genu TP53 od každého z rodičů a gen tak máme v každé buňce ve dvou kopiích. Slon má přitom v dědičné informaci navíc 38 kopií genu TP53! Nejde o dokonalé kopie ale o různé varianty genu TP53. Pokud se ve sloní buňce jeden výtisk genu poškodí, nepředstavuje to tak vážný problém jako u člověka. Čtyři desítky kopií genu TP53 sloní buňce ještě pořád zůstanou. S přispěním armády svých genů TP53 zabíjí slon nádorové buňky s dvojnásobně až trojnásobně vyšší úspěšností než člověk. To je zřejmě jeden z klíčů k jeho záviděníhodné odolnosti proti rakovině.

Genová zombie

Bohatá zásoba genů TP53 není jedinou sloní pojistkou proti zhoubným nádorům. Smrtící onemocnění pomáhá tlustokožcům zahánět i „genová zombie“ z rodiny genů LIF. Geny LIF patří do palety genů, které se podílejí na zabíjení rakovinných buněk na příkaz proteinu p53. Předci slonů ale o početnou rodinu genů LIF přišli. Nevadilo jim to, protože nebyli tak velcí jako sloni a mnozí zřejmě ani nežili příliš dlouho. 

Dnes patří k nejbližším příbuzným slonů damani (Hyrakoidea) dorůstající hmotnosti kolem tří kilogramů a dožívající se 15 let a také kapustňáci (Trichechus), kteří se sice dožívají šedesátky, ale s hmotností kolem 500 kilogramů jsou stále ještě desetkrát menší než sloni. Ani damani, ani kapustňáci nemají geny z rodiny LIF v provozuschopném stavu. Slon africký ano. U jeho předků došlo náhodou k tomu, že se gen LIF6 „opravil“ a doslova „vstal z mrtvých“. V těle slona pak tato „genová zombie“ zabíjí na povel proteinu p53 rakovinné buňky. O jeho významu svědčí výsledky experimentu, v kterém vědci vyřadili ve sloních buňkách „obživlý“ gen LIF6 z činnosti. U takto postižených buněk dramaticky stoupla náchylnost buněk k nádorovému bujení. 

TIP: Nespavci s chobotem: Kolik toho naspí sloni a zdají se jim sny?

Navzdory velkému pokroku moderní medicíny patří nádorová onemocnění k velkým zabijákům současného lidstva. Onkologové proto hledají stále nové způsoby, jak předcházet vzniku zhoubných nádorů u člověka nebo jak už propuknutá nádorová onemocnění úspěšně léčit. Významně jim přitom pomáhá i studium „nádorové odolnosti“ slonů a dalších živočichů.