Laureáti Nobelovy ceny

V roce 1970 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu tři badatelé v oblasti nervového přenosu – britský biofyzik Bernard Katz, švédský fyziolog a farmakolog Ulf Svante von Euler a americký biochemik Julius Axelrod. 

BERNARD KATZ 

(1911–2003) 

V běloruském Mogilevu se v roce 1882 narodil Morduch alias Max, jedno z 15 dětí ze druhého manželství židovského obchodníka s kožešinami Davida Katze. Po otcově vzoru začal i Max obchodovat s tímto artiklem, ale už v roce 1904 odešel na Západ, usadil se v Lipsku, tehdy světovém středisku obchodu s kožešinami, a na Nikolaistrasse 31 otevřel svůj podnik. V roce 1909 se ve Vídni oženil s dvacetiletou rodačkou z Varšavy Eugenií, dcerou Bernharda Rabinowitze, a 26. března 1911 se stal otcem jediného dítěte, rovněž Bernharda. Rodina bydlela v patře nad pekárnou v domě č. 13 na lipské König-Johann-Strasse.

Max Katz zůstal poddaným ruského cara Mikuláše II., za první světové války tedy pro Německo nepřátelským cizincem, to však nebránilo jeho podnikání a nic ho proto nenutilo podstupovat v Německu složitou proceduru naturalizace. Po říjnové revoluci v roce 1917 rodina ruské občanství ztratila, když o sovětské nepožádala. Později získali Katzovi tzv. Nansenův pas pro uprchlíky.

Maxův a Eugeniin syn Bernhard prožil v rodném Lipsku celé dětství. V letech 1917–1921 tu navštěvoval základní školu, v roce 1921 složil s vynikajícím výsledkem přijímací zkoušku na Schillerovo reálné gymnázium, nebyl však přijat s výmluvou, že při velkém návalu přihlášek nemohou brát cizince. Vystudoval pak chlapecké Gymnázium krále Alberta čili Albertinum. Mnoho času přitom strávil v lipských kavárnách nad šachovnicí, přesto byl ve třídě nejlepší – jeden ročník dokonce přeskočil – a přitom zůstal skromný a zdvořilý. Tehdy začal ve škole vnímat své postavení Žida, navíc z Východu, bral je však věcně jako součást života, aniž tušil, že občanem se stane až ve 30 letech a v Německu to nebude.

Po maturitě v roce 1929 pomýšlel zpočátku na studium filozofie a literatury i na únik před antisemitismem do nějakého palestinského kibucu. Nakonec se zapsal na lékařskou fakultu v Lipsku, ale emigraci ani pak z hlavy nepouštěl a vstoupil do studentského sionistického spolku haTikva (Naděje). Anatomii a histologii ho učil prof. Hans Held, obhájce hypotézy syncytia nervové soustavy proti Cajalově neuronové doktríně. Fyziku přednášel Nizozemec prof. Peter Debye, pozdější laureát Nobelovy ceny za chemii pro svůj přínos poznání stavby molekul. Nejraději však Bernhard docházel do Sigeristova Ústavu dějin lékařství a do Fyziologického ústavu, jehož přednosta prof. Georg Eduard Martin Gildemeister zkoumal místní podráždění myelinizovaných nervových vláken.

Bernhard se v Gildemeisterově ústavu brzy zapojil do výzkumu. V roce Hitlerova převzetí vlády 1933 si zde vysloužil cenu Siegfrieda Gartena za fyziologickou práci podepsanou árijsky znějícím pseudonymem Johannes Müller, načež Gildemeister musel udělení ceny neárijskému studentovi veřejně odvolat a peněžní obnos mu předat tajně. Katz byl tehdy předsedou haTikvy, ale vedení univerzity ho donutilo vzdát se činnosti ve spolku. Na fakultě ubývalo slušných lidí. Held, který nevstoupil do NSDAP, byl v roce 1934 předčasně penzionován.

Tehdy bylo v univerzitní knihovně ještě možné číst britský časopis Nature. Bernhard tam našel článek laureáta Nobelovy ceny profesora Archibalda Viviana Hilla, odsuzující pronásledování jeho kolegů v Německu nacistickým režimem, i následnou Hillovu polemiku s nacistickou vědeckou veličinou Starkem, a umínil si, že udělá všechno, aby mohl pracovat v Hillově londýnské laboratoři. V létě 1934 proto s turistickou propustkou na 24 hodiny zajel do Československa, v karlovarském hotelu vyhledal chemika a předáka sionistického hnutí Chaima Weizmanna a po dlouhém rozhovoru odjížděl s jeho příslibem finanční podpory pro začátek pobytu v Londýně. V listopadu 1934 složil státní zkoušky a u Gildemeistera dopsal doktorskou práci o sezonní variaci permeability membrány žabího svalu, měřené Wheatstoneovým můstkem (Jahreszeitliche Einflüsse auf Permeabilität und Stoffwechsel des Kaltblütermuskels. Pflügers Arch 1934; 234: 492–509) – jedinou žádost o reprint mu poslal jistý Ulf von Euler z Hillovy laboratoře. Od konce roku 1934 se Katz v Eitingonově židovské nemocnici cvičil v interně a chirurgii a v únoru 1935 s doporučujícím dopisem od Gildemeistera a 4 librami v kapse rodné Lipsko i Německo s jeho norimberskými zákony opustil.

Přistání v anglickém Harwichi prožíval jako znovuzrození. Nazítří byl profesorem Hillem v biofyzikálním oddělení Fyziologického ústavu londýnské University College přivítán velmi srdečně, a přestože svůj zájem o práci u něho neměl čím doložit, Hill ho „pokusně“ přijal. Nový život začal Katz i pravopisnou úpravou jména – Bernhard se stal Bernardem (pro přátele však prostě BK).

V roce 1935 se na zasedání Fyziologické společnosti v Cambridgi spřátelil s oxfordským Johnem Ecclesem. Ten se pak v srpnu 1937 vrátil do rodné Austrálie jako přednosta oddělení sydneyského Kanematsu Memorial Institute for Pathology, brzy nato se ozval s pozváním a Katz, poté co v roce 1938 získal doktorát filozofie a stipendium a v roce 1939 se mu podařilo dostat rodiče z Německa, odplul s nimi v létě téhož roku do Austrálie. Nedlouho předtím přišel z Vídně k Ecclesovi Stephen W. Kuffler, a tak vznikla skvělá trojice výzkumníků nervosvalového přenosu, v níž Eccles hájil elektrickou hypotézu a Katz hypotézu chemického přenosu (Electric Potential Changes Accompanying Neuro-Muscular Transmission. Biological Symposia 1941; 3: 349–370; s Ecclesem a Kufflerem).

Jako cizinec bez státní příslušnosti byl BK odmítnut, když chtěl v roce 1940 vstoupit do řad Královského australského letectva. O rok později britské občanství získal, ale teprve po japonském útoku na Pearl Harbor, po japonské invazi do Malajsie a pádu Singapuru byl konečně do armády přijat. Čerstvý doktor věd londýnské univerzity pak od října 1942 do března 1943 na Goodenoughově ostrově u Nové Guinee velel dvacítce mužů pohyblivé radarové jednotky střežící prostor nad Papuou a severní Austrálií, načež až do podzimu 1945 pracoval v radiofyzikální laboratoři univerzity v Sydney na vývoji radarového transpondéru a k tomu na částečný úvazek i v Kanematsu Memorial Institute for Pathology s Kufflerem, poté co Eccles byl povolán jako profesor fyziologie na novozélandskou otažskou univerzitu.

Dne 27. října 1945 se BK oženil se čtyřiadvacetiletou redaktorkou rozhlasového vysílání pro děti Marguerite Penlyovou z Cremorne v Novém Jižním Walesu, kterou poznal na cremornském tenisovém kurtu. Brzy nato, právě když zvažoval nabídku docentury fyziologie na Melbournské univerzitě, pozval ho profesor Hill zpátky do Londýna jako svého zástupce pro biofyzikální výzkum. BK se účastnil budování nového biofyzikálního ústavu a v Mořské biologické laboratoři v Plymouthu zahájil plodnou spolupráci s Alanem Hodgkinem a Andrewem Huxleyem na výzkumu iontových proudů tvořících akční potenciál v obřím axonu olihně (Ionic Currents Underlying Activity in the Giant Axon of the Squid. Arch Sci Physiol 1949; 3: 129–150; s Hodgkinem a Huxleyem). V Londýně zpočátku obývali manželé Katzovi horní patro Hillova domu, od roku 1948 pak bydleli v Kenton Gardens při téže lince metra jako University College. Marguerite alias Rita dala manželovi dva syny: praktického lékaře Davida (1947) a klasického filologa Jonathana (1950).

Po odchodu profesora Hilla na odpočinek v roce 1952 byli za kandidáty na jeho nástupce považováni Hodgkin, Huxley a BK. Hodgkin však chtěl zůstat v Cambridgi a Huxley byl příliš mlád, a tak profesorem biofyziky londýnské Univerzity College byl jmenován Bernard Katz. Pod jeho vedením se Biofyzikální ústav stal vrcholným střediskem biomedicíny, v němž se BK obklopil výjimečnými spolupracovníky, jako byli Fatt, del Castillo, Thesleff a Miledi.

S Paulem Fattem BK už na jaře 1950 objevil, že oblast nervosvalové ploténky kosterního svalu je místem spontánní elektrické aktivity působené uvolňováním multimolekulárních kvant acetylcholinu z nervového zakončení, zároveň tak objevil kvantovou povahu uvolňování mediátoru (Membrane Potentials at the Motor Endplate. J Physiol 1950; 111: 46–47P; s Fattem), v dalších pracích předkládal alternativní hypotézy k vysvětlení kvantového efektu: s Fattem vyslovil hypotézu aktivní zóny (Spontaneous Subthreshold Activity at Motor Nerve Endings. J Physiol 1952; 117: 109–128; s Fattem) a hypotézu exocytózy (ibidem), s Josém del Castillem měchýřkovou hypotézu (Action, and Spontaneous Release, of Acetylcholine at an ,Inexcitable‘ Nerve-Muscle Junction. J Physiol 1954; 126: 27–37; s del Castillem), se Stephenem Thesleffem navrhl model pro desenzibilizaci receptoru (A Study of the ,Desensitization‘ Produced by Acetylcholine at the Motor Endplate. J Physiol 1957; 138: 63–80; s Thesleffem). Během čtvrtstoletí spolupráce s Ricardem Miledim se vrátil k uvolňování mediátoru ve studiích s fokální kalciovou pipetou, prokázal, že v nepřítomnosti extracelulárního vápníku prochází nervový vzruch do zakončení nervu, ale nedokáže spustit uvolňování mediátoru, tudíž prokázal klíčovou roli vápníku v procesu uvolňování (The Effect of Calcium on Acetylcholine Release from Motor Nerve Terminals. Proc R Soc Lond B 1965; 161: 496–503; s Miledim). S Ricardem Miledim objevil, že membránový šum působený acetylcholinem odráží otvírání a zavírání jednotlivých kanálků v membráně ploténky a nepatrné stochastické fluktuace membránového potenciálu při stejnoměrné aplikací acetylcholinu plynou z okamžitých variací počtu otevřených kanálků. Analýzou spektrální hustoty šumu odvodil základní vlastnosti iontových kanálků otevřených acetylcholinem a jeho analogy (Membrane Noise Produced by Acetylcholine. Nature 1970; 226: 962–963; s Miledim).

V roce 1970 dostali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu Bernard Katz, švédský fyziolog a farmakolog Ulf Svante von Euler a americký biochemik Julius Axelrod „za své objevy týkající se humorálních přenašečů v zakončeních nervů a mechanismu jejich skladování, uvolňování a inaktivace“. Na slavnostním shromáždění ve Stockholmu 10. prosince 1970 je představil profesor farmakologie Karolinského institutu a člen Nobelova výboru Börje Uvnäs. Řekl, že jejich dílo má počátek v již dříve oceněném Daleově a Loewiho objevu chemické povahy přenosu nervových vzruchů, vedoucím ke zrodu neurochemie a neurofarmakologie i nových otázek a k jejich zodpovězení zásadně přispěl každý z trojice laureátů: Katz zaměřený na elektrické děje při indukci svalového stahu vzruchy v motorickém nervu prostřednictvím nervosvalové ploténky prokázal objevem miniaturních ploténkových potenciálů, že přenašeč vzruchů mezi motorickým nervem a nervosvalovou ploténkou – acetylcholin – je z nervových zakončení uvolňován v malých kvantech. Euler při studiu sympatického nervstva určil, že adrenergním přenašečem je noradrenalin, s Nils-Ākem Hillarpem později prokázal, že noradrenalin je v nervech syntetizován a skladován v granulech o průměru jedné desetitisíciny milimetru, a významně přispěl ke studiu vlastností těchto tělísek. Axelrod, který zkoumal hlavně osud noradrenalinu po uvolnění z nervových zakončení, objevil a studoval enzymatickou inaktivaci přenašeče metylací a především prokázal reabsorpci noradrenalinu nervovými zakončeními jako rychlý, účinný a hospodárný způsob zkrácení účinku nervového vzruchu. Základním výzkumem podstaty chemického procesu nervového přenosu se trojice badatelů zasloužila o významný pokrok v teoretické medicíně i v léčebné praxi u nervových chorob periferního i centrálního původu. Dne 12. prosince 1970 měl Bernard Katz nobelovskou přednášku (On the Quantal Mechanism of Neural Transmitter Release. Nobel Lecture 1970. In: Les Prix Nobel. Stockholm: Almquist and Wiksell International 1970; 485–492).

Z Biofyzikálního ústavu londýnské Univerzitní koleje, jejž učinil světovým střediskem fyziologie a biofyziky, odešel BK v roce 1978 na odpočinek jako professor emeritus. Když jeho nástupce Ricardo Miledi po 5 letech zamířil do Kalifornie a slavný ústav po 31 letech zanikl, sešla se v Londýně stovka Katzových přátel a žáků z let 1952–1984 k projevu vděčnosti za vše, co se u něho v Biofyzikálním ústavu naučili. BK pak spolupracoval hlavně se Semirem Zekim a často přednášel ve světě, většinou doprovázen Ritou. Jejich poslední společná cesta o prázdninách 1994 vedla do Schwarzwaldu. Půvabným příspěvkem rozmnožil BK řadu neurovědeckých autobiografií (Sir Bernard Katz. In: Squire LR. (ed.) The History of Neuroscience in Autobiography, volume 1. Washington, DC: Society for Neuroscience 1996; 348–382).

V roce 1997 byla paní Katzová převezena do pečovatelského ústavu v nedalekém Stanmore. BK za ní denně dojížděl autobusem, aby jí předčítal z románů Jane Austenové. Po Ritině skonu 7. ledna 1999 ztratil zájem o mnohé ze svého dosavadního programu, nadále však několikrát týdně docházel do Fyziologického ústavu za Semirem Zekim i dalšími. Ve svém domě v Kenton Gardens žil profesor Katz sám až do ledna 2003, kdy byl hospitalizován u sv. Vincenta v Londýně a tam 20. dubna 2003 zemřel.   

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz