Anestezie rostlin – cesta k poznání mechanismů účinku anestetik u člověka?

ÚVOD

Anestezie od počátku svého používání v polovině 19. století významně přispěla k revoluci v medicíně, ale přesto nebyla ještě vysvětlena do všech detailů. Anestetika představují nesourodou skupinu látek – od inertního plynu xenonu přes těkavé halogenované roztoky až po lipofilní látky. První teorii účinku celkových anestetik popsali Meyer a Overton na přelomu 19. a 20. století [1, 2]. Anestetický účinek byl úměrný míře lipofility dané látky. Pozdější poznatky z poloviny 20. století zdůrazňují roli fluidity membrán, změn transportu cytoplazmatických vezikul a stabilizace membrán [3,4]. Moderní teorie působení anestetik vycházejí z existence specifických receptorů (např. GABA, NMDA) v centrálním nervovém systému, jejich agonistů/antagonistů, případně jsou založeny na ovlivnění akčního potenciálu nervů, zejména prostřednictvím sodíkových kanálů. Ani jedna z doposud diskutovaných teorií však nevysvětluje všechny aspekty anestezie a je pravděpodobné, že anestetika ovlivňují i nebuněčné struktury.

VLIV ANESTEZIE NA CHOVÁNÍ ROSTLIN

U rostlin nebyla popsána žádná nervová soustava, ale přesto mohou být anestetiky ovlivňovány ve svém „chování“, některé rostliny dokonce anestetika produkují.

Již v roce 1878 Claude Bernard popsal vymizení pohybu lístků citlivky Mimosa pudica (obr. 1) při expozici parám dietyléteru [5]. Na základě svých pozorování usuzoval na podobnost s živočichy a postuloval, že „jakýkoli život se dá anestezovat“. Recentní práce sleduje vliv anestetik na vybrané rostliny [6]. Mimo citlivku autoři popisují např. vymizení pohybu úponků hrachu setého Pisum sativum, ztrátu svírajícího pohybu lapavých listů na hmyz mucholapky podivné Dionaea muscipula a ztrátu rolujícího pohybu listů s lepivými tentakulemi rosnatky Drosera sp. (obr. 2). Z anestetik byly použity 15% dietyléter, 80% xenon a 1% lidokain. Rostliny nabyly opět svého charakteristického pohybu v řádu minut po ukončení působení xenonu a dietyléteru, vliv lidokainu přetrvával několik hodin. Anestetika snižovala akční potenciál rostlin (měřeno povrchovou elektrodou), přestože nervové pletivo analogické nervové tkáni u rostlin popsáno nebylo. Dietyléter dále zvyšoval oxidační stres v meristému (dělivém pletivu) kořínkových apexů huseníčka rolního Arabidopsis thaliana, kde rovněž snižoval transport cytoplazmatických vezikul. Xenon, dietyléter i lidokain inhibovaly klíčení řeřichy seté Lepidium sativu a snižovaly syntézu chlorofylu a funkci mitochondrií [7].

Dosavadní poznatky prokazují, že anestetika ovlivňují rostliny podobně jako živočichy – snižují akční potenciály, tlumí reakce na podráždění, snižují transport cytoplazmatických vezikul a zvyšují oxidační stres. Rostliny rovněž sdílejí s živočichy některé z cílových proteinů pro účinek anestetik (např. GABA receptory, glutamátové receptory) [8–9]. Rostliny jsou též jako živočichové z anestezie „probuzeny“ při zvýšení atmosférického tlaku [10], což stojí proti receptorové teorii anestezie [11]. Je vysoce pravděpodobné, že anestetika ovlivňují povšechně fyzikální vlastnosti cytoplazmatické membrány, a tím i transport vezikul, biologické vlastnosti membránových proteinů, produkci kyslíkových radikálů a akční potenciál. Tento fyzikální účinek anestetik podporuje nedávno objevená změna elektronového spinu při anestezii [12].

Zcela specifická pro rostlinnou říši je schopnost endogenní produkce anestetik [13]. Rostliny produkují jak celková (divinylether, etylen, etanol, chloroform), tak lokální anestetika (mentol, kokain, atropin, fenylpropan). Endogenní anestetika zřejmě umožňují rostlinám lepší adaptaci na stres [14] (analogicky u živočichů a člověka [15]). Anestetika podporují zrání plodů, interferují se „spacím“ stadiem semen [16] a pomáhají rostlinám v soutěži s jinými (či vlastními) druhy [17]. 

ZÁVĚR

Poznatky z interakcí anestetik a rostlin představují další zdroj našeho porozumění účinkům anestetik na mozek, případně jiné orgány a tkáně. Zdá se, že společným znakem živých organismů je vedle dráždivosti a odpovědi na vnější stimulaci i schopnost tuto odpověď potlačit produkcí endogenních anestetik (což se objevuje již u prokaryot [18]). Cesta k plnému poznání účinku anestetik u člověka bude zřejmě ještě dlouhá. Výsledky výzkumu na rostlinách otevírají další dveře, za kterými je řada nepoznaného.

Do redakce došlo dne 9. 1. 2018.

Do tisku přijato dne 12. 1. 2018.

Adresa pro korespondenci:

prof. MUDr. Vladimír Černý, Ph.D., FCCM

E-mail: ernyvla1960@gmail.com