80 let Ústavu fyziologie LF UK v Hradci Králové
Authors:
Zuzana Červinková; Otto Kučera
Authors‘ workplace:
Ústav fyziologie LF UK v Hradci Králové
Published in:
Čas. Lék. čes. 2025; 164: 191-196
HISTORIE
Počátek existence Ústavu fyziologie Lékařské fakulty UK v Hradci Králové je úzce spjat s osobností prof. MUDr. Františka Smetánky, který byl v listopadu 1945 pověřen jeho zřízením a vedením. Vzhledem ke svým dlouholetým zkušenostem s výukou fyziologie a významnému podílu při organizaci nové lékařské fakulty v Záhřebu měl vynikající kvalifikaci pro funkci děkana nově zřízené pobočky Lékařské fakulty UK v Hradci Králové. Proto byl od 1. 1. 1946 pověřen po profesoru Bohuslavu Boučkovi (zastupující děkan v období 28. 8. 1945 – 31. 12. 1945) vedením nové fakulty. Profesor Smetánka tak věnoval veškerý svůj čas a energii celofakultním záležitostem, především zajištění materiálu pro chod školy (například prostřednictvím poválečné pomoci Správy Spojených národů pro pomoc a obnovu /UNRRA/ – United Nations Relief and Rehabilitation Administration). Je tedy zřejmé, že situace ve fyziologickém ústavu byla složitá, přednostovi nezbývalo mnoho času pro vlastní ústav, navíc jediný asistent dr. Aleš Kučera byl v té době ve vojenské základní službě. Zásadní změna politické situace v Československu v roce 1948 nakonec vedla k tomu, že František Smetánka v červnu téhož roku emigroval do Velké Británie, kde žil až do své smrti v roce 1967.
Vedením ústavu byl po emigraci profesora Smetánky pověřen prof. MUDr. Vladislav Kruta. Jeho hlavním výzkumným zaměřením byla kardiologie a byl také editorem sebraných spisů J. E. Purkyně. Profesor Kruta získal v Hradci Králové postavení, po kterém toužil. S velkým nasazením se proto pustil do práce, která však neměla dlouhého trvání. V roce 1951 zřídil prezident Československé republiky svým rozkazem o organizaci vojenských škol Vojenskou lékařskou akademii (VLA) v Hradci Králové. V souvislosti se vznikem VLA muselo z fakulty odejít 9 profesorů na jiné civilní fakulty, mezi nimi i Vladislav Kruta, který jako bývalý příslušník RAF nemohl být zaměstnán na vojenském pracovišti.
Ve funkci přednosty ústavu fyziologie (tehdy katedry fyziologie) ho nahradil doc. RNDr. Richard Vinařický, odborník v oblasti fyziologie tělesných cvičení. Ani jeho působení ovšem nemělo dlouhé trvání, již v roce 1953 odchází a vedení se ujímá prof. MUDr. Jaroslav Mělka. Profesor Mělka patřil mezi nepřehlédnutelné osobnosti hradecké fakulty a vyčníval z řady, o čemž svědčí i řada článků nebo vzpomínek jeho spolupracovníků a kolegů. Výzkumně se zabýval studiem vyšší nervové činnosti, téma jeho doktorské disertační práce bylo „Příspěvky k poznání vlivů ústředního nervstva, zvláště mozkové kůry, na základní spotřebu kyslíku a specifický dynamický účinek bílkovin“. Jaroslav Mělka setrval ve funkci přednosty ústavu až do odchodu do důchodu v roce 1971. Pod jeho vedením na ústavu fyziologie habilitovalo 5 pracovníků – docent (a posléze profesor) Jaroslav Peregrin, který byl orientován na elektrofyziologii nervového systému, docenti Oldřich Škranc a Vladimír Havel, kteří se zabývali studiem fyziologie tělesných cvičení a byli zapojeni do mezinárodního programu hodnocení tělesné zdatnosti, docent Ctibor Veselý, který se zaměřil na studium elektrofyziologie sluchu, a docent (posléze profesor) Josef Šimek, který se zabýval studiem regenerace jater (obr. 1).
Obr. 1 Pracovníci Katedry fyziologie počátkem 60. let: prof. Mělka v první řadě druhý zleva, doc. Škranc ve druhé řadě první zprava, doc. Šimek v poslední řadě vpravo, doc. Peregrin v poslední řadě uprostřed
Ve druhé polovině 60. let pod vedením docenta Škrance absolvoval interní aspiranturu MUDr. Karel Barták, který na fyziologickém ústavu působil do roku 1973 ve funkci odborného asistenta a poté odešel na II. interní kliniku, kde se stal vedoucím oddělení tělovýchovného lékařství (později kliniky tělovýchovného lékařství). Docentem byl Karel Barták jmenován v roce 1986 a v letech 1991–1997 zastával funkci děkana LF UK v Hradci Králové.
Ve složitém období „normalizace“ po odchodu profesora Mělky v roce 1971 žádný z tehdejších pracovníků fyziologie nevyhovoval zároveň politickým i odborným požadavkům, a z rozhodnutí vedení fakulty proto dochází ke spojení Ústavu fyziologie a Ústavu patologické fyziologie v jedno pracoviště – Katedru normální a patologické fyziologie. Do čela tohoto spojeného pracoviště byl postaven prof. MUDr. Miloslav Tušl, současně také přednosta Katedry hygieny. Po svém návratu ze zahraničí, počátkem roku 1973, se stává přednostou spojené katedry prof. MUDr. Lubor Vokrouhlický, DrSc., který vedl pracoviště až do roku 1990.
Po „sametové revoluci“ dochází k organizačním změnám, na jaře roku 1990 je spojená Katedra normální a patologické fyziologie opět rozdělena a do čela katedry fyziologie je jmenována a později konkurzem ustanovena první žena v historii tohoto ústavu – doc. MUDr. Zuzana Červinková, CSc., která vedla ústav 26 let až do konce roku 2016. Ve funkci ji vystřídal doc. MUDr. Otto Kučera, Ph.D., který vede Ústav fyziologie dodnes.
VÝZKUM
Začátky výzkumné práce po založení fakulty na podzim roku 1945 byly velmi obtížné, protože ústav byl vybaven pouze přístroji z přebytků pražské fakulty a několika dary UNRRA (van Slykeův a Haldaneův přistroj, pH-metr, různé odborné knihy apod.). Ani zkušenosti tehdejších pracovníků nebyly velké. Poněkud lepší situace byla tehdy na klinických pracovištích, a tak se nabízela možnost mezioborové spolupráce. Značný význam i pro budoucí orientaci na výzkumnou kooperaci s klinickými obory měla spolupráce s katedrou chirurgie ve druhé polovině 50. let, na které se profesor Mělka a dohodl s tehdejším přednostou katedry chirurgie profesorem Janem Bedrnou. Ve spolupráci s pracovníky fyziologie byly v rámci pokusů na zvířatech studovány optimální podmínky pro provádění kardiochirurgických operací v hypotermii. Mezikatedrová spolupráce ve výzkumu se dále rozvíjela a vznikly mezioborové týmy, jež kooperovaly po desetiletí.
Přednosta katedry Jaroslav Mělka se výzkumně zabýval studiem vyšší nervové činnosti. V minulosti mezi nosné výzkumné programy patřil neurofyziologický výzkum pod vedením prof. MUDr. Jaroslava Peregrina, DrSc., který se věnoval především studiu elektrofyziologických projevů činnosti zrakového analyzátoru za fyziologických i patologických podmínek. Vybudoval moderně vybavené pracoviště srovnatelné s renomovanými evropskými laboratořemi. Jeho skupina publikovala řadu prioritních výsledků v oblasti registrace a hodnocení EEG, vizuálních evokovaných potenciálů nebo první použití logistické funkce k analýze elektroretinogramu. Další výzkumná skupina pod vedením prof. MUDr. Josefa Šimka, DrSc., byla zaměřená na experimentální hepatologii s akcentem na studium regenerace jater. Třetí směr výzkumu – kardiologický, vedený doc. MUDr. Františkem Duškou, DrSc. – byl zaměřen na scintigrafickou detekci ischemické léze myokardu v experimentu. Intenzitu výzkumné činnosti na ústavu fyziologie dokumentuje i skutečnost, že v období od druhé poloviny 60. let do „sametové revoluce“ 14 pracovníků úspěšně ukončilo postgraduální studium a získalo titul CSc., 8 kolegů habilitovalo a byli zde jmenováni 2 profesoři fyziologie. Profesní kariéra řady z nich pokračovala ve Fakultní nemocnici Hradec Králové, kde se stali úspěšnými přednosty klinik.
A ještě jeden významný počin našich předchůdců s přesahem do současnosti je nezbytné zmínit. Dne 6. dubna 1954 se konala ustavující schůze pracovní skupiny Fysiologické sekce Purkyňovy společnosti v Hradci Králové (obr. 2). Tradice konání zasedání Fyziologické sekce přetrvává dodnes, v dubnu loňského roku jsme slavili již 70 let těchto setkání. Na „Purkyňku“ byli nezřídka zváni významní odborníci z Evropy i zámoří. Zasedání, které se konalo dne 6. 5. 2025, mělo pořadové číslo již 498.
Obr. 2 Pozvánka a zápis z ustavující schůze pracovní skupiny Fysiologické sekce Purkyňovy společnosti v Hradci Králové
Tradičně dělná atmosféra přetrvává na našem pracovišti dodnes. Za posledních 25 let se pracovníci Ústavu fyziologie podíleli v roli hlavního řešitele nebo spoluřešitele na více než 30 grantech, všechny byly úspěšně ukončeny. Finanční prostředky jsme získávali ze všech hlavních grantových agentur v oblasti biomedicinského výzkumu. V současné době je výzkumná činnost pracovníků ústavu fyziologie profilována do 3 směrů:
1. Skupina experimentální hepatologie, jejíž vedení po profesorce Červinkové převzal docent Kučera, se dlouhodobě zaměřuje na problematiku toxického poškození jater včetně mechanismů účinku modelových hepatotoxinů a látek s potenciálním hepatoprotektivním účinkem, jaterní regenerace indukované parciální hepatektomií nebo toxickým poškozením jater a extrabiliární cholestázy navozené podvazem ductus choledochus včetně jejího možného terapeutického ovlivnění. Do popředí zájmu této výzkumné skupiny se v posledních letech dostala jaterní steatóza spojená s metabolickou dysfunkcí (MASLD – metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease), která postihuje značnou část světové i české populace. Výzkum se zaměřuje na optimalizaci in vitro a in vivo modelů MASLD, zkoumání role mitochondrií v patogenezi tohoto onemocnění, hledání kandidátních sloučenin pro terapeutické využití i studium citlivosti jater vůči hepatotoxickým látkám a regenerační odpověď v terénu jater postižených MASLD.
2. Problematika experimentální kardiologie je řešena profesorkou Michaelou Adamcovou. Výzkum probíhá v úzké vazbě na výzkumnou kardiologickou skupinu z Ústavu farmakologie LF UK v Hradci Králové. V současné době je v centru pozornosti studium pohlavních rozdílů při rozvoji antracyklinové kardiomyopatie na experimentálním modelu u králíka a myši. Výzkumná činnost je zaměřena na studium kardiotoxicity antracyklinových chemoterapeutik pomocí biomarkerů srdečního poškození (srdeční troponiny, miRNA aj.) a na echokardiografické hodnocení systolické a diastolické funkce levé komory. Dále se profesorka Adamcová zabývá otázkou remodelace myokardu za různých patologických stavů ve spolupráci s prof. MUDr. Fedorem Šimkem, CSc., z Lékařské fakulty Univerzity Komenského v Bratislavě.
3. Výzkum metabolismu proteinů a aminokyselin vede profesor Milan Holeček. Jeho činnost je zaměřena na experimentální studium metabolismu proteinů a aminokyselin u proteokatabolických stavů (např. sepse nebo akutní a chronická onemocnění jater). Po řadu let věnuje pozornost zejména aminokyselinám s rozvětveným řetězcem a glutaminu. Jeho bohatá publikační aktivita byla v letošním roce završena vydáním monografie „Basics in Amino Acid Metabolism in Humans in Health and Disease“ (Elsevier, imprint Academic Press).
Úspěchy výzkumné práce významně závisejí na metodických možnostech. V posledních dekádách se spektrum nově zavedených metod významně rozšířilo. Byla vybudována laboratoř tkáňových kultur, která slouží ke studiu primárních kultur hepatocytů izolovaných z laboratorních zvířat, popřípadě imortalizovaných lidských buněčných linií (např. HepG2, HepaRG). Zřízena byla i bioenergetická laboratoř vybavená 4 vysokoúčinnými oxygrafy Oroboros-2k pro detailní analýzu mitochondriální respirace izolovaných mitochondrií, tkáňových homogenátů a intaktních nebo permeabilizovaných buněk (obr. 3). Nejnovější z těchto přístrojů umožňuje simultánní měření mitochondriální respirace a mitochondriálního membránového potenciálu.
Obr. 3 Vysokoúčinné oxygrafy Oroboros-2k s příslušenstvím
Projekt OP VVV Core Facilities umožnil pořídit na ústav unikátní přístroj pro měření buněčného metabolismu – analyzátor Agilent Seahorse XFe96. Tento přístroj měří paralelně klíčové indikátory mitochondriální respirace a glykolýzy u živých adherovaných buněk či mitochondrií ve formátu 96jamkové mikrotitrační destičky. Tyto hlavní bioenergetické parametry umožňují systematický přístup k charakterizaci metabolických funkcí buněk a mitochondrií v reálném čase. Na ústav byly zavedeny rovněž metody proteomické analýzy myokardu u zvířat, hodnocení tkáňových a plazmatických miRNA a metoda echokardiografického hodnocení funkce srdce u malých hlodavců pomocí vysokofrekvenčního ultrazvuku VEVO 3100, který byl rovněž pořízen na vivárium fakulty z projektu OP VVV Core Facilities.
Podmínkou úspěchu ve výzkumu je národní i mezinárodní spolupráce. Skupina experimentální hepatologie dlouhodobě spolupracuje s pracovníky Fyziologického ústavu AV ČR v Praze. Jedná se především o více než třicetiletou spolupráci s RNDr. Zdeňkem Drahotou, DrSc., který patří mezi přední evropské odborníky v oblasti bioenergetiky. Spolupráce s profesorem Augustinem Baderem z Lipské univerzity vedla k získání prioritních poznatků o stimulující úloze erytropoetinu na regeneraci jater, které jsme společně publikovali. Významná je také naše více než 20 let trvající vazba na bioenergetickou výzkumnou skupinu profesora Ericha Gnaigera z Innsbrucké univerzity. Díky ní jsme byli přizváni k účasti na velkém mezinárodním projektu COST Action CA15203 (Mitochondrial fitness mapping: MITOEAGLE: Evolution – Age – Gender – Lifestyle – Environment), přičemž profesorka Červinková byla jmenována členkou výboru tohoto projektu. V návaznosti na něj se rozvinula také spolupráce s dr. Jordim Muntaném z Instituto de Biomedicina de Sevilla, která vedla k vzájemným výměnným stážím vědeckých pracovníků i studentů a ke společné publikaci.
K výzkumné práci neoddělitelně patří také osobní setkání a výměna zkušeností na odborných konferencích. Pracovníci ústavu se pravidelně účastní odborných konferencí v Česku i v zahraničí. Ústav fyziologie na naší fakultě organizoval v posledních 20 letech opakovaně výroční konferenci České fyziologické společnosti JEP a také dvě významná mezinárodní setkání. V roce 2009 to byl 27th Workshop of the Scandinavian Society for Cell Toxicology, který se konal v Českém ráji v Lázních Sedmihorky. A v roce 2017 jsme na naší fakultě pořádali mezinárodní konferenci MiP 2017 12th Conference on Mitochondrial Physiology: The role of mitochondria in lifestyle and metabolic syndrome – COST MitoEAGLE perspectives (obr. 4). Setkání, kterého se zúčastnilo více než 100 pracovníků ze 30 zemí světa, bylo velmi úspěšné po odborné stránce a velmi upoutal i doprovodný program, jímž byla diváky i kritikou oceňovaná inscenace Divadla Drak „Poslední trik Georgese Méliese“.
Obr. 4 Titulní stránka programu MiP 2017
VÝUKA
Fyziologie nesporně patří mezi nejdůležitější teoretické obory lékařství. V současné době se pracovníci ústavu vedle výuky fyziologie českých a zahraničních posluchačů všeobecného lékařství a zubního lékařství podílejí také na výuce posluchačů bakalářského studia všeobecné ošetřovatelství a porodní asistence. Do výuky jsme zavedli rovněž dva volitelné předměty (Vybrané kapitoly z fyziologie orofaciální oblasti v českém i anglickém jazyce a Introduction to scientific work pro zahraniční posluchače). Ačkoliv lze říci, že obor lékařské fyziologie je dobře definován, v současné době dochází k mohutnému rozvoji vědeckých poznatků, hranice mezi jednotlivými obory se stírají a současně je zřejmé, že dochází k určité atomizaci vědy. Jsme přesvědčeni, že právě v této době a v kontextu současné vědy je role fyziologie nezastupitelná s ohledem na důraz, který fyziologie klade na integraci řídicích mechanismů. Naše pojetí pregraduální výuky fyziologie je zcela v souladu s touto koncepcí.
K největším změnám ve výuce došlo po „sametové revoluci“. Tradiční pojetí praktické výuky fyziologie vycházející z experimentů na laboratorních zvířatech je minulostí. Etické, legislativní, ekonomické, ale také vědecké důvody vedly k významnému omezení pokusů na zvířecích modelech ve světě i u nás. Velmi dobrou alternativou může být provádění měření a pozorování na lidských dobrovolnících, tedy na studentech samotných. Začátek výuky praktických cvičení v zimním semestru je tradičně věnován hematologii, což je jedna z oblastí, kde tohoto přístupu využíváme. Veškerá hematologická vyšetření provádějí studenti ze vzorků krve, kterou si vzájemně odebírají. Je samozřejmé, že musíme zajistit takové podmínky, abychom minimalizovali nebezpečí nežádoucích událostí (přenosu infekčních chorob, poranění odběrovými soupravami apod.). Jsme přesvědčeni, že tento přístup je užitečný a že učí studenty již od počátku studia – dříve, než přijdou do styku s pacienty – získávat praktické návyky, které v budoucnu zúročí v přímém kontaktu s nemocnými.
Další alternativou k pokusům na zvířatech jsou počítačové programy, jež simulují některé fyziologické děje. Naše předchozí sbírka výukových počítačových programů vznikala v 90. letech 20. století, a proto již neodpovídá současným technickým možnostem ani nárokům na interaktivitu z pohledu dnešních studentů. Shodou příznivých okolností a díky prostředkům z dotace EU a z finanční podpory v souvislosti s navýšením počtu studentů všeobecného lékařství se Ústavu fyziologie podařilo pořídit pro výuku celkem 10 moderních výukových systémů PowerLab 26T se softwarem LabStation od společnosti ADInstruments (obr. 5). Tyto stanice se využívají k výuce fyziologie na předních evropských univerzitách (např. v Cambridge) a i v Hradci Králové významně zkvalitňují praktickou výuku mediků. Nové systémy umožňují propojit teoretické základy zkoumané problematiky s testy k ověření znalostí a s vlastním praktickým měřením fyziologických parametrů přímo mezi studenty navzájem. Získané hodnoty se následně analyzují v jednoduchém a intuitivním prostředí, které podporuje rychlou orientaci a přehlednost výsledků. To zvyšuje aktivní zapojení studentů a přispívá k lepšímu porozumění probírané látce i souvislostem mezi jednotlivými fyziologickými ději. Navíc lze protokoly jednoduše editovat a sdílet s ostatními pracovišti, jež tyto systémy využívají.
Obr. 5 Výukový systém ADInstruments