V mikrosvětě se dějí úžasné věci, kam se oko podívá

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D., z Ústavu histologie a embryologie LF UK v Plzni, autor „Atlasu kvantitativní histologie“, se kromě stereologie a kvantitativní histologie se zaměřením na cévní stěnu a mikrocévy věnuje srovnávací embryologii savců a trojrozměrným rekonstrukcím orgánů, zárodků a plodů. Spolupracuje rovněž s Laboratoří pro výzkum aterosklerózy v IKEM či s Institutem pro histologii a embryologii Univerzity veterinárního lékařství ve Vídni.


Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Autor: Běla Nedorostová

* 1976 v Plzni

Vystudoval učitelství biologie a chemie na PeF ZČU a všeobecné lékařství na LF UK v Plzni, poté absolvoval doktorandské studium oboru anatomie, histologie a embryologie, jež zakončil prací „Kvantifikace v deskriptivním a experimentálním studiu funkční morfologie cévní stěny“. Od roku 1998 působí v Ústavu histologie a embryologie LF UK v Plzni, dále je vědeckým pracovníkem oddělení mechaniky mikrostruktur na Fakultě aplikovaných věd ZČU v Plzni a výzkumným pracovníkem IKEM Praha. Společně se svými kolegy se zabývá mikroskopickou morfometrií orgánů experimentálních zvířat, vztahem mezi mikrostrukturou a mechanickými vlastnostmi tkání a orgánů, studiem vývoje a struktury cév, výdutí aorty a dalšími otázkami. Za svoji vědeckou činnost získal mnohá ocenění – například Cenu Josefa Hlávky, Reinišovu cenu České angiologické společnosti JEP či 1. místo v soutěži Československé mikroskopické společnosti o nejlepší disertační práci s využitím mikroskopických technik. Je autorem a spoluautorem 6 kapitol v monografiích a 52 článků v recenzovaných periodicích. Je členem České anatomické společnosti, Československé mikroskopické společnosti a České společnosti pro aterosklerózu. K jeho koníčkům patří četba historických a fantasy románů, in-line bruslení, judo a šerm. Je ženatý a má tři děti.


Pro studium biologie a chemie jsem se jakožto původně humanitně orientovaný student rozhodl rok před maturitou, když se mi dostaly do ruky časopisy Vesmír a Živa. V nich jsem přes jisté počáteční obtíže nacházel srozumitelně, avšak na úrovni podaná témata z historie i nejnovějšího vývoje z oblasti živé přírody. Tajemnost, krása i náročnost těchto oborů mě velmi zaujaly a hodlal jsem se jim věnovat na pedagogické fakultě. Přijímačky jsem spíše ze zvědavosti udělal také na medicínu, ale volil jsem širší přírodovědné studium. Moje rozhodnutí bylo v té době pro mé rodiče těžko pochopitelné, nicméně jej respektovali. Musím ocenit jejich trpělivost a pochopení, že pro praktické uplatnění má samovzdělávání a přístup minimálně stejnou váhu jako vzdělávací instituce. Od dětství mě vedli k úctě ke vzdělání a díky příkladu mého staršího bratra byl v mém dosahu vždy i dostatek kvalitní literatury.

OTÁZKA: Co vás od biologie a chemie nakonec přeci jen přivedlo k medicíně?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Když jsem ve 3. ročníku začal pracovat na diplomové práci z poměrně neprobádané embryologie volně žijících savců, doporučil mi můj vedoucí Jan Michálek, abych si doplnil vědomosti z obecné zoologie a anatomie na lékařské fakultě. Tam jsem byl s pochopením přijat profesorem Jaroslavem Slípkou i vedoucí ústavu histologie a embryologie docentkou Jitkou Kočovou, kteří mě během dvou semestrů embryologických a anatomických přednášek (jež se mi v hlavě mísily s inspirujícími předměty jako květena ČR, paleontologie, kvasná a jaderná chemie či pedagogika) nasměrovali dál. Během střídavých úspěchů a neúspěchů při krájení a barvení embryologických sérií jsem začal přehodnocovat své učitelské plány. Tradicí a hloubkou embryologie, histologie a anatomie jsem byl zaujat natolik, že jsem v diplomovém ročníku současně nastoupil do prvního ročníku na LF. Vystudoval jsem všeobecné lékařství a na obou školách poznal řadu vynikajících osobností, z nichž některé jsou stále mými vzory. Velkou pomocí mi v těch letech byla kromě podpory rodiny i podpora Nadace prof. Eugena Vencovského pro nemajetné studenty s výborným prospěchem. Později jsem převážně na témž pracovišti prošel doktorandským studiem se zaměřením na kvantitativní hodnocení cév.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Na co se dnes ve své práci specializujete?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Jako histologové učíme mediky cytologii a mikroskopickou skladbu lidského těla. Jako embryologové nabízíme do jejich vzdělání ponětí o prenatálním období lidského vývoje, jehož důsledky si s sebou každý z nás nese po zbytek života. Šířka tohoto oboru snadno vyplyne, pokud si ji vymezíme představou vajíčka a spermie na jedné straně a křičícího novorozence na straně druhé.
V oblasti výzkumné práce se zaměřuji na kvantitativní hodnocení mikroskopických preparátů – to znamená počítání, kde je v jaké tkáni či orgánu kolik buněk, jakého jsou typu, jak jsou rozmístěny, zda náhodně, či ve shlucích, jaká je hustota a orientace tkáňových mikrocév, v čem se kvantitativně liší mikroskopické složení orgánů experimentálních a normálních zvířat či pacientů s různými diagnózami.
Přestože se primárně zabýváme mikroskopií lidských tkání a orgánů, v některých výzkumných projektech je těžištěm mé práce vyhodnocování vzorků laboratorních zvířat. To je dáno tím, že v experimentální práci našich kolegů, jejíž výsledky jako morfologové popisujeme, se hojně uplatňují animální modely lidských chorob. U těchto zvířecích modelů lze zkoumat vznik, průběh či ovlivnění onemocnění, jako je hypertenze, renální selhání, vznik cévních výdutí či třeba Parkinsonova choroba. Zvířecí modely se využívají také při testování terapeutických postupů (například osteointegrace dentálních implantátů), šicích materiálů či tkáňových lepidel.
Další částí naší práce je hodnocení bioptických vzorků odebraných lidským pacientům. Není to však práce diagnostická (což není naše parketa – tu s nesmírnou zodpovědností provádějí patologové), nýbrž výzkumná. Jinými slovy hledáme souvislosti mezi diagnózou a klinickou historií pacientů a kvantitativním mikroskopickým složením vzorků jejich tkání. Tím se snažíme o lepší pochopení dosud nedostatečně popsané patogeneze některých onemocnění či o testování aktuálních hypotéz v oboru.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Proč jste se rozhodl právě pro histologický výzkum?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Přitahuje mě složitost a stavba mikrosvěta. Tam, kde končí makroskopie, nastupuje mikroskopie, která sleduje dál a hlouběji, co je skryto za konkrétními procesy, jež nejsou vidět. Tím se tak trochu vymykají obvyklému vnímání světa, na jaké jsme z každodenního života zvyklí. Zajímá mě, zda a jak dokážeme na úrovni mikroskopie přispět k odpovědím na otázky kladené nejen chirurgickými, interními a dalšími obory praktické medicíny, ale i biomechanikou a jinými. Vzpomeneme-li učenců typu Purkyněho, Pasteura či Kocha, vidíme, jak biologie a teoretická medicína dokázala inspirovat klinické obory a být jejich průkopníkem. Kromě tohoto výzkumného proudu, který je stále životaschopný, vnímám i skutečnost, že praktická medicína se k oborům přezdívaným jako „teoretické“ opět vrací, a to řadou svých konkrétních problémů a otázek. To, že k nim díky rozvoji současných morfologických oborů můžeme přispět, je skvělá výzva.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Má histologie nějaký společenský význam?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Přínos histologie je limitován tím, co si i nelékaři přejí nebo nepřejí vědět o svém vlastním těle. Je zajímavé, že zatímco značná část populace dokáže zasvěceně porovnávat různé verze operačních systémů v mobilních telefonech, výhody a nevýhody čipsetů notebookových grafických karet či jízdní vlastnosti moderních aut, s povědomím o stavbě těla, které nás provází po celý život, to nebývá slavné. Je na nás, abychom ukázali, že všude, kam se oko v mikrosvětě podívá, se odehrávají úžasné věci, proti nimž jsou i nejnovější vojenské mise a bojové strategie pohádkou na dobrou noc. Význam našeho oboru si veřejnost patrně uvědomuje v podobě klinické embryologie, při asistované reprodukci, diagnostice a terapii neplodnosti. Dalším z momentů, kdy embryologie protíná čáru života řady z nás, je, když se budoucí rodiče zajímají o to, jak jejich přírůstek vypadá v daném měsíci či týdnu. Nemálo budoucích rodičů uvěří i tomu, že člověk v 6. týdnu po oplození je pouze jakýmsi „shlukem buněk postrádajícím lidské rysy“. I zde máme velké dluhy v informování veřejnosti. Proto naše pracoviště přispívá například zpřístupněním fotodokumentace z embryologického muzea. Ať je náš etický či náboženský pohled na počátky a konce lidského života jakýkoli, nějakou méně zpochybnitelnou „hranici lidství“, než je početí nového jedince Homo sapiens sapiens, bychom v embryologických učebnicích hledali marně. Prenatální vývoj má svoji periodizaci, kritická období a rozlišuje řadu fází. Je však natolik nabitý vzájemně provázanými vývojovými pochody, že coby celek se jeví jako propletenec množství procesů. Škoda, že naše všeobecná povědomost o této fascinující etapě našich životů nebývá velká. Tomu se do protiváhy staví například popularizující snímky embryí a plodů švédského vědeckého fotografa Lennarta Nilssona, i u nich však mějme na mysli, že mnohdy byly pořízeny na plodech mrtvých, před potratem či po něm, případně během lékařských zákroků provázejících patologická těhotenství.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Jaký přínos má histologie pro současnou medicínu?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Histologie patří k základní průpravě pro studium medicíny jako takové. Když učíme studenty například o buněčných organelách, klasifikaci epitelů, složení mezibuněčné hmoty vaziva či o buňkách žaludečních žlázek, nabízíme jim poměrně zásadní výzbroj pro pochopení a úspěšné studium souvisejících a navazujících oborů, jako je fyziologie či patologie. Významná část moderních učebnic rozličných klinických oborů dnes obsahuje stati věnované buněčným, tkáňovým, mikroskopickým i ontogenetickým aspektům etiologie či patogeneze a někdy i léčby chorob. S trochou nadsázky studentům říkáme, že vše, co se u nás dozví o mikrostruktuře orgánů a tkání, se může nějak zvrtnout a oni se pak v dalších ročnících budou zabývat tím, co se stane, když je určitých buněčných i nebuněčných tkáňových komponent málo, nebo naopak příliš mnoho, když jsou aktivní nedostatečně, nebo naopak příliš, když nespolupracují či jsou nějak modifikované. Záleží pak na otevřenosti myslí našich studentů, aby si dokázali poskládat různé informace z absolvovaných předmětů do smysluplného celku, který jim bude v jejich práci užitečný. Jsme si vědomi, že jen malá část budoucích lékařů se bude přímo věnovat mikroskopii, ale prakticky ve všech oborech najdou histologické znalosti uplatnění. Moderní a kvalitní učební texty světových vydavatelství, podle nichž se učí medicína v řadě zemí, už jistou dobu nabourávají schematické členění medicínského vzdělávání, které sice má svůj význam z hlediska výuky, erudice vysokoškolských pedagogů a zkoušení, ovšem reálně existujícími tkáněmi a orgány je toto škatulkování z hlediska jejich stavby i funkce víceméně ignorováno. Dejme tomu adenohypofýza konkrétního člověka nerozlišuje svoji anatomickou lokalizaci, mikroskopické členění, vaskularizaci a architektoniku mikrocév, biochemický popis tvorby hormonů, diferenciační osudy různých typů buněk, fyziologické zpětnovazebné regulační smyčky a další atributy tak, jak činíme my během výuky v jednotlivých předmětech. Namísto toho se zkrátka nachází v určitém stavu či procesu, kde je toto vše propojeno – a takové chápání patří i k cílům naší výuky. Vůbec neškodí, když se již na počátku studia teoretických oborů medik dokáže zamyslet, k čemu mu asi všechny ty učebnicové poznatky jednou budou. Co se týká oboru, mají histologové v oblasti přínosu pro medicínu v současné době nástroje, kterými mohou odpovídat na dobře formulované otázky z teoretických i klinických oborů, zejména v případech, kdy lze naplánovat vhodné porovnání mezi skupinami pacientů, či dokonce experiment s využitím zvířecích modelů.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Znamená to, že spolupracujete také s chirurgy a dalšími odborníky z oblasti klinické medicíny?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Protože máme zájem o biologicky cenný materiál, kde je nějaká jasná biologicky formulovaná otázka, spolupracujeme například s Chirurgickou klinikou LF UK a FN Plzeň. S týmem profesora Vladislava Třešky hodnotíme složení vzorků výdutí břišních aort, zastoupení a imunofenotyp cévních hladkosvalových buněk, zánětlivou infiltraci stěny a intramurálních trombů či kvantitu a distribuci vasa vasorum. Hledáme souvislost těchto mikroskopických parametrů s rozměry výdutí, jejich symptomatologií, rupturami. Ve spolupráci s týmem profesora Ondřeje Topolčana ze 2. interní kliniky LF UK a FN Plzeň pak posuzujeme vztah ke spektru cytokinů a růstových či angiogenních faktorů přítomných ve tkáňových vzorcích týchž pacientů. S profesorkou Sylvií Opatrnou z 1. interní kliniky LF UK a FN Plzeň spolupracujeme na hodnocení síly a vaskularizace submezotelového vaziva pobřišnice u pacientů léčených kontinuální ambulantní peritoneální dialýzou pro chronické selhání ledvin. Ukazuje se totiž, že tyto mikroskopické parametry se vlivem dialyzačních roztoků mění a mohou být limitující pro permeabilitu peritonea. Spolupracujeme rovněž s docentkou Jitkou Kuncovou z Ústavu fyziologie LF UK v Plzni při vyhodnocování adaptace cév a myokardu na hypertenzi a na renální selhání. Tato onemocnění jsou z hlediska fyziologie zkoumána také na zvířecích modelech. Dále spolupracujeme s docentkou Ludmilou Boudovou ze Šiklova ústavu patologické anatomie LF UK a FN Plzeň, kde se snažíme popsat množství mikroskopických cév přítomných v biopsiích lymfomů z plášťových buněk a klademe si otázku, zdali šíření nádorů a přežití pacientů s těmito nádory závisí na tom, jak jsou prokrveny. To jsou typické ukázky kvantitativních problémů, které při velkém množství vzorků nejsme schopni zodpovědět bez použití stereologických postupů.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Co je to stereologie a jaké je její uplatnění v histologii?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Stereologie vychází z geometrie a aplikuje její poznatky na morfometrii vzorků rozmanitého původu, velikosti a vnitřní struktury. V současnosti jde v celosvětovém měřítku o hlavní nástroj či spíše soubor nástrojů, jež jsou využívány pro kvantitativní popis mikrostruktur. Řekneme-li to složitě, jde o statistické odvozování geometrických vlastností hodnocených objektů z aplikace testovacích sond na orientované řezy vzorkem. Velký rozvoj této metody nastal v 60. letech 20. století a stále trvá, neboť jde ruku v ruce s rostoucími možnostmi a s dostupností histochemie, optických i elektronových mikroskopů a záznamové techniky. Zatímco v minulosti byla metodika kvantitativní histologie zatížena řadou zjednodušení, například že počítané buňky ve tkáních mají kulovitý tvar nebo jsou rozmístěny podle matematicky předem daných pravidel, dnes dominují takzvané nevychýlené (unbiased) metody pro odhad veličin bezrozměrných (například počet buněk ve vzorku), jednorozměrných (délky vláken), dvojrozměrných (plochy povrchů) či trojrozměrných parametrů (objemové složení vzorku). Obdobně lze popsat třeba trojrozměrnou orientaci mikrostruktur či jejich shlukování. V současnosti dominují metody, u nichž bylo matematicky prokázáno, že nám při dodržení určitých pravidel dávají věrohodná data nezatížená těžko ověřitelnými předpoklady, což má obrovský praktický dopad na kvalitu a efektivitu vědecké práce. Vybereme-li vhodnou stereologickou mřížku, provedeme-li náležité a poctivé vzorkování na každém stupni redukce analyzovaného materiálu a zajistíme-li potřebnou orientaci histologických řezů, můžeme si pak být víceméně jisti, že už nám během vlastní kvantifikace mikrostruktur nic podstatného neunikne a naše energie vložená do získání mnohdy cenných a drahých tkáňových vzorků nepřijde chybami v analýze nazmar. Chybám se sice zcela nevyhneme, ale umíme je kvantifikovat, zjistit, ve které fázi hodnocení k nim dochází, jakého jsou druhu a s jakou pravděpodobností ohrožují celkovou interpretaci výsledků studie. Takto získané výsledky jsou většinou validní a můžeme je navíc testovat standardními statistickými postupy, protože mikroskopické vlastnosti tkání máme popsány pomocí spojitých proměnných, na jaké jsme zvyklí například při biochemickém vyšetření. Tam, kde vidíme rozdíly mezi porovnávanými tkáňovými vzorky na první pohled, se bez kvantitativní studie asi obejdeme. Je ale mnoho případů, kdy ani zkušenému histologovi či patologovi není zcela zjevné, zda rozdíly pozorované v rámci souboru třeba čtyřiceti zorných polí u každého ze dvou set vzorků jsou, či nejsou význačné. To je pak typický úkol pro stereologickou studii. K seznámení s těmito metodami mě inspirovala profesorka Kirsti Witterová z Veterinární univerzity ve Vídni. Při aplikacích na konkrétní medicínské problémy mi opakovaně pomohli například doktorka Kubínová a doktor Janáček se svými spolupracovníky z oddělení biomatematiky Fyziologického ústavu AV ČR v Praze.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Nejsou však takovéto kvantitativní postupy v medicíně příliš zjednodušujícím pohledem?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Zjednodušením jsou, to je však záměrné a jinou volbu zatím nemáme. Můžeme si nechat jen zdát o tom, že bychom byli schopni popsat vývojové, fyziologické či patologické procesy našeho organismu komplexně. Bohužel to zatím platí i pro popis mikrostruktury. Když jsme začali spolupracovat s biomechaniky věnujícími se matematickým modelům lidských orgánů a tkání, domníval jsem se, že nalézt kvantitativní popis morfologie většiny lidských orgánů je v dnešní době jen otázkou dobře vedené rešerše kvalitních učebnic a publikací. Nemyslím teď nějaké extrémní speciality, ale legitimní problémy – například objemové poměry mezi různě orientovanými vrstvami hladké svaloviny ve stěně močového měchýře, stoupavost pomyslné šroubovice hladké svaloviny ve stěně cév, hustotu vasa vasorum či elastinových vláken v různých úsecích aortální stěny, hustotu mikrocév v různých částech mozku, střední vzdálenost cévních kanálků osteonů v kompaktní kosti člověka a tak dále. Podobných otázek si u každého orgánu můžeme položit desítky, a jakmile chceme odpovědi v podobě „tvrdých dat“, čísel a mapování variability, zjistíme, že dosud nejsou známé.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: K čemu se matematické modely lidských tkání používají?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Dokázat popsat mechanické chování našich orgánů a tkání za „klidových“ podmínek či během různých forem tělesné aktivity, nebo dokonce traumat je obrovskou výzvou pro současnou biomechaniku a fyziku. Existuje několik paralelních strategií, které se však již dnes mísí. „Inženýrské přístupy“ se na základě strukturální podobnosti či podobného chování snaží s jistými omezeními připodobnit lidské tkáně k neživým materiálům, jejichž vlastnosti jsou již dobře popsány. Někdy se stává, že víme, jaké vlastnosti živá tkáň vykazuje, ale nevíme proč a nezbývá než s ní pracovat jako s „černou skříňkou“, u které známe vstupní a výstupní data, ale nerozumíme mechanismům, jež jsou uvnitř. K častým omezením těchto metod patří, že tkáně vykazují nelineární chování, nejsou izotropní a jsou vysoce heterogenní. „Fyzikální přístupy“ se snaží uchopit reálně v tkáni existující mikrostruktury (například vlákna cytoskeletu, biomembrány, mezibuněčné spoje, hydrauliku intersticiální tekutiny, předpětí vláken matrix) a seskládat z nich popis makroskopického chování celého orgánu. Cílem je, aby model tkáně byl založen na vlastnostech, které nejsou jen matematickými abstrakcemi, ale lze je po částech experimentálně identifikovat, k čemuž slouží dynamické mechanické analyzátory, mikromanipulační laserové pinzety, mikroskopie atomárních sil, magnetická cytometrie, mikroadhezní testy a další techniky. Ve výsledku pak model ukáže, co se stane třeba s cévní stěnou v případě defektního genu pro fibrilin (Marfanův syndrom) či jaký je vliv různého stupně zesíťování aktinových mikrofilament na tonus cévní svaloviny. Model je takovým převodníkem mezi mikrostrukturou a makroskopickým chováním. Zpovědním zrcadlem těchto modelů je pak míra shody s experimentem a ověření prediktivních vlastností modelu. Pamatuji se, že když jsem před 11 lety dostal příležitost na podobných otázkách spolupracovat s kolegy z katedry mechaniky Fakulty aplikovaných věd ZČU (doktorka Kochová, docent Holeček, profesor Rosenberg, profesor Křen), setkával jsem se v lékařském prostředí s různou odezvou, od nekritického nadšení až po despekt nad opovážlivostí techniků vstupovat do svatyně biomedicíny se zjednodušeným přístupem. Pokud jsme si však těchto zjednodušení vědomi a nepřekračujeme interpretační možnosti počítačových modelů, je to v pořádku. Koneckonců od plánu cizího města také očekáváme, že podle něj trefíme od nádraží do hotelu, a nevadí nám, že jakožto model nezobrazuje všechny detaily města zcela realisticky. Takový realistický plán by byl i značně nepraktický. Jak říkal zakladatel kybernetiky Norbert Wiener, nejlepším modelem kočky je zase kočka, pokud možno ta samá. Využití dobrých modelů se nabízí samo: simulace dopravních nehod a bezpečnosti dopravních prostředků (virtuální crash testy, které na ZČU již reálně provádí tým doktora Hynčíka), modely orgánově specifických cévních stromů lidských orgánů pro distribuci látek a zranitelnost orgánů při traumatech, predikce vlivu hemodynamických parametrů a defektů v cévní stěně na vývoj cévních výdutí, výpočetní optimalizace tvaru endoprotéz u konkrétních pacientů s danou morfologií pohybového aparátu, vliv porozit a složení na mechanické vlastnosti nosičů (scaffolds) kostních regenerátů a další.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Jaké technické vybavení dnes máte v praxi k dispozici?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

V oblasti mikroskopie používáme kombinaci motorizovaného optického mikroskopu a stereologických postupů vzorkování tkání tak, abychom mikroskopické parametry spravedlivě zhodnotili i ve velkých vzorcích tkání. K tomu využíváme mikrofotografie a konečným řádkem řetězce je software pro stereologii. V případě výroby a barvení preparátů používáme barviva přehledná, speciální a imunohistochemii. Zpracování a dokumentaci některých vzorků však provádíme ve spolupráci s dalšími pracovišti, kde využíváme digitálního a konfokálního mikroskopu. Na rozdíl od automatických segmentačních metod zpracování obrazu dáváme při vyhodnocování mikrofotografií většinou přednost interaktivním metodám, kdy histolog sám započítává hodnocené struktury. Myslím, že ještě nějaký čas nebudou stroje schopny nahradit úsudek a letitou zkušenost mikroskopického pozorovatele. Tento postup je nejrobustnější vůči všem artefaktům a nedokonalostem běžných mikroskopických preparátů, které je jinak u automatických počítačových metod nutné vyřazovat z hodnocení.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Zmínil jste se o výzkumech prováděných na zvířatech. S jakými zvířaty pracujete?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Vyšetřujeme tkáňové vzorky prasat, myší, potkanů, morčat, psů, věnovali jsme se i orgánům koní, kytovců či plžů. S těmito zvířaty však my jako histologové přímo nepracujeme, této náročné činnosti se věnují přímo experimentátoři z různých oborů medicíny či biologie. Jako histolog se do experimentů zapojuji ve fázi plánování, kdy je zpravidla nutné provést pilotní experimenty, na jejichž základě si definujeme počet zvířat v porovnávaných skupinách a počet a zpracování odebíraných mikroskopických vzorků. Zmapování biologické variability námi sledovaného znaku je nezbytné, aby byly v rámci experimentu maximálně šetřeny životy zvířat i finanční a časové náklady, avšak výsledky nepostrádaly statistickou průkaznost.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Jaká onemocnění se pak s pomocí těchto zvířecích modelů zkoumají?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

U řady chorob není možné experimentovat přímo s lidským vzorkem, provádějí se tedy experimenty na zvířecích modelech lidských onemocnění. Díky našim spolupracovníkům jsme zatím vyšetřovali například remodelaci cév u potkanů s chronickým renálním selháním a hypertenzí, streptozotocinem indukovaný model diabetu potkana, vliv výživy na aterogenezi u konvenčních i gnotobiotických apolipoprotein E-deficientních myší či cévní léze u pražského polygenně hypercholesterolemického potkana. S urology a anatomy ze 3. lékařské fakulty UK jsme u experimentálního prasečího modelu tupých traumat ledvin nižšího stupně prokázali preferenční šíření mikrotrhlin v kůře i dřeni ledvin, a to i u sonograficky a makroskopicky intaktních orgánů. U modelu virové transdukce u myši jsme popsali rozdíly mezi infekčností různých typů umělých lentivirových vektorových konstruktů a jejich schopností zabudovat přenášenou genetickou informaci do neuronů corpus striatum. Dále jsme vyhodnocovali celkový počet dopaminergních neuronů v substantia nigra u MPTPindukovaného modelu Parkinsonovy choroby u myší.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Ve sbírkách embryologického muzea máte zárodky a plody člověka a dalších živočichů. Co se dá z těchto exponátů a jejich tkání zjistit?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Jedná se o srovnávací histologické sbírky, o morfologii savců a popisné práce, se kterými jsem vlastně začínal. Sbírka je výsledkem mnohaleté snahy našich předchůdců a učitelů o zajištění zárodků a plodů pro výuku i výzkum. Byl a je o ni stálý zájem nejen v podobě exkurzí studentů středních škol, ale i zápůjček vědeckým pracovištím. Díky on-line zveřejněným makrofotografiím i trojrozměrným rekonstrukcím histologických sérií těchto exponátů se naši studenti v současnosti mohou seznámit jak s vývojem vnějších znaků našeho prenatálního vývoje, tak například s anatomií fetální cirkulace a organogenezí trávicího, močového, pohlavního, dýchacího či nervového systému. Kromě normogeneze jsou ve sbírkách zdokumentovány i některé malformace. Preparáty dalších savců (například hlodavců a kytovců), ptáků, plazů či obojživelníků jsou využívány badateli z řad vývojových biologů či paleontologů. Mezidruhové srovnání lidské ontogeneze v zoologickém kontextu nám může objasnit, čím je člověk zvláštní, jaké načasování či mechanismy jsou ve vývoji lidských orgánů specificky „lidské“, která obecná schémata sdílíme v rámci savců, potažmo obratlovců. U morfologicky vyhraněných savčích řádů, jako jsou kytovci či letouni, lze odkrývat jejich pre- i postnatální vývojové adaptace. Je to snaha vysledovat jakési obecné zákonitosti, kterým podléhá i člověk. Řada objevů srovnávací embryologie se již uplatnila v pochopení příčin a mechanismů malformací a vývojových patologií u člověka.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: U kterých živočichů má srovnávací embryologie medicínský význam?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Pokud nás zajímají osudy jednotlivých buněk, ovlivňování genové exprese během vývoje, organizace tělního plánu, homeotické geny, morfogenetická pole a další z přírodovědného hlediska zásadní otázky, můžeme se mnohému naučit u zvířátek dnes lékařům odtažitých, jako je hlístice Caenorhabditis elegans či drobná muška octomilka. Tento výzkum se však díky genovým manipulacím přesouvá k savčím druhům, k nimž máme už mnohem blíže. Z hlediska praktického má největší medicínský význam srovnávání vývojových procesů u laboratorních zvířat a u člověka kvůli testování teratogenů. Problémem zůstává značně odlišná délka prenatálního vývoje člověka ve srovnání s trváním březosti laboratorních savců nebo s inkubací ptačích zárodků. Je obtížné zohlednit různě se překrývající kritické periody orgánových systémů a vyznat se u řádově rozdílně trvajícího prenatálního období ve všech projevech heterochronie, to jest změn v načasování vývoje. To je jedna z příčin, proč teratogenní potenciál některých léčivých látek není u člověka snadno odvoditelný z experimentů na zvířatech.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Vaše aktivity se netýkají jen výzkumu, vytvořil jste například několik atlasů, ve kterých jste zdokumentoval výsledky své práce…

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Zdaleka se nejednalo jen o moji práci, ale domluvil jsem se s řadou spolupracovníků, jimž záleží na kvalitě výuky našich studentů, a tak jsme shromáždili a volně zpřístupnili například atlas histologie kosti a zubu, makroskopickou i mikroskopickou fotodokumentaci části našich embryologických sbírek, zkušenosti s trojrozměrnými rekonstrukcemi zárodků a plodů z histologických řezů či manuál pro praktikum ze speciální histologie. Každý z těchto atlasů obsahuje desítky, někdy stovky popsaných snímků. Další atlas se zabývá kvantitativní histologií a je naproti tomu spíše přehledem výzkumných metod stereologie, který jsme dosud v českém jazyce postrádali. Vše lze najít na vzdělávacím portálu MEFANET, což je úspěšný a stále rostoucí projekt zaměřený na publikaci a sdílení edukačních materiálů pro studenty všech lékařských fakult v České a Slovenské republice.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Spolupracujete také s Institutem klinické a experimentální medicíny. Na čem konkrétně?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Jde o problematiku mikroskopické analýzy cévní stěny. S kolegy z Laboratoře pro výzkum aterosklerózy IKEM jsme zkoumali možnosti regrese aterosklerózy po syngenní transplantaci aortálních segmentů zdravým zvířatům. Bohužel jsme zjistili značný vliv transplantační arteriopatie. Věnovali jsme se rovněž vlivu výživy na rozvoj cévních lézí u geneticky modifikovaných myší, které spontánně tvoří aterosklerotické léze částečně podobné lidským. U stejných zvířat se navíc projevil protektivní vliv komenzální střevní mikroflóry na rozvoj aterosklerózy. Další otázku – které ze současných používaných tkáňových lepidel působí nejmenší nebo naopak největší změny při uzávěru aortální disekce – jsme řešili s pracovníky Kliniky kardiovaskulární chirurgie IKEM. Tkáňových lepidel je na trhu několik a všechna deklarují nezávadnost, biokompatibilitu a snášenlivost. V experimentu s disekcí aorty u prasete jsme v průběhu jednoho roku popsali rozvoj zánětlivé infiltrace, neovaskularizace, fenotypu cévní svaloviny a elastinolýzu ve stěně aort tak, že jsme byli schopni ve srovnání s kontrolami kvantifikovat vliv jednotlivých lepidel na mikrostrukturu cévní stěny a prokázat, které z nich je nejlépe tolerováno a umožňuje aortální stěně i nadále plnit její přirozené funkce.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Z čeho jsou tkáňová lepidla vyráběna?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Lepidla, která jsme měli možnost zkoumat, jsou vyráběna jednak na bázi formaldehydových pryskyřic nebo se jedná o fibrinová lepidla. U druhé skupiny jde o látky obdobné fibrinu naší krevní plazmy, kde se uplatňují v sekundární hemostáze.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Spolupracujete také na vědecko-technickém výzkumném projektu v zahraničí, čeho se tento výzkum týká?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Věnuji se projektu s názvem „Design kvantitativních studií v histologii“, na němž spolupracuji s profesorkou Witterovou z partnerského pracoviště Ústavu histologie a embryologie Veterinární univerzity ve Vídni. Projekt probíhá v rámci dvoustranné podpory výzkumu a vědecké mobility mezi Českem a Rakouskem. Díky možnostem našeho zahraničního partnera může i naše plzeňské pracoviště využívat širší spektrum histochemických a přístrojových mikroskopických metod. V rámci tohoto projektu jsme byli přizváni i k několika výzkumným tématům dalších vídeňských pracovišť (onkologie, parazitologie, virologie). Z naší strany dodáváme know-how kvantifikačních metod, které současně rozvíjíme a testujeme v rámci oboustranně zajímavých studií. K nim patří například hledání optimálního značení endotelu v jednotlivých orgánových systémech různých zvířecích druhů. Z veterinárních témat jsme se věnovali distribuci lymfocytární infiltrace u střevního parazitárního onemocnění (izosporóza) či vlivu složení potravy na změny resorpčního povrchu tenkého střeva. Naším úkolem je také zjišťovat, jaký způsob odebírání vzorků pro mikroskopickou analýzu z různých tkání a orgánů je časově a ekonomicky optimální, aby zůstala zachována kvalita odečtených dat a současně bylo možné zpracovat co nejvíce vzorků v co nejkratším čase s využitím optimálního množství řezů. Naším společným cílem je navrhnout pro každý orgán, kterým se zabýváme, optimální recept jak vytěžit informace, jež nás zajímají.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Můžete prozradit, na čem pracujete v současné době?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Nedávno jsme vypracovali a otestovali metodiku trojrozměrného počítání hustoty kostních buněk. Testujeme metody pro statistické hodnocení trojrozměrné orientace a izotropie mikroskopických cév. Ve spolupráci s patology dále sledujeme hustotu mikrocév u určitého typu nehondgkinského lymfomu a její souvislost s klinickým chováním těchto tumorů. Jiný okruh otázek se týká vztahu mezi mikroskopickým složením cévní stěny a jejími mechanickými vlastnostmi pozorovanými během experimentů na makroskopické úrovni. Dále se snažíme popsat distribuci a hustotu vasa vasorum ve varikózně změněných povrchových žilách dolních končetin. Analyzujeme i stěny a tromby aortálních aneurysmat. Posledním příkladem může být porovnání neuronální specificity u infekčních virových vektorů injikovaných do mozku myši. Tyto umělé viry jsou konstruovány ve Vídni s cílem inkorporovat svoji genetickou informaci do savčích buněk. Je však nutné testovat, které varianty jsou schopny cíleně infikovat neurony a které spíše buňky neuroglie. Předpokládá se jejich terapeutické využití u genové terapie, protože tyto virové pseudotypy si sice ponechávají schopnost vnášet své nukleové kyseliny do genomu cílových buněk, jsou však neškodné – například díky tomu, že postrádají část aparátu nutného pro prodělání kompletního životního cyklu skutečného viru.

7.12.2011 11:43:14

OTÁZKA: Kde publikujete výsledky svých prací nejčastěji?

ODPOVĚĎ:

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph. D.

Doc. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Nejraději tam, kde je pravděpodobné, že je bude někdo číst. K publikaci elektronických skript pro mediky využíváme možností edukačního portálu MEFANET, který je dostupný všem studentům medicíny v ČR i SR. Vědecká sdělení pochopitelně míří na konference a poté zpravidla do recenzních řízení odborných časopisů, které jsou mezinárodně uznávané a v nichž publikované články jsou k dohledání v celosvětových vědeckých databázích. V tématech, jimiž se zabýváme, nelze dělat výzkum na úrovni lokálního významu. Díky zdrojům dostupným v akademických sítích je totiž kvalita naší práce poměřována v celosvětovém kontextu. Proto si přijetí výsledků naší práce v kvalitních časopisech velmi vážíme a je pro nás velkým uznáním a současně školou pokory. Když se několik nezávislých hodnotitelů z různých zemí, kteří patří k předním odborníkům v dané oblasti (zpravidla dva až tři recenzenti plus editor a hlavní editor časopisu) shodnou na tom, že naše výsledky jsou pro daný obor přínosem, a sdělení o nich je pak zveřejněno, jde o poměrně poctivé a současně velmi průkazné ocenění naší práce. Úsilí spojené s publikováním našich výsledků je mnohdy srovnatelné s vykonáním práce samotné. Je to však pro nás důležitá zpětná vazba, protože vidíme, zda naše postupy odpovídají současnému stavu poznání a jak zapadají do závěrů jiných pracovišť. Jako většina výzkumníků mám rád časopisy, jejichž editoři jsou v rozumné době schopni zajistit fundované a kritické, leč věcné posudky, což není vždy samozřejmostí.

7.12.2011 11:43:14

Ohodnoťte tento článek!