Příběhy z elektronového mikroskopu 5: Hlavně nešlápnout vedle, aneb něco o jedu trnuchy

Aleš Buček, Petr Jan Juračka

Publikováno v časopise Živa (3/2012: 133 - 134). PDF.

Paryby z čeledi trnuchovití (Dasyatidae) si osvojily účinnou kombinaci pasivní obrany v podobě splynutí se dnem moří, jezer a řek a aktivní obrany, která spočívá ve šlehnutí bičovitým ocasem opatřeným jedovým trnem. A právě jeden případ aktivní obrany z pobřeží západní Afriky a k tomu blízké setkání s trnuchou v pražské zoologické zahradě popíšeme v následujícím článku.  Čeleď trnuchovití patří do nadřádu rejnoků (Batoidea) a čítá přibližně 70 druhů v 7 rodech. Společně se sesterskou čeledí Potamotrygonidae, která zahrnuje výhradně sladkovodní neotropické druhy, disponují tyto paryby až na jedinou výjimku (tou je Urogymnus asperrimus) obranným jedovým trnem. Zástupci obou skupin jsou rozšířeni od tropického do mírného pásu a svým diskovitým dorzoventrálně zploštělým tělem o rozpětí 20 cm až 2 m jsou přizpůsobeni k životu u dna mořských pobřeží a kontinentálních šelfů přes brakické vody až po jezera a řeky. Živí se měkkýši, korýši nebo drobnými rybami a jsou převážně vejcoživorodí. 
 

Porosty mangrovů u ostrova Bolama v souostroví Bijagós, Guinea–Bissau. První autor článku šlápl vedle jen několik okamžiků po vzniku této fotografie. 

VYPRÁVÍ ALEŠ

Když jsem uviděl, co chirurg drží v peanu, byl jsem trochu překvapený. Neurčitý předmět jsem si pod kůží, vedle zahojené rány, nahmatal až po týdnu od návratu ze západoafrické Guiney–Bissau a více než dva týdny od setkání s neznámým živočichem v Atlantském oceánu. Až do poslední chvíle jsem podezříval spíše drobnou harpunku dravého plže homolice (homolicovití – Conidae). Půlcentimetrová rána na nártu, která vypadala, jako bych se jen řízl o kámen, však na svou velikost silně krvácela. Když jsem pak běžel ke břehu, v duchu jsem si rekapituloval, jaká bodavá jedovatá překvapení mohou skrývat kalné vody guinejských mangrovů. Vybavila se mi zejména barvitá líčení sběratelů ulit homolic o účincích jejich jedového koktejlu.

Teď jsem ale před sebou měl ve světle chirurgické lampy více než centimetrový objekt připomínající miniaturu eskymácké kostěné harpuny vybavené po obou stranách desítkou zpětných háčků. I chirurgovi, který se zajímal, jaký předmět má v ráně očekávat (na rentgenu nebylo totiž nic vidět) a jestli má zpětné háčky, jsem popisoval něco podobného hladké jehle s nanejvýše jedním drobným zpětným háčkem. I přes děsivé háčky rána nakonec nepotřebovala šití a díky lokální anestezii mi celý zákrok nepřipadal drastičtější než vytahování třísky. A než mi sestřička uložila trn do vialky s formaldehydem, měl jsem jasno, že se večer půjdu podívat na hrot pod skenovacím elektronovým mikroskopem.

Spoluautor tohoto článku Petr se mnou totiž sdílí nadšení z každé úspěšně překonané krizové situace. A čím je událost neobvyklejší, tím větší nadšení v nás do - káže vzbudit. Již o několik hodin později sedíme v suterénu Přírodovědecké fakulty UK v Praze, trn se pozlacuje v pokovovací komůrce a oba netrpělivě čekáme, až skončí 400 sekund dlouhá pozlacovací sekvence a vzorek tak bude připraven pro skenovací elektronovou mikroskopii. 

Snímek z rastrovacího elektronového mikroskopu zachycuje trn trnuchy – pravděpodobně t. perlové (Dasyatis margarita) – který pochází z nohy prvního autora článku po návratu z Afriky. Původně černobílý obraz byl selektivně obarven dodatečně, růžově zbarvené části představují zbytky tkáně. Pravidelné a početné zpětné háčky drží trn pevně uvnitř rány.

O TRNUŠE

Živočich, který způsobil výše popisované zranění, byl na základě elektronmikroskopického snímku trnu poté určen Frankem J. Schwartzem z univerzity v Severní Karolině jako trnucha perlová (Dasyatis margarita). F. J. Schwartz již publikoval několik prací popisujících tvar a rozměry jedového ostnu trnuch a přišel s hypotézou, že počet zpětných háčků na ostnu odpovídá, lépe než např. velikost ostnu nebo rozměry samotné trnuchy, prostředí obývanému trnuchou. K fotografii trnu napsal: „Pachatelem je Dasyatis margaritella nebo D. margarita. Vzhledem k počtu zpětných háčků na jednotku délky trnu se kloním spíše k druhu D. margarita.“ Trn této středně velké trnuchy (s rozpětím ploutve 65 cm) je 4 cm, nejvýše 4,5 cm dlouhý a nese celkem 50–60 háčků. Poslední poznámka F. J. Schwartze se týkala tepelné nestability proteinových složek jedu a doufáme, že tuto radu nebude třeba v budoucnu využít: „Pokud budete znovu bodnut trnuchou, ponořte zasaženou část těla do nejteplejší vody, kterou snesete. Zmírní to bolest a neutralizuje jed.“

Trnucha Castexova (Potamotrygon castexi) přezdívaná Chlapeček je novou tváří kampaně Seznamte se! zoologické zahrady v Praze.

Jedový orgán, který trnuchy používají výhradně k obraně, se nachází na horní (dorzální) straně u kořene ocasu. Druhy, které mají delší ocas a trn položený dále od kořene, jsou obecně při střetnutí s člověkem nebezpečnější, protože dokáží domnělého predátora bičovitým pohybem ocasu bodnout výrazně efektivněji než druhy s krátkým ocasem nebo trnem u kořene ocasu. Jedový orgán sestává z plochého trnu, na obou hranách opatřeného zpětnými háčky a uzavřeného v kožovité pochvě. Trn tvoří vazodentin (zubovina protkaná cévami) a jeho povrch pokrývá hlenovitý film obsahující jed. Po proniknutí trnu do těla oběti se kožovitá pochva roztrhne a jed se uvolní do rány. Části pochvy i trnu, pokud nejsou vyjmuty, mohou být přetrvávajícím zdrojem jedu a v závislosti na druhu trnuchy způsobit až nekrózu tkáně. Jed okamžitě vyvolává intenzivní lokalizovanou bolest a otok doprovázený systemickými příznaky, jako je slabost, nevolnost, závratě, vzácně srdeční arytmie. Bolest kulminuje asi po jedné hodině od zasažení amůže přetrvat až dva dny. Smrtelné případy jsou vzácné, přestože jen z USA je ročně popsáno až 2 000 případů bodnutí a předpokládá se, že např. v Kolumbii dojde ročně k několika tisícům zranění sladkovodními trnuchami.

Jed je unikátní nejen způsobem vniknutí do rány, ale i tím, že není produkován v izolované jedové žláze, ale v žláznatých buňkách na spodní straně nebo po celém povrchu trnu. Sladkovodní trnuchy, které obývají tropické říční systémy celého světa, disponují obecně toxičtějším jedem způsobujícím nekrózy tkáně. Jed trnuch je nestabilní při vyšší teplotě a obsahuje široké spektrum enzymů s převážně hydrolytickou aktivitou, z nichž mnohé jsou přítomny i v jedu hadů, štírů a pavouků. Jde o fosfolipázy, které štěpí membránové fosfolipidy a způsobují rozklad buněk. Proteázy štěpí nejen proteinové složky pojivové tkáně, jako je kolagen, ale také fibrin a fibrinogen, čímž zamezují srážení krve a usnadňují šíření jedu krevním oběhem. Hyaluronidázy pak štěpí polysacharidovou složku pojivové tkáně, kyselinu hyaluronovou, a tak dále napomáhají šíření jedu. Role 5′ nukleotidáz není zcela popsána ani v hadích toxinech, ale předpokládaný mechanismus účinku zahrnuje zejména uvolnění adenozinu z buněčných nukleotidů – ten se podílí např. na rozšiřování cév a brání uvolňování přenašečů vzruchů z nervových zakončení, což může vést až k paralýze zasaženého organismu. U několika studovaných druhů trnuch byl zjištěn také kardiotoxický a neurotoxický účinek jedu. Kvůli absenci jedové žlázy, z níž by bylo možno jednoduše získat potřebné množství jedu pro analýzu nebo přípravu antiséra, je ale jed trnuch obecně velmi málo prostudován. To je zřejmé i z databáze MEDLINE, kterou spravuje Národní lékařská knihovna v USA. Pod heslem jed trnuch (stingray, poison, dasyatis atd.) poskytuje asi 40 bibliografických referencí, zatímco obdobné zadání hesel týkajících se jedu zmíněných homolic po - skytne 10× více odkazů. 

Druhý z autorů tohoto článku v akváriu pražské zoologické zahrady při setkání s trnuchou. Snímek: Jakub Dobiáš.

VYPRÁVÍ PETR

Když jsme s Alešem v potemnělé atmosféře sklepní laboratoře naší alma mater seděli nad kusem trnuchy z jeho nártu, zažívali jsme potěšení oba. V mém případě však byla radost hlavně z toho, že mě trnucha na rozdíl od Aleše nechala na pokoji – nebylo to ani týden, co jsem měl možnost se s jednou docela zblízka potkat.

Už několik let mám čest občas fotografovat pro Zoologickou zahradu v Praze. A přestože to nikdy neplánujeme, odnáším si vedle fotografií domů zážitky na celý život. U trnuchy tomu nebylo jinak. „Nafotil bys nám prosím v rámci kampaně Seznamte se! trnuchu otorongo?“ čtu si v e-mailu a obratem odpovídám: „Můžu k ní do vody?“ Ani ne za dva týdny stojím v neoprenu, s fotoaparátem ve vodotěsném obalu u společné expozice jihoamerické sladkovodní trnuchy Castexovy (Potamotrygon castexi) zvané otorongo, anakond velkých (Eunectes murinus), želvy dlouhohlávky mexické (Dermatemys mawii) a vrubozubcovitých ryb (Cichlidae). Na po slední chvíli mne chovatel ještě informuje: „Je jedovatý, víš to?“ Odpovídám: „Ale otorongo není tak hrozný ne?“ „Slyšel jsem o amputacích končetin, případně může zabít, ale když ho nebudeš provokovat, tak tě nechá být. Hlavně se nenech podplavat, nesmí se dostat pod tebe.“ Vstupuji s trochou obav do vody. Po diskuzi s profesionálním potápěčem mám na šnorchlu upevněnou prodlužovací hadici s tím, že nesmím na dně bazénu rozmělňovat dýchání – stačí metr hloubky a hrudník člověka se musí při každém nádechu snažit o poznání více než při běžném šnorchlování. Za jakýchkoli jiných okolností je po - užití takto prodlouženého šnorchlu velmi nebezpečné. Vystrkuji z vody ještě hlavu a obracím se na chovatele: „A co anakondy?“ „Ty jsou hodné, jen se nelekej, kdyby najednou vyrazily proti tobě, to je nejspíš kousla želva... jo, ta taky může kousnout tebe, ale kdyby se moc blížila, anebo byl jiný problém, praštím tě na znamení klackem do hlavy, ano?"

A tak jsem tři hodiny fotil v akváriu ve společnosti půlmetrového rejnoka, tří několikametrových anakond a nebezpečně aktivní želvy. Až na fotkách mi ale bylo jasné, že z toho nic nebude. Akvárium není oceán, stačí se lehce pohnout a vodou začnou plavat kousky řas, kvůli nimž jsou snímky nepoužitelné. Nezbylo, než přijít znovu a fotit přes sklo s dvěma blesky řízenými rádiem. Výsledek fotografování uvidíte na billboardech v Praze.