LAUREÁTI NOBELOVY CENY

AXEL HUGO THEODOR THEORELL(1903–1982)

Syn (prostřední ze tří dětí) vojenského chirurga a nadšeného zpěváka Thure Theorella a vynikající pianistky Armidy rozené Billové se narodil v jihošvédském Linköpingu 6. července 1903. Ve věku tří let onemocněl poliomyelitidou s obrnou levé dolní končetiny; šest let nato mu transplantace svalu vrátila chůzi. Během rekonvalescence se naučil hrát na housle, později na státní střední škole v Linköpingu dirigoval studentský orchestr, byl ale také předsedou školního vědeckého spolku; přitom se chtěl stát stavebním inženýrem a na léto 1920 šel do učení ke Švédským drahám.

Po maturitě v roce 1921 však začal studovat medicínu v Královském karolinském lékařsko-chirurgickém institutu ve Stockholmu. V roce 1924 dosáhl bakalářského titulu; tři letní měsíce pak věnoval bakteriologické stáži u Alberta Léona Charlese Calmettea v pařížském Pasteurově ústavu a po návratu do Stockholmu se na podzim 1924 stal asistentem u Einara Hammarstena v Ústavu lékařské chemie Karolinského institutu.

Zde začal svou badatelskou dráhu výzkumem vlivu lipidů na sedimentaci erytrocytů (tu nedlouho předtím – v roce 1918 – v Uppsale objevil švédský fyziolog a patolog Robert Sanno Fahraeus a jiný Švéd, Alf Vilhelm Westergren, vynalezl roku 1924 standardní metodu jejího měření); nyní Theorell prokázal, že lipidy sedimentaci erytrocytů zpomalují. Zabýval se také oddělováním albuminové a globulinové složky krevní plazmy pomocí elektroforézy; získanou zkušenost zužitkoval při pozdějších výzkumech.

V roce 1928 byl jmenován dočasným mimořádným profesorem. V následujících dvou letech sepsal dizertaci o lipidech krevní plazmy, v roce 1930 ji obhájil, byl v Karolinském institutu promován na doktora medicíny, začal tam vyučovat fyziologickou chemii a zároveň pracoval jako lékař. V roce 1931 se oženil se spolužačkou jedné ze svých sester ze stockholmské hudební školy, pianistkou a cembalistkou Elin Margit Elisabeth Aleniusovou, pozdější matkou jeho tří synů a jedné dcery.

Od roku 1931 zkoumal fyzikální a chemické vlastnosti myoglobinu, který v Karolinském institutu objevil Karl Axel Hampus Mörner už v roce 1897; dosud však nebylo jasné, zda a v čem se liší molekula myoglobinu od molekuly hemoglobinu. Theorell extrahoval myoglobin z koňského svalu; v roce 1932 jako první v historii připravil myoglobin v krystalické podobě a určil jeho fyzikální a chemické vlastnosti včetně rychlosti sedimentace, rychlosti difuze, afinity ke kyslíku a vlivu pH na tuto afinitu; posléze porovnáním těchto vlastností s vlastnostmi hemoglobinu prokázal, že myoglobin s hemoglobinem není totožný, a molekulovou hmotnost myoglobinu stanovil poloviční vůči hemoglobinu (později se ukázalo, že je pouze čtvrtinová).

V témže roce byl Theorell jmenován mimořádným profesorem lékařské a fyziologické chemie na Svedbergově ústavu univerzity v Uppsale. Pro následující roky 1933–1935 získal stipendium Rockefellerovy nadace ke studijnímu pobytu v Ústavu buněčné fyziologie Institutu císaře Viléma v Berlíně – Dahlemu. Přednosta ústavu Otto Heinrich Warburg byl nedlouho předtím (1931) poctěn Nobelovou cenou za medicínu, poté co při výzkumu buněčného dýchání objevil roku 1929 oxidoredukční enzym cytochrom. Tento „žlutý ferment“ či „Warburgův dýchací ferment“ se stal předmětem dalšího studia v řadě ústavů, tedy i předmětem badatelského soupeření a sporů o prvenství objevů mezi Warburgovou pracovní skupinou (do níž vstoupil i Theorell) a skupinami stockholmského Hanse von Euler-Chelpina, curyšského Paula Karrera a heidelberského Richarda Kuhna (všichni tři se dříve nebo později dočkali Nobelovy ceny za chemii: Euler-Chelpin 1929, Karrer 1937, Kuhn 1938). V pozadí rivality stály i zájmy farmaceutických firem jako Hoffmann-La Roche, IG Farben, Knoll či Schering; výzkum tak zaměstnal i nejednoho právníka.

V oxidačních enzymech našel Theorell u Warburga, který ho nazval „mistrem výzkumu enzymů“, své celoživotní téma. V letech 1934–1935 v Berlíně i po návratu do Švédska zkoumal z kvasnic izolovaný „žlutý ferment“ cytochrom c; díky nestejné barvitelnosti v něm objevil dvě složky – nebarvitelný bílkovinný apoenzym a barvitelný nebílkovinný (porfyrinový) koenzym podobný riboflavinu a později určený jako flavinmononukleotid. Theorell purifikoval, krystalizoval a reverzibilně rozštěpil cytochrom c v apoenzym a koenzym – bylo to vůbec první úspěšné rozštěpení enzymu v obě hlavní složky. Úlohu koenzymu odhalil Theorell ve vazbě atomu vodíku při oxidaci glukózy.

Po roční práci v Karolinském institutu byl v roce 1936 jmenován profesorem a přednostou Biochemického ústavu Lékařského Nobelova institutu ve Stockholmu, právě zakládaného díky podpoře od Rockefellerovy nadace, a po otevření v roce 1937 jej vedl až do roku 1970; zároveň působil i na univerzitách ve Stockholmu a v Uppsale. Vždy ho zajímala především laboratorní práce, po účasti na výuce neprahl; přesto vychoval mnoho vynikajících badatelů včetně Sune Karla Bergströma (jen pár týdnů chybělo k tomu, aby se dožil udělení Nobelovy ceny tomuto svému žákovi).

V roce 1939 studoval Theorell po tři měsíce biochemii proteinů u Linuse Paulinga na Kalifornském technologickém institutu v americké Pasadeně. Vzápětí však přišla druhá světová válka, která mezinárodní vědeckou spolupráci na několik let ochromila; v podmínkách švédské neutrality ovšem svobodnému výzkumu nic nebránilo. Theorell se věnoval biochemii hemoproteinů, zvláště prostorovým vztahům mezi hemem a proteinovými složkami cytochromu c a submolekulárním mechanismům biologických oxidačně-redučních reakcí. Zkoumal také peroxidáza-katalázovou skupinu hemoproteinových enzymů v jaterních buňkách.

V letech 1946–1947 pracoval v Theorellově stockholmském ústavu Christian de Duve, budoucí laureát Nobelovy ceny za medicínu (1974); v roce 1947 spolu purifikovali a krystalizovali myoglobin z myokardu a z moči dvou bratří zemřelých na paralytickou myoglobinurii. Pro studium hemoproteinů vyvinul Theorell se spolupracovníky experimentální postupy snižující nároky na množství biologického materiálu. Na sklonku 40. minulého století let ve spolupráci s Brittonem Chancem z Pennsylvánské univerzity objasnil jednotlivé kroky alkoholdehydrogenázou katalyzovaného procesu oxidace etanolu v acetaldehyd v jaterních buňkách; pro kinetiku této série reakcí se proto ujal název Theorell-Chanceův mechanismus. Praktickým výtěžkem studia byla i propracovaná metodika citlivých testů na obsah alkoholu v krvi.

Nobelova cena byla Theorellovi udělena v roce 1955 „za jeho objevy týkající se povahy a způsobu účinku oxidačních enzymů“. Uváděcí projev měl laureátův první představený z Karolinského institutu profesor Einar Hammarsten; poté jeho žák ve své přednášce vystihl konečný cíl enzymového výzkumu jako „vyplňování zející propasti mezi biochemií a morfologií“.

V 60. a 70. letech pracoval Theorell ve vysokých funkcích Wenner-Grenovy nadace a Wenner-Grenova střediska ve Stockholmu, spravujícího ubytovací a konferenční zařízení pro hostující badatele. Když v roce 1970 odcházel z Lékařského Nobelova institutu na odpočinek, uspořádalo Wenner-Grenovo středisko na jeho počest sympozium o struktuře a funkci oxidačně-redukčních enzymů. Po mozkové cévní příhodě v roce 1974 se Theorellovo zdraví zhoršovalo; o dva roky později své funkce ve Wenner-Grenově nadaci i středisku složil.

Čestný člen a někdejší předseda Švédské společnosti lékařů a chirurgů, člen Královské švédské akademie věd, Švédské akademie technických věd, Asociace švédských chemiků, Švédské společnosti pro lékařský výzkum, Švédské hudební akademie, Mezinárodní biochemické unie, Královské společnosti v Londýně, dánské, norské a americké akademie umění a věd, Americké filozofické společnosti, Švédské královské hudební akademie, dlouholetý předseda Stockholmské filharmonické společnosti, nositel curyšské univerzitní medaile Paula Karrera za chemii, Scheeleho medaile Odborného sdružení německých farmaceutů, medaile Biochemické společnosti v Londýně a medaile ke 150. výročí Karolinského institutu, čestný doktor pařížské Sorbonny, Svobodné univerzity v Bruselu, univerzity v Lovani, Kentucky, Pennsylvánské i Michiganské a nositel Nobelovy ceny za medicínu zemřel 15. srpna 1982 ve věku 79 let na ostrově Ljusterö u Stockholmu.

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

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