Červené krvinky: bez nich to nejde, přemíra ale umí pěkně zkomplikovat život

Přenáší kyslík, brání tělo před infekcemi a díky kmenovým buňkám v kostní dřeni se neustále obnovuje. Krev je opravdovou mízou lidského těla. Co když se ale tohle dokonale seřízené ústrojí naruší? Pátrání po příčinách poruch krvetvorby je často během na dlouhou trať. Jaké překážky na ní musejí vědci zdolávat? Lucie Láníková z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR nás v aktuálním vydání A / Magazínu nechala nahlédnout do jedné ze špičkových laboratoří, které se na výzkum krve zaměřují.

Neúnavní rudí poutníci s čupřinkou na hlavě procházejí potrubím lidského těla. Na zádech nesou pár kuliček kyslíku, pozorují svět kolem sebe a vesele si povídají. Za 120 dní života je čeká nespočet dobrodružství – od poplachu způsobeného úrazem přes nájezd patogenů až po skon a následné znovuzrození. Červené krvinky! Tedy alespoň v animované podobě, v níž je prezentují autoři populárního francouzského seriálu Byl jednou jeden život, který skrz obrazovku vzdělává už několikátou generaci malých i větších diváků.

Skutečnost je samozřejmě poněkud odlišná, nicméně základ platí. Úkolem červených krvinek neboli erytrocytů je opravdu roznášet kyslík po celém těle. Z plic jej přes cévy pohánějí k mozku, srdci, svalům, kůži i dalším orgánům a tkáním. Cestou zpět dopraví do plic oxid uhličitý, odpadní produkt buněk, který pak člověk vydechne.

Tvůrci seriálu Byl jednou jeden život krvinky zobrazili jako panáčky nesoucí kyslík na zádech.

Asi nejvíce posunutá představa kreslířů uvedeného filmu se týká právě množství nákladu, jejž si panáčci naloží na bedra. „V seriálu má červená krvinka ve vaku jenom pár molekul kyslíku, ve skutečnosti jich jediný erytrocyt přenáší až miliardu,“ podotýká Lucie Láníková z Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

Hlavní hrdinka
Místem zrodu všech krevních buněk je kostní dřeň. Sídlí v ní mateřské kmenové buňky (hematopoetické). Mají úžasnou schopnost regenerovat se i klonovat sebe sama, byť jich v průběhu stárnutí ubývá. Jako pomyslné matky dávají život miliardám potomků, kteří se specializují na různé úlohy: červené krvinky přenášejí kyslík, bílé krvinky bojují s infekcemi a krevní destičky zastavují krvácení.

Osud dané buňky ovlivňuje řada faktorů a signálů vysílaných tělem. Když chodíme ve vysokých horách nebo sportujeme, potřebujeme více kyslíku. Organismus tak ví, že musí zadat povel ke zvýšené tvorbě červených krvinek. Chemickou zprávu s pokynem přenáší hormon erytropoetin, známý také pod zkratkou EPO. Kdo by však čekal, že centrální poštou bude mozek nebo srdce, byl by na omylu. Erytropoetin si totiž tělo vyrábí v ledvinách (a před narozením v játrech).

O EPO se podle Lucie Láníkové v minulosti hovořilo například v souvislosti s Tour de France. Právě cyklistika se v minulosti stala symbolem zneužívání EPO ke zvýšení počtu červených krvinek, a tím i schopnosti krve přenášet kyslík. Dnes antidopingové kontroly sledují nejen užívání EPO, ale také například krevní transfuze; podobně je tomu i v dalších vytrvalostních sportech, jako jsou atletika nebo běh na lyžích.

Schéma červené krvinky (po rozkliknutí se obrázek zvětší)

Za normálních okolností se v kostní dřeni vyrobí dva miliony erytrocytů za sekundu. Červená krvinka je poměrně neobvyklá buňka, protože postrádá jádro i některé další organely. Zato obsahuje hemoglobin – bílkovinu, která na sebe díky přítomnosti atomu železa váže kyslík. Absence jádra krvince umožňuje i větší pohyblivost a plasticitu – zvládne se s transportovaným nákladem kyslíku protáhnout i těmi nejužšími kapilárami.

V jediné kapce krve bychom našli přibližně čtyři až šest milionů erytrocytů a v celém těle jich koluje kolem 20 až 30 bilionů. Jejich množství narůstá krátkodobě v období zvýšené fyzické zátěže nebo ve vysoké nadmořské výšce. Po návratu k normálu se opět snižuje. Někteří lidé ale mají nadbytek červených krvinek i bez pohybu a v nížině – takový stav se pak hodnotí jako porucha krvetvorby. A právě jejím výzkumem se mimo jiné zabývá Lucie Láníková se svými kolegy z laboratoře buněčné a vývojové biologie.

Slepá ulička: márnice
Zkoumat krev přitom nikdy nebyl její sen, a jak říká, téma si ji samo našlo. „Chtěla jsem se stát lékařkou, ale na gymnáziu jsme se jeli podívat na lékařskou fakultu a návštěva tamní márnice mi změnila plány,“ ohlíží se dnes se smíchem vědkyně. Místo medicíny tedy vystudovala bioinženýrství na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze a po něm absolvovala roční stáž v mezinárodním farmaceutickém gigantu Novartisu, kde se zabývala myšími modely lidských onemocnění. Pořád to však nebylo ono.

Pro doktorát chtěla najít nějaké zajímavější téma a náhoda ji vrátila do míst, jichž se coby teenagerka zalekla – na olomouckou lékařskou fakultu, kde se otevřela možnost doktorského studia v oboru poruch krvetvorby.

Lucie Láníková z Ústavu molekulární genetiky AV ČR (CC)

Zapojila se do týmu Vladimíra Divokého, který dlouhodobě pracuje na odkrývání molekulární podstaty vzácných krevních onemocnění. Jeho učitelem byla legenda světové hematologie Josef Prchal, jenž po roce 1968 odešel do Kanady a následně do Spojených států, a právě k tomuto vědci a lékaři odjela Lucie Láníková v roce 2010 na zkušenou na Utažskou univerzitu v Salt Lake City. S oběma jmenovanými výzkumníky spolupracuje dodnes.

Ačkoli se lékařkou nakonec nestala, s pacienty čas od času do styku přijde. Zejména v USA u profesora Prchala to bylo běžné, protože on se klinické praxi stále věnuje. Ve své péči má kupříkladu rodiny, které už po několik generací bojují s velmi vzácnou krevní poruchou – vrozenou erytrocytózou, vyznačující se nadměrnou produkcí červených krvinek.

Pacient s medailí
„Tato nemoc neohrožuje život, je ale velmi nepříjemná. Pacienty často bolí hlava, trpí závratěmi a mají vyšší riziko trombóz, tedy nebezpečných krevních sraženin,“ vysvětluje vědkyně. Důvodů, proč choroba vzniká, je několik, všechny však souvisejí s genetickými mutacemi. Někdy může jít o problém v senzorech ledvin, které se mylně domnívají, že tělo má nedostatek kyslíku, a dávají unáhlené povely k produkci červených krvinek. Jindy bývá chyba na straně samotných erytrocytů, pokud mají poškozený „přijímač povelů“ neboli erytropoetinový receptor.

Právě druhou jmenovanou mutaci měl úspěšný finský běžec na lyžích Eero Mäntyranta, který získal v šedesátých letech 20. století tři zlaté olympijské medaile a zářil i na mistrovstvích světa v klasickém lyžování. Byl známý svou velkou vytrvalostí a houževnatostí, jeho krev ovšem od mládí vykazovala zvýšenou hladinu hemoglobinu a červených krvinek, a byl proto podezřelý z nekalé podpory. Úmyslný doping nicméně kontroloři nakonec vyloučili, protože velmi podobné hodnoty naměřili i u celé jeho široké rodiny včetně babičky, která nikdy neopustila území za polárním kruhem.

„Zjistilo se, že má mutaci v receptoru, který přijímá erytropoetinovou zprávu z ledvin. Jeho tělo vlastně pořád vysílalo povely k tvorbě dalších a dalších červených krvinek,“ říká Lucie Láníková. „Neplatí ale samozřejmě, že každý, kdo má podobnou poruchu krvetvorby, může být vrcholovým sportovcem, on opravdu hodně dřel a zároveň se potýkal s bolestmi hlavy a dalšími neduhy,“ dodává vědkyně.

Souvislost dopingu a krevních nemocí se dá kupodivu docela dobře využít při výzkumné práci. U členů jedné z rodin, jež badatelé dlouhodobě sledují, stále nebyla jasná příčina zvýšené produkce červených krvinek. Rozhodli se oslovit laboratoř americké antidopingové agentury, která disponuje velmi přesnými testy, aby jejich vzorky otestovala. Pokud by šlo o aktivní sportovce, verdikt by zněl: dopují.

Ve skutečnosti přišli vědci na to, že chemická „podpisová stopa“ hormonu EPO neodpovídala původu v ledvinách. Významná část „poštovní“ zprávy pravděpodobně přicházela z jater, tedy míst, kde erytropoetin vzniká v těle před narozením. Speciální mutace u sledovaných pacientů zapříčinila, že jejich EPO zůstalo na úrovni novorozence – mechanismus se nepřepnul tak, jak je to běžné u ostatních lidí. Proč přesně se tak děje, vědci zatím nezjistili. Ukazuje se, že regulace genu EPO je složitější, než se zdálo.

Předkové z Tibetu
Vkrádá se otázka, zda by jejich potíže nemohly pramenit z příbuzenství s vysokohorskými národy, u nichž došlo k evolučním změnám v hospodaření s kyslíkem. Lucie Láníková kroutí hlavou s tím, že u obyvatel náhorní plošiny Tibetu nebo vysokých And jde o úplně jiné případy. Genetiky nicméně jejich adaptace samozřejmě zajímají a také se jim věnují.

Jediný erytrocyt může obsahovat až 270 milionů molekul hemoglobinu. (CC)

Většině lidí, kteří nejsou zvyklí na pobyt ve vysokých horách, se v nich špatně dýchá. Horolezci v Himálaji se musejí aklimatizovat, než se vydají plnit si sny, a úplně nahoru už si málokdo troufne bez kyslíkové podpory. Na vrcholu hory zůstává podíl kyslíku ve vzduchu přibližně stejný jako u hladiny moře. Klesá však atmosférický tlak, a tím i parciální tlak kyslíku. Do organismu se ho proto dostává méně a buňky nemají tolik kyslíku, kolik potřebují k normálnímu fungování.

Zdravý člověk dokáže tolerovat poloviční parciální tlak kyslíku, jakmile ale vystoupá do čtyřtisícovek, nastává problém. Spouští se kaskáda procesů, mezi jinými zvýšená produkce červených krvinek a hemoglobinu v nich (tedy bílkovin s atomy železa, které fungují jako „magnety“ na kyslík). S přemnožením červených krvinek však krev houstne a zvyšuje se riziko trombóz a dalších komplikací. Domorodí andští indiáni, Tibeťané nebo i Etiopané nicméně těmito neduhy netrpí.

Přímo do Tibetu přijel tuhle záhadu před lety rozlousknout Josef Prchal, který kvůli tomu dokonce navštívil dalajlamu. Díky jeho pomoci se vědcům podařilo odebrat krevní vzorky místních a podrobit je analýzám. Vypátrali, že na rozdíl od většiny lidí obyvatelé himálajské náhorní plošiny nevytvářejí nadbytek červených krvinek a jejich krev není příliš hustá, a přesto netrpí nedostatkem kyslíku. Evoluce u nich prostě našla lepší řešení než prostý povel „Vyrob více krvinek“.

V roce 2014 Josef Prchal s kolegy v článku uveřejněném v časopise Nature Genetics popsal i konkrétní mutaci genu EGLN1, který pomáhá buňkám rozpoznávat množství kyslíku. Zajímavé je, že u ostatních vysokohorských národů došlo k jiným genetickým adaptacím a stejného výsledku dosahují odlišným způsobem.

„Revoluční výzkumné techniky, které k nám nyní pronikají, zcela změní poznání krvetvorby a otevřou i nové možnosti léčby,“ říká vědkyně. (CC)

Když Lucie Láníková tento fenomén vysvětluje ve svých popularizačních přednáškách, používá metaforu s vodou. Tibeťan řekne: „Zlepšíme potrubí.“ A jeho tělo kompenzuje nižší dostupnost kyslíku zvýšenou efektivitou jeho dodávky a využití. Indián z And zavelí: „Přivezeme více cisteren,“ načež jeho organismus zvýší množství červených krvinek, a tím i kapacitu krve pro přenos kyslíku. A konečně Etiopan volí cestu hospodárnějšího nakládání s vodou – jeho organismus se podmínkám přizpůsobuje, aniž by musel počet červených krvinek výrazně navýšit (byť přesná biologická podstata této konkrétní adaptace ještě není zcela objasněna).

Čuvašská hádanka
Úplně jiný příběh se ale týká obyvatel Čuvašska, státu Ruské federace na řece Volze. Žijí v něm tisícovky lidí, jejichž tělo se chová, jako by bylo ve vysokých horách a nedostávalo se mu kyslíku. Josef Prchal u nich objevil specifickou mutaci v genu VHL, jenž je součástí buněčného kyslíkového senzoru, a následně se podařilo určit i její kořeny sahající 60 tisíc let zpátky. „Ta mutace je neuvěřitelně stará a není jasné, proč se v populaci drží tak dlouho,“ konstatuje Lucie Láníková.

Nezdá se totiž, že by čuvašská vrozená erytrocytóza přinášela nějakou výhodu. Postižení lidé mívají typické příznaky – bolesti hlavy, závratě a trombotické komplikace, kvůli kterým se dožívají v průměru pouhých čtyřiceti let. Podobná situace se týká i několika tisíc ostrovanů na Sicílii – také tam se v dávné minulosti objevila změna v genetické výbavě.

U nás se počet lidí s erytrocytózou odhaduje na nižší stovky. Číslo ale může být podhodnocené – z toho důvodu, že lidé s obtížemi jsou léčeni pod jinou diagnózou, případně propadávají systémem. K vědcům včetně Lucie Láníkové se dostávají vzorky právě takových pacientů, u kterých není zdroj potíží zjevný: „Většinou je to tak, že člověk přijde k lékaři, zjistí se zvýšené množství červených krvinek a hledá se příčina. Když se nenajde žádná známá mutace, putují vzorky k nám.“

Míst, kde se může v genetickém kódu něco „pokazit“, je opravdu hodně, pátrání tak často bývá během na dlouhou trať. Postupně se ale daří z množiny neznámých odhalovat jednu po druhé s tím, jak se rozvíjejí dostupné molekulárněbiologické metody a rozšiřují databáze. Platí, že pokud se ví, v jakém místě organismu je problém, dříve či později se na něj povede vyvinout cílenou medikaci.

Studiem vrozené erytrocytózy experti získávají nové informace i v oblasti nádorových onemocnění. Některé zhoubné novotvary se totiž rozvíjejí a množí navzdory nedostatku kyslíku. „I díky našim výzkumům by se dalo hypoxickou mašinérii nádorů rozbít nebo utlumit,“ poznamenává vědkyně.

Když se zblázní kmenové buňky
Právě onkologické diagnózy spjaté s poruchami krvetvorby patří k těm nejzávažnějším, a to včetně leukémie. Výzkumníci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR se společně s kolegy z Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Ústavem hematologie a krevní transfuze v Praze zaměřují konkrétně na soubor takzvaných myeloproliferativních onemocnění.

„To jsou choroby, při nichž kostní dřeň vytváří příliš mnoho krevních buněk. U některých pacientů vzniká nadbytek červených krvinek, u jiných se zvyšuje počet krevních destiček a u dalších zase bílých krvinek,“ popisuje Lucie Láníková. Všechny typy způsobuje jedna mutace, která vzniká v průběhu života, a problém nastává už na samém počátku zrodu krevních elementů – tedy na úrovni kmenové buňky v kostní dřeni. Pokud v oblasti navíc vznikne prozánětlivé prostředí, buňky se podle badatelky dostávají do stresu, neregenerují se a vytvářejí se další mutace: „Celý systém se pak může zvrhnout a porucha přejde do fáze akutní myeloidní leukémie.“

Její tým se ve výzkumném projektu soustředí na situaci, kdy se nově vzniklá mutace zkombinuje s vrozenou. U určité skupiny pacientů se totiž v průběhu života systém krvetvorby zadrhne, zároveň si ale nese zátěž už v genetickém nastavení od narození.

Vědci v čele s Lucií Láníkovou si položili otázku: Může vrozená mutace sama o sobě zvyšovat riziko krevních nádorových onemocnění? Vytvořili první myší model s mutací v genu JAK2, o němž se vědělo, že způsobuje polycytémii vera (zhoubnou variantu nadbytku červených krvinek), a podrobili ho různým testům. Myším se skutečně zhoršila krvetvorba a objevily se známky chronického zánětu. Jejich krvetvorné buňky se rychleji vyčerpávaly a vykazovaly známky předčasného stárnutí.

Ve vzorcích dvou stovek pacientů s touto mutací navíc výzkumníci odhalili mnohem vyšší riziko přechodu k leukémii i k horším prognózám. „Dokázali jsme, že vrozená mutace komplikuje průběh choroby. Lékaři by se na tento aspekt mohli více zaměřovat. Snáze tak odhadnou, jak se může nemoc vyvíjet, a rychleji zasáhnou,“ shrnuje Lucie Láníková, jejíž tým za tuto studii publikovanou v časopise Leukemia letos získal Cenu ředitele Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

Budoucnost umělé krve
Hematologie je oborem, který se neuvěřitelně rychle rozvíjí. Zpřesňuje se diagnostika různých poruch krvetvorby včetně leukémií. Zlepšují se rovněž možnosti léčby. To vše souvisí s pokroky, jichž dosáhla věda v posledních desítkách let. Revoluční změnu rozhodně přinesly genetické metody usnadňující hledání molekulárněbiologické podstaty nemocí. Další převratnou novinkou, která slibuje nové objevy, je výroba experimentálních orgánů a tělních tkání na míru.

Velké naděje se vkládají například do organoidů kostní dřeně. Jde o umělé materiály, které si fyziologicky zachovávají vlastnosti lidské tkáně a dají se na nich dělat pokusy či testy. Třeba v domovské laboratoři Lucie Láníkové vedené Vladimírem Kořínkem vědci pracují s organoidy tlustého střeva. Celý proces začíná odběrem kmenové buňky ze střeva pacienta a následně se z ní vypěstuje funkční model tlustého střeva – v laboratorních podmínkách to trvá tři až čtyři týdny. Takový „avatar“ může pracovat úplně stejně jako normální střevo.

Dají se s ním podnikat úplné zázraky – třeba i vyzkoušet různé typy chemoterapií. Pacientovi se pak nasadí jen ta, jež byla u jeho avatara úspěšná. Existují už i modely kostní dřeně vyrobené „ve zkumavce“. V ní lze pozorovat krvetvorné procesy napřímo. „Revoluční techniky, které k nám nyní pronikají, zcela změní poznání krvetvorby a otevřou i nové možnosti léčby,“ zdůrazňuje Lucie Láníková.

Organoidy kostní dřeně má podle svých slov na „wishlistu“. Zároveň už úspěšně používá jinou vychytávku – „umělou krev“ vyrobenou z pluripotentní kmenové buňky. Za její objev byla v roce 2012 udělena Nobelova cena a fascinující na ní je, že ji lze přeprogramovat. Vědci nejdříve vymažou paměť buňce odebrané z pokožky, čímž ji vrátí do stavu podobného embryonální kmenové buňce. Z ní pak v laboratoři vypěstují krvetvornou buňku a můžou studovat její chování.

Díky přeprogramování se dá vyrobit i umělá červená krvinka, což je velká věc, protože buňku bez jádra nebylo dosud možné kultivovat. „Vytvořili jsme hematopoetické kmenové buňky a z nich červené krvinky, jsme jedni z prvních, kdo se o to pokusili,“ podotýká vědkyně. Studii, která tuto práci detailně popisuje, právě dokončují. Výsledky podle Lucie Láníkové přinesly několik překvapení a ukazují, že tento přístup může odhalit dosud neznámé mechanismy vzniku erytrocytóz.

Pěstování orgánů a výroba umělé krve zní sice jako sci-fi, zdá se ale, že se stávají realitou. Představujete si také výkonnou továrenskou linku, ze které hbití dělníci umísťují do krabic nově vyprodukované buňky či tkáně a posílají je do výzkumného centra? Třeba právě takhle by je ztvárnili autoři vzdělávací pohádky Byl jednou jeden život, kdyby v dnešních dnech vznikala její druhá série o fascinující budoucnosti lidské medicíny.

Článek vyšel pod názvem Krev: řečiště života v A / Magazínu 3/2026.

3/2026 (verze k listování)
3/2026 (verze ke stažení)

A / Magazín vydává Akademie věd ČR. Chcete každé jeho vydání dostat přímo do schránky? Napište si o předplatné zdarma na adresu predplatne@ssc.cas.cz.

Text: Leona Matušková, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Pavlína Černoch Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR; YouTube; Midjourney

 Text a fotografie označené CC jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• S jedy na věčné časy. PFAS zaplavily celou planetu a nikdy nezmizí
• Moje komfortní zóna je v labu, říká neurovědkyně Monika Kubísková
• Reprodukční odysea aneb Jak chytit nejkvalitnější spermii
• Plísně jsou vděčné téma, nikoho nenechají chladným, říká mykolog
• Breberky mě fascinovaly odmala, říká mikrobiolog Michal Kraus
• Učíme se, vybavujeme si a zapomínáme. Co dokáže paměť a jak ji přelstít?
• Nádorové buňky jako zlodějky. Jak posílit imunitní systém, aby na ně vyzrál?
• Nová sloučenina chrání kostní buňky, může pomoci pacientům s cukrovkou
• Růst listů, kořenů, kvetení i rozmnožování aneb Za vším hledej hormon
• Řekni mi to vůní. Pachová komunikace řídí životy zvířat i lidí