Experimentální chirurgie – historie a současnost

Historie zkoumání na zvířatech sahá hluboko do období egyptské a hebrejské civilizace, kdy byly poznány některé podobné souvislosti mezi nemocemi zvířat a člověka. Nicméně pionýrem moderních přístupů v experimentální chirurgii byl Claude Bernard (1813−1878), který se zabýval především experimentálním výzkumem v oblasti patofyziologie zažívacích mechanismů. Výstupem jeho experimentální práce bylo dílo s názvem „An Introduction to Experimental Medicine“, které ve své době přineslo zcela zásadní poznatky v experimentální práci na zvířeti. Koncem 19. století pak následovala celá řada významných experimentů především na psech v oblasti fyziologie slinivky břišní, cílených na základní roli inzulinu v glukózovém metabolismu (Mehring, Minkowski, Sobolev, Banting, Best). Tyto experimentální modely byly základem k uvedení inzulinu do klinické praxe.

Oblastí, která by jen těžko bez experimentálních modelů mohla vzniknout, je transplantologie. Právě zvířecí výzkumy byly důležité pro pochopení imunitních systémů a vývoj imunosupresiv. Objev cévního stehu Alexisem Carrelem (Nobelova cena − 1912), jehož techniku objevil právě na zvířecím modelu, byl základní podmínkou pro transplantaci orgánů. V roce 1953 Peter Brian Medawar na sérii pokusů na myších objevil principy imunotolerance, za které mu byla v roce 1960 udělena Nobelova cena. Další Nobelova cena byla udělena v roce 1980 Jeanu Daussetovi za objev lidských leukocytárních antigenů (HLA), které mají zásadní význam v transplantační medicíně. Objevy v oblasti imunosupresiv spojené s pozitivním obratem ve funkci transplantovaných orgánů jsou rovněž spjaty s pokusy na zvířatech (Schwartz, Dameshek, Calne, Murray, Borel). Ve 20. století došlo k dalšímu rozvoji experimentálních zvířecích modelů především díky poznání genomu a možnosti ovlivnit genetické vybavení malých experimentálních zvířat (myší). Tzv. „knockout models“ jsou experimentální modely, u nichž jsou specifické geny zodpovídající za vývoj či průběh některých závažných chorob vyblokovány, což umožňuje detailní experimentální diagnosticko-léčebné studie příslušných onemocnění. Právě tato oblast experimentální medicíny přinesla obrovský klinický posun v diagnostice a léčbě závažných (zejména metabolických a onkologických) onemocnění. Průkopníci těchto experimentálních modelů – Capecchi, Evans a Smithies – byli za experimentální výzkum v roce 2007 oceněni Nobelovou cenou.

Současná experimentální chirurgie vychází z tvorby přesně definovaných zvířecích modelů, pomocí kterých je možné detailně ověřit vědeckou hypotézu. Experimentální chirurgie slouží pro výzkum v oblastech regenerační medicíny, studia septických stavů, kardiovaskulárních chorob, orgánových transplantací, traumatologie pohybového ústrojí, měkkých tkání a orgánů. Dále zahrnuje oblast neurověd a stomatologie. Její velkou výhodou je propojení základního výzkumu s klinickými diagnostickými a léčebnými cíli. Experimentální chirurgie slouží rovněž k testování nových diagnostických a léčebných metod (prostředků) před jejich klinickou aplikací.

Práce se zvířecími modely vyžaduje dodržení přísných etických norem pro práci s experimentálními zvířaty. Řada z nás si dobře pamatuje doby, kdy na lékařských fakultách byly zcela nesmyslně využívány malé (myši, krysy) a velké (psi) experimentální modely pro výuku mediků především pro nácvik některých chirurgických technik. Tato oblast „experimentu“ je již minulostí i díky celospolečenskému obratu v chápání zvířete jako bytosti, která má stejné právo na život jako člověk. V současnosti je platná řada zákonů a vyhlášek sloužících k ochraně zvířat při práci v laboratorních podmínkách a proti jejich týrání. Každý, kdo provádí experiment na zvířatech, musí získat patřičnou kvalifikaci a odbornou způsobilost pro práci s pokusnými zvířaty.

Experimentální chirurgie vyžaduje přísnou standardizaci pokusů na zvířeti, čímž je myšleno nejen zachování přísného standardu daného pokusu, ale zároveň zachování standardních norem chovu zvířat v experimentálních podmínkách. Znamená to, že zvířata určená pro experiment jsou po veterinární kontrole chována v optimálních podmínkách zaručujících jejich dokonalou aklimatizaci, zachovávající denní rytmy, mají optimální klima daného prostředí a jsou chována nikoliv izolovaně, ale pokud možno ve skupinách, aby byl prakticky vyloučen stres zvířete. Vlastní perioperační péče se provádí tak, aby byla minimalizována bolest, vlastní operační výkon je veden za přísných hygienických norem. Podmínkou operací na zvířeti je, aby bylo postupováno za stejných norem a principů, jako je tomu při operaci pacienta. Zásadní podmínkou je pak vyloučení především pooperační bolesti experimentálního zvířete, kde je velmi důležitá analgosedace a chov v k tomu určených boxech s optimální péčí o operované zvíře (teplota prostředí, krmení, zachování denních rytmů atd.).

Trendem současné experimentální chirurgie je redukovat počty experimentálních zvířat, která slouží k ověření dané vědecké hypotézy, jinými slovy dnešní experimentální chirurgie není postavena na velkých skupinách zvířat − to je již minulostí. V souvislosti s redukcí počtu experimentálních zvířat přichází i doba experimentálních softwarových modelů, jejichž cílem je náhrada zvířecího modelu. Tento trend je patrný např. v modelování některých situací v regeneraci jaterní tkáně a především při hledání optimálních chirurgických technik. Samozřejmě nelze si myslet, že zvířecí model bude v dohledné době díky velkým, sofistikovaným pokrokům v této oblasti zcela nahrazen. Zatím nejsme schopni plně nahradit především fyziologické a patofyziologické mechanismy na buněčné a subcelulární úrovni, kde stále potřebujeme k výzkumu živý organismus.

Je dobře, že experimentální chirurgie je dnes samostatnou vědní disciplínou, která se koncentruje do specializovaných center. V našem státě se experimentální chirurgii na vysoké úrovni věnuje řada k tomu specializovaných pracovišť, mezi která patří např. Institut klinické a experimentální chirurgie v Praze, Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR v Liběchově, Fakulta veterinárního lékařství v Brně a Biomedicínské centrum Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Plzni, odkud vyšla v roce 2016 významná publikace Lišky V. a kol. „Experimentální chirurgie“ a kde jsou každoročně pořádány mezinárodní kurzy Letní školy experimentální chirurgie.

Rozvoj experimentální chirurgie v k tomu určených centrech si zaslouží maximální podporu naší společnosti především ze dvou pohledů. Tím prvním a nepochybně nejdůležitějším je maximální optimalizace péče o experimentální zvíře. Tím druhým je to, že právě tato centra umožňují koncipovat vědecké týmy, jejichž důležitou součástí je chirurg a které na společné vědecké platformě řeší etiopatogenetické, diagnostické a léčebné postupy s cílem jejich uvedení do klinické praxe. Experimentální chirurgie vytváří pro mladé chirurgy místo, které jim umožňuje pod vedením zkušených lektorů seznámení se základními vědeckými postupy a poskytuje široké možnosti pro smysluplný grantový výzkum v dané oblasti chirurgie. Experimentální chirurgie není „řemeslem“, je nutné nadšení pro tuto práci, která není ohraničena striktní pracovní dobou, ale vyžaduje „odevzdat něco navíc“. Určitě není cestou ke snadnému získání různých titulů, ale k poctivému vědeckému bádání a růstu mladé chirurgické generace.                                

prof. MUDr. Vladislav Třeška, DrSc.

přednosta Chirurgické kliniky

LF v Plzni, UK FN Plzeň

alej Svobody 80

301 00 Plzeň

e-mail: treska@fnplzen.cz