/header.jpg

Již od 1.8. můžete nakupovat na EU DOTACE 2018. Dne 17.11. budou obě prodejny uzavřeny. Prosím pozor, od prosince bude mít prodejna v Praze zimní otevírací čas, tedy v pondělí bude zavřeno. Děkujeme za pochopení.

Je dlouhověkost včelí matky daná aktivitou telomerázy?

V přírodě lze obecně pozorovat to, že pokud jedinec investuje do vlastního rozmnožení, pak tím automaticky sníží jak svou vitalitu, tak délku svého života. Zjednodušeně tedy řečeno, více potomstva rovná se kratší život a slabší zdraví. A ačkoliv se dosud dostatečným způsobem nepodařilo identifikovat molekulární či fyziologickou podstatu tohoto jevu, známého pod pojmem „cost of reproduction“ (cena za rozmnožení), lze tento fenomén sledovat napříč spektrem nejrůznějších organismů, nicméně s jednou podstatnou výjimkou, a tou je sociální hmyz.

Jsou to totiž paradoxně jedinci reprodukčních kast sociálního hmyzu dožívající se mnohonásobně vyššího věku než nerepro-dukční jedinci téhož druhu. Skvělým příkladem je právě včela medonosná, u níž se matky dožívají až šedesátinásobně delšího věku v porovnání se včelími dělnicemi.

Telomery jako důvod dlouhověkosti

Existuje mnoho dohadů o tom, co vlastně umožňuje reprodukčním kastám sociálního hmyzu žít tak poměrně dlouho. Podle jedné z domněnek za tím stojí vysoká aktivita telomerázy, tedy enzymu, který nasedá na konce chromozomů, tzv. telomery, ke kterým opakovaně přidává nově vytvořené úseky DNA a vlastně tak telomery prodlužuje. Lze hovořit o jakési schopnosti renovace telomer. Krom volných kyslíkových radikálů, které s oblibou „ohlodávají" konce chromozomů, se totiž chromozomální konce přímo zákonitě zkracují s každým buněčným dělením (jedná se o vliv nekompletní syntézy DNA, která buněčnému dělení předchází). Činnost telomerázy je tedy zcela zásadní pro udržení jak genetické informace, tak udržení života. Zjištění, že telomery a činnost telomerázy úzce souvisí se stárnutím a vznikem řady civilizačních onemocnění, posunulo výzkum telomer za poslední tři dekády na výsluní vědeckého snažení. Výzkumem na člověku a dalších savcích se poměrně dobře podařilo prokázat, že se v průběhu vývoje jedince aktivita telomerázy postupně snižuje, a tak délka telomer zkracuje, a že tedy telomerická délka funguje jako jakýsi indikátor stárnutí. Co vzbuzuje skutečné pozdvižení, je to, že délka telomer odráží zdravotní kondici a schopnost dlouhověkosti. Jeví se totiž, £e dospělí jedinci s dostatečně dlouhými telomerami v proliferačně aktivních, tj. dělících se buňkách, na tom bývají zdravotně mnohem lépe a dožívající se vyššího věku než jedinci s poměrně krátkými telomerami. Do třetice je třeba zmínit vliv stresu, a to nejen oxidačního stresu v podobě již zmíněných volných kyslíkových radikálů, ale nejrůznějších stresových podmínek.

Příkladem je včela medonosná, jejíž matky se dožívají až šedesátinásobně delšího věku v porovnání se včelími dělnicemi z vnějšího prostředí, tak i psychického stresu, tedy celkově stresu, který, jak se zdá, může přispívat ke zkracování telomer. Na druhou stranu je třeba velmi zdůraznit nutnost přísné regulace aktivity telomerázy s tím, že pro organismus je v daném okamžiku zásadní mít telomerickou délku ani ne moc krátkou, ani ne moc dlouhou, ale zkrátka optimální. Když se totiž v buňce telomerická délka, a to následkem x-tých buněčných dělení a současně absence telomerázy, zkrátí na určitou kritickou mez, spustí se mechanismus znemožňující další dělení dané buňky. To je jev, který zcela jistě nachází mimořádně důležitého uplatnění při vývoji jednotlivých orgánů, protože vývoj každého orgánu musí být ve správném okamžiku zastaven. A to je ten důvod, proč se aktivita telomerázy v průběhu vývoje jedince snižuje, a to až tak, že se nakonec u dospělého jedince u většiny tělních buněk telomeráza zcela vytrácí. Za normálních okolností stálou telomerázovou aktivitu u dospělého člověka vykazují pouze buňky, které jsou běžně proliferačně aktivní, což jsou typicky zárodečné buňky, tedy ty, z nichž se vyšijí spermie a vajíčka, nebo také kmenové buňky. A pokud v nesprávném čase a na nesprávném místě dojde nějakou chybou k reaktivaci telomerázy či její přílišné aktivitě, může to být důvodem třeba pro nekontrolovatelné nádorové bujení.

Telomeráza u včely medonosné

Náš tým, který se dlouhodobě orientuje na výzkum telomer hmyzu, se v posledních dvou letech zabýval telomerázovou aktivitou u včely medonosné, přičemž výsledky studie byly uveřejněny v letošním roce v časopise Chromosoma. Pomocí metody TRAP (Telomeric Repeat Amplification Protocol) naše práce potvrdila, že obdobně jako u obratlovců tak i v průběhu vývoje včely aktivita telomerázy obecně klesá (graf). V tkáních dělnic a trubců je aktivita telomerázy od larválního vývoje utlumena, a to zhruba na 10 % ve srovnání s aktivitou u embryí. Vzhledem k embryím je také mírně snížená aktivita u varlat, ale to pouze na přibližně 60 %. Ovšem zcela překvapivých výsledků jsme získali u včelích matek. Krom toho, že, a to veskrze dle našeho očekávání, aktivita telomerázy narostla u matek v jejich vaječnících (a to před vykuklením matky na 160 % úrovně embryí), tak jsme rovněž v porovnání k trubcům a dělnicím pozorovali desetinásobné zvýšení aktivity ve třetím larválním instaru. Nicméně, až mimořádný nárůst aktivity byl nalezen v mozcích dospělých včelích matek, kde aktivita telomerázy dosahovala až 70ná-sobku úrovně pozorované v mozcích trubců a dělnic. Zvýšená telomerázová aktivita ve třetím larválním instaru matek může být spjata buďs determinačním procesem matek či ještě mnohem pravděpodobněji s výrazně rychlejším růstem larvičky matky v porovnání s larvičkami trubců či dělnic.

V posledních desetiletích nejenže včelí populace klesá, ale klesá i délka života a výkonnost včelích matek

Co ale stojí za extrémním nárůstem telomerázy v mozcích dospělých matek, o tom se můžeme skutečně jen dohadovat. Sice naše zjištění ladí se zmíněnou domněnkou, že dlouhověkost včelích matek by mohla být spjata s jejich vysokou telomerázovou aktivitou, ale na druhou stranu mozkové buňky dospělců obvykle nejsou nijak zvlášť proliferačně aktivní. Proč tedy tak vysoká hladina telomerázy? Je možné, že by zde telomeráza zajišťovala ještě jinou, nám zatím zcela neznámou funkci. Každopádně bude určitě stát za to, abychom se v budoucnu na pozorovaný jev ještě jednou, a to detailněji podívali.

Je známo, že v posledních desetiletích nejenže včelí populace celosvětově klesá, ale klesá i délka života a výkonnost včelích matek. Lze soudit, že na vině bude koktejl stresových faktorů, kterým jsou včely opakovaně vystavovány, jako jsou nej různější pesticidy v životním prostředí včel, nízká pestrost potravy či pro včely nepřirozená strava v zimním období a mnohé další. Jak již bylo zmíněno, délka telomer a aktivita telomerázy může být stresem ovlivněna, alespoň se to takto jeví z výzkumu u savců. Ovšem lze podobný efekt pozorovat i u včel? Protože některé naše předběžné výsledky naznačují, že snad ano, bude pro nás příjemnou povinností se výzkumu na včelách, a to ve spolupráci s českými včelaři, věnovat i v nadcházejících letech. Protože je to nejenže alarmující úbytek včel, který nás k našemu snažení vede, ale jsou to především včely samotné, které si zaslouží mimořádnou pozornost nás všech.

Z časopisu včelařství:
RNDr. Radmila Čapková Frydrychová, PhD. Entomologický ústav, Biologické centrum AV ČR České Budějovice Ilustrační foto: Pavel Cimala
Poděkování: Práce byla podpořena projektem Strategie AV21, výzkumný program Rozmanitost života a zdraví ekosystémů, aktivita Zdraví včel, 2016.