Spermie na cestě za vajíčkem chrání sirovodíkové brnění

Část vědeckého týmu, která se podílela na studii, zleva: Jiří Moravec, Hedvika Řimnáčová, Jan Nevoral, Šárka Prokešová, Tereza Fenclová a Václav Rúčka. Foto: Libor Kočí.

Když se řekne sirovodík (H2S), možná se vám ihned vybaví říkanka „há dvě es, smrdí jako pes“. Sirovodík, správněji sulfan, ostře páchne po zkažených vejcích a jedovatostí předčí cyankáli – kyanid draselný. „Ačkoli je sulfan ve větších koncentracích prudce jedovatý, organismy si tento plyn v malém množství vyrábí ve svých buňkách, kde plní nejrůznější funkce, především signalizační – slouží jako rychlý posel při předávání informací mezi buňkami,“ vysvětluje Jan Nevoral z Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Plzni a z plzeňského Biomedicínského centra. „Nyní se nám se španělskými kolegy podařilo prokázat, že sulfan mimo jiné chrání spermie savců, včetně člověka, před vážným poškozením a hraje tak významnou roli v plodnosti,“ říká vědec, který již v minulosti popsal vliv sirovodíku na zrání vajíček.

Mikroskopický snímek myších spermií, na kterých je zeleně zobrazeno sirovodíkové brnění.

Chtěli jsme vědět proč

„Když jsme s výzkumem vlivu sulfanu na spermie začínali, existovaly již studie, které mu přičítaly pozitivní vliv na spermie. Nicméně my jsme se nechtěli smířit s faktem, že když se ke spermiím do kultivačního média přidá ‚tak akorát sulfanu‘, že zvýší jejich životaschopnost a spermie se lépe a déle mrskají,“ popisuje Hedvika Řimnáčová, první autorka studie publikované v Scientific Reports.

„My jsme chtěli vědět proč. A proč pomáhá přidat zrovna sulfan. V té době se nevědělo, že spermie si sulfan samy produkují, a co víc, že sulfan modifikuje, takzvaně persulfiduje, jejich proteiny a tím je chrání.“  Než se totiž spermie dostane k vajíčku, musí urazit dlouhou pouť samičím pohlavním traktem. Na této cestě tráví i několik dní, a přitom čelí mnoha nepříznivým vlivům včetně působení silně reaktivních volných radikálů. Ty se nacházejí v okolním prostředí, ale vznikají i v samotné spermii jako zplodiny intenzivního metabolismu při produkci energie potřebné k jejímu pohybu. Volné radikály mohou vážně poškodit bílkovinné molekuly a narušit životně důležité pochody ve spermii a tím také její schopnost oplodnit vajíčko.

„Proto si spermie vyrábí sulfan, který se váže na specifická ‚zranitelná‘ místa bílkovin ve spermiích a tím je chrání před poškozením. Tuto ochranu, jakési brnění, spermie získávají již během vývoje ve varleti. Na cestu pohlavním traktem samice tak vstupují náležitě vybaveny,“ přirovnává Hedvika Řimnáčová, která na výzkumu pracovala v rámci programu Cotutelle – doktorátu pod dvojím vedením. Roli sulfanu na mužskou plodnost zkoumala pod vedením Jana Nevorala a přední španělské odbornice Olgy García-Álvarez z Universidad de Castilla-La Mancha.

Mikroskopický snímek průřezu myšího varlete, kde je červeně zobrazen jeden ze tří enzymů, zodpovědný za produkci sulfanu.

Pomoc při umělém oplodnění

„O fyziologii spermií a obecně o oplození stále víme poměrně málo. Naše výsledky přinášejí zajímavý střípek skládačky a potenciálně i zajímavý diagnostický či terapeutický nástroj, jak jednoduše zvýšit kvalitu spermií při asistované reprodukci či v nejrůznějších biotechnologických postupech plemenitby hospodářských zvířat,“ vysvětluje Nevoral. Protektivní vliv sulfanu potvrdili u spermií mužů, myšáků a kanců, z čehož česko-španělský tým usuzuje, že se jedná o fenomén obecně platný u savců.

Poptávka po službách asistované reprodukce každoročně stoupá a každý neúspěšný cyklus umělého oplodnění je obrovskou zátěží – na ženské tělo, na psychiku páru, ale i finančně. Na zvýšení úspěšnosti se proto vynakládá obrovské úsilí. Samotný průběh asistované reprodukce zahrnuje mnoho nepřirozených kroků, které jsou pro spermie zatěžující a snadno je mohou poškodit. „Externím dodáním sulfanu během umělého oplodnění bychom mohli jednoduše zvýšit ochranu spermií a tím ve výsledku i úspěšnost oplození,“ dodává vedoucí Laboratoře reprodukční medicíny, jež ve výzkumu plánuje pokračovat a přenést ho do praxe.

Co jste o mužské (ne)plodnosti možná nevěděli:

• Spermie tvoří asi jen pět až deset procent ejakulátu, zbytek tvoří takzvaná semenná plazma, která poskytuje vhodné prostředí pro přežití. Ke smíchání dochází až těsně před ejakulací.

• Průměrná délka života spermií v ženském těle je zhruba 3,5 dne. Často ale mohou přežít a oplodnit vajíčko i po pěti až sedmi dnech od pohlavního styku.

• Neplatí, že vyhrává nejrychlejší. Vajíčko si vybírá, která spermie bude ta „úspěšná“.

• Kvalita spermií v čase velmi kolísá – negativně působí stres, únava, kouření, zahřívání varlat, jiná fyzická onemocnění či užívání některých léků. Naopak zdravým životním stylem lze kvalitu spermií zlepšit.

• Poškozené spermie se vyskytují v každém ejakulátu a abnormální spermie tvoří dokonce většinu celé populace i u zdravých jedinců, v přirozeném oplodnění ale nemají v konkurenci zdravých spermií šanci na úspěch.

• I mužům tikají biologické hodiny. Věková hranice, kdy dochází k poklesu kvality spermií, se uvádí 40–45 let.

• Neplodnost (definovaná jako roční neúspěšná snaha o početí) celosvětově postihuje zhruba 15 procent párů. V 90 procentech umí pomoci lékaři.

• Příčiny neplodnosti jsou na straně mužů a žen vyrovnané. Zhruba v deseti procentech je důvod neplodnosti nejasný.

• Příčinou mužské neplodnosti je v 90 procentech malé množství spermií nebo jejich nízká kvalita.

• V roce 2019 bylo v Česku provedeno téměř 47 tisíc cyklů asistované reprodukce (započítávají se i cizinky, které do ČR přijíždí za tímto účelem).

• „Ze zkumavky“ se v Česku ročně narodí přes dva tisíce dětí.

Autor: Pavla Hubálková

Foto: Libor Kočí, archiv Jana Nevorala

Článek vyšel v on-line magazínu Univerzity Karlovy Forum.