Znajdź zawartość

O ultradźwiękach w roli męskiego środka antykoncepcyjnego myślano już 40 lat temu. Naukowców, którzy ostatnio analizowali tamte badania, interesowało, jakie rezultaty można uzyskać za pomocą współczesnego sprzętu. Okazało się, że w czasie eksperymentów na szczurach liczebność plemników spadła do takiego stopnia, że u ludzi wiązałoby się to z niepłodnością (Reproductive Biology and Endocrinology). Pracami zespołu ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Karoliny Północnej kierował dr James Tsuruta. Zauważono, że zabieg polegający na wielokrotnym obwiedzeniu jąder głowicą USG - zastosowano ultradźwięki o częstotliwości 3 MHz - eliminuje większość gamet. Najlepsze rezultaty osiągano przy dwóch 15-minutowych sesjach, które wykonywano w odstępie 2 dni. Skórę pokrywano roztworem soli fizjologicznej, spełniającej rolę przewodnika ultradźwięków, a jądra rozgrzewano do temperatury 37 st. Celsjusza. Wskaźnik liczebności plemników spadał wtedy do zera (na tył najądrza przypadały 3 mln ruchliwych plemników). Tsuruta wyjaśnia, że Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) za oligospermię, czyli zbyt niską liczbę plemników w nasieniu, uznaje wartości niższe niż 15 mln plemników na mililitr. Choć taka metoda antykoncepcyjna byłaby niewątpliwie tania, w ramach przyszłych badań trzeba jeszcze określić, jak długo efekt potraktowania ultradźwiękami się utrzymuje i czy wielokrotne powtarzanie zabiegu jest bezpieczne.

Otyłe samce myszy mają potomstwo z zaburzeniami metabolicznymi, ponieważ wysokotłuszczowa dieta wywołuje zmiany epigenetyczne w plemnikach. Wcześniej sądzono, że tego typu zjawiska nie mają wpływu na młode, bo przed i po zapłodnieniu dochodzi do "przepakowania" zawartości jądra komórkowego. Maria Ohlsson Teague i Michelle Lane z Uniwersytetu w Adelajdzie w Australii wykazały, że myszy, którym podawano niezdrową karmę, miały potomstwo podatne na insulinooporność. Oznacza to, że w pewnych regionach plemników zmiany epigenetyczne najwyraźniej się utrzymują. W ramach pogłębionych badań zidentyfikowano 21 miRNA (jednoniciowych cząsteczek RNA regulujących włączanie i wyłączanie genów), których ekspresja była inna w plemnikach gryzoni jedzących wysokotłuszczową i zdrową karmę. Panie posłużyły się bazą danych znanych miRNA i dzięki temu opisały możliwy wpływ zaobserwowanych zmian. Na samym początku uplasowały się rozwój embrionu i plemników oraz zaburzenia metaboliczne. Teague uważa, że duża ilość tłuszczu wokół jąder zmienia warunki i sprzyja zmianom epigenetycznym.

Podobnie jak żeńska, płeć męska nie jest czymś wykształconym raz na zawsze, badania naukowców z University of Minnesota wykazały bowiem, że trzeba ją podtrzymywać przez całe życie. Zespół doktorów Davida Zarkowera i Vivian Bardwell odkrył, że usunięcie męskiego genu rozwojowego Dmrt1 sprawia, że komórki w mysich jądrach stają się komórkami żeńskimi (Nature). Od dawna naukowcy zakładali, że kiedy decyzja o płci zostaje podjęta na etapie embrionu [u ssaków decydują o tym chromosomy płciowe X i Y, które determinują rozwój jąder u osobników XY oraz jajników u osobników XX], jest ona ostateczna. Teraz odkryliśmy, że kiedy Dmrt1 znika z jąder myszy – nawet dorosłych – wiele komórek męskich przekształca się w żeńskie i jądra zaczynają przypominać jajniki – wyjaśnia Zarkower. Wcześniej do analogicznego odkrycia doszło po usunięciu z jajników genu Foxl2. Wtedy z kolei żeńskie komórki stały się komórkami męskimi, a jajniki upodobniły się do jąder. Wg zespołu z University of Minnesota, oznacza to, że obie płcie muszą aktywnie podtrzymywać pierwotną decyzję podjętą w czasie życia płodowego. Ten nowy pogląd niesie ze sobą ważne skutki dla naszego rozumienia reprogramowania komórek, by uzyskały określoną tożsamość i może rzucić nieco światła na źródła ludzkich zaburzeń różnicowania płci o typie odwrócenia płci – podkreśla dr Susan Haynes, która opiniuje prośby o dofinansowanie badań nad biologią rozwojową w ramach Narodowych Instytutów Zdrowia. Odkrycia Zarkowera i Bardwell sugerują, że niektóre zaburzenia różnicowania płci o typie odwrócenia płci nie muszą być wynikiem błędów w oryginalnej determinacji płci, lecz mogą powstawać wskutek zaburzenia w jej podtrzymywaniu na późniejszych etapach rozwoju płodowego. Ponieważ DMRT1 (ludzki odpowiednik mysiego Dmrt1) powiązano z nowotworami gonad, niewykluczone, że opisane badania pozwolą wyjaśnić, jak rozwijają się takie raki jąder.

Ciemne jądra chronią ptaki przed mutacjami plemników (Journal of Evolutionary Biology). Zespół Ismaela Galvána z Université Paris-Sud 11 badał melaninę, której ludzka skóra zawdzięcza swoją barwę. Okazało się, że można ją znaleźć nie tylko tutaj, ale również w jądrach wielu gatunków kręgowców. Melanina występuje głównie w powłoce wspólnej zwierząt (układzie narządów osłonowych pokrywających całe ciało kręgowców; są to skóra oraz jej przydatki, np. gruczoły czy włosy), ale pojawia się też w kilku tkankach pozaskórnych. Francuzi podejrzewali, że skoro pigment jest przeciwutleniaczem, sprawdziłby się jako substancja chroniąca spermę/płciowe komórki macierzyste przed stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami DNA. Naukowcy badali 134 gatunki ptaków. Przyglądali się wskaźnikowi mutacji, a konkretnie substytucji, czyli zamiany jednej pary zasad na inną w cytochromie b mitochondriów, które natura wyposażyła we własne DNA (mtDNA) i które odpowiadają za procesy oddchania na poziomie komórkowym (w łańcuchu oddechowym energia jest pozyskiwana podczas etapowego przenoszenia elektronów na końcowy akceptor tlen). Plemniki potrzebują dużych ilości tlenu, dlatego mutacje w mitochondriach stanowią realne zagrożenie dla ich żywotności i reprodukcji. Okazało się, że u 42 gatunków ptaków z ciemniejszymi jądrami, np. u sów czy drozdowatych, wskaźnik mutacji mitochondrialnych był niższy. Melanina najczęściej uwidaczniała się w jądrach w okresie godowym. Poza tym nie zauważono związku między zakresem zaciemnienia upierzenia a zaciemnieniem jąder. Wyniki są tym bardziej interesujące, że melanina występuje u wszystkich organizmów: od bakterii po ssaki. Gdyby melanina rzeczywiście chroniła DNA mitochondriów przed szkodliwym działaniem reaktywnych form tlenu, powstaje uzasadnione pytanie, czemu nie u wszystkich zwierząt rozwinęło się ciemne zabarwienie jąder. Francuzi dywagują, że powodem może być koszt wytworzenia pigmentu. "Co sugeruje, że zwierzęta, które zaciemniają swoje jądra, postępują tak, ponieważ potrzebują tego ze względu na [historycznie] wysoki wskaźnik mutacji [w mitochondrialnym genomie].

Naukowcy z Uniwersytetów w Derby i Cambridge odkryli przedstawiciela rodziny pasikonikowatych, u którego jądra stanowią 14% masy ciała. To prawdziwy rekordzista, żadne inne zwierzę na świecie nie może się bowiem poszczycić tak dużymi jądrami w stosunku do swojej wagi (Biology Letters). Brytyjczycy ustalili, że podczas spółkowania owady wydzielają niewielką ilość spermy. Oznacza to, że ogromne jądra pozwalają na współżycie z większą liczbą samic, a nie produkowanie w ramach konkurencji z innymi samcami sporych ilości spermy przy każdym stosunku. Na początku zespół Vaheda zmierzył jądra u 21 gatunków pasikonikowatych. Różnice w rozmiarach były spore, ale jeden z gatunków - Platycleis affinis – pokonał poprzedniego rekordzistę w dziedzinie jąder proporcjonalnie największych w stosunku do gabarytów ciała (gatunek muszki owocowej Drosophila bifurca z wynikiem "zaledwie" 10,6%). Gdyby u ludzi stosunki wagowe miały być takie same, jądra osiągałyby masę 5 kg każde. Nie mogliśmy uwierzyć, że są aż tak duże; jądra wydawały się zajmować całą jamę brzuszną. [Nic dziwnego], że byliśmy zainteresowani, czemu się tak dzieje. Zazwyczaj wielkość jąder ma związek z rozrodczym zachowaniem samicy, czyli tym, czy ma wielu partnerów. Taką zależność wykryto u różnych gatunków ryb, ptaków, owadów i ssaków. Ze strony samca w grę mogą wchodzić dwie strategie: kopulowanie z większą liczbą samic lub produkowanie większej ilości spermy. W przypadku P. affinis to pierwsze, a jest o co walczyć, ponieważ w ciągu swojego 2-miesięcznego dorosłego życia samice spółkują nawet z 23 partnerami. Okazało się bowiem, że samce z większymi jądrami produkują de facto mniejsze ilości ejakulatu. [uprawdopodobnia to hipotezę], że chodzi raczej o liczbę różnych samic, które można zapłodnić, a nie o zapewnienie sobie większego sukcesu reprodukcyjnego w przypadku jednej samicy [tak dzieje się np. u ssaków, które wytwarzając dużo spermy z większych jąder, maksymalizują w ten sposób szanse zostania ojcami potomstwa wybranki]. Dr Vahed podkreśla, że tego typu badania przełamują tendencję do myślenia o wszystkich zwierzętach ze ssaczego punktu widzenia. Nie powinniśmy oczekiwać, że te same reguły i sytuacje odnoszą się do wszystkich gatunków; w grę może przecież wchodzić scenariusz albo-albo.

Badacze z Instytutu Pasteura i Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego zidentyfikowali gen, którego defektami można wyjaśnić niewielki odsetek przypadków męskiej niepłodności o nieznanej dotąd przyczynie. Mutacje, które opisano na łamach pisma American Journal of Human Genetics, dotyczą genu NR5A1. Męska niepłodność występuje częściej w niektórych rodzinach, przez co naukowcy zaczęli przypuszczać, że istnieje genetyczne podłoże zaburzenia (dotąd znaleziono zaledwie parę mutacji, które mogłyby do niego prowadzić). Francusko-brytyjski zespół skupił się na genie wpływającym na rozwój płciowy zarówno mężczyzn, jak i kobiet. Wiedziano, że jego defekt prowadzi do nieprawidłowego rozwoju jąder i jajników. Teraz okazało się, że nawet gdy nie widać fizycznych anomalii, zmutowany gen upośledza zdolność wytwarzania plemników. W ramach studium przyglądano się genowi NR5A1 u zdrowych na pierwszy rzut oka mężczyzn, którzy jednak z nieznanych powodów nie byli w stanie produkować nasienia. W badanej grupie mutacje wykryto u zaledwie 7 panów. Pogłębiona analiza wykazała, że mieli oni zmieniony poziom hormonów płciowych, a u jednego ochotnika zlokalizowano niewielkie nieprawidłowości w strukturze komórkowej jąder. Uważamy, że u ok. 4% mężczyzn z niewytłumaczalną inaczej niezdolnością do wytwarzania spermy występują mutacje genu NR5A1. NR5A1 wyjaśnia tylko drobny ułamek wszystkich przypadków niepłodności, ale androlodzy liczą na podobne odkrycia w przyszłości. Dr Allan Pacey z Uniwersytetu w Sheffield podkreśla, że proces wytwarzania plemników jest złożony, co może oznaczać zaangażowanie wielu genów (a im bardziej skomplikowany dany proces, tym bardziej prawdopodobne, że coś zawiedzie na którymś z jego etapów).

Naukowcy zaczynają testy, podczas których ocenią i dopracują skuteczność oraz bezpieczeństwo impulsu ultradźwiękowego jako metody antykoncepcyjnej dla mężczyzn. Zespół z Uniwersytetu Północnej Karoliny pracuje pod przewodnictwem doktora Jamesa Tsuruty. Akademicy wyjaśniają, że po przepuszczeniu przez jądra strumienia ultradźwięków na pół roku ustaje produkcja plemników. Po pozbyciu się wyprodukowanych wcześniej komórek rozrodczych mężczyzna staje się więc czasowo niepłodny. Metoda zapewnia dużą skuteczność już po jednym zabiegu, poza tym jest tania i nie wymaga zażywania hormonów. Amerykanie dostali grant (Grand Challenges Exploration Grant) od Fundacji Billa i Melindy Gatesów w wysokości 100 tysięcy dolarów. Uważają, że dzięki temu uda im się przyspieszyć prace. Naszym długoterminowym celem jest wykorzystanie [do kontroli urodzeń] ultradźwięków generowanych przez urządzenia terapeutycznie powszechnie stosowane w ośrodkach sportowych czy klinikach fizjoterapii [...]. Poza Tsurutą nad ultradźwiękową antykoncepcją pracuje dr Paul Dayton. Ten pierwszy zaznacza, że wcześniejsze finansowe wsparcie Parsemus Foundation było kluczowe dla utworzenia zespołu badającego wpływ ultradźwięków na jądra.

Jeśli chcesz spłodzić dziecko, zajmij się tym przed wyjazdem na wakacje na słoneczną Ibizę. Australijscy naukowcy z Bourn Hall Clinic w Cambridgeshire przestrzegają, że zbyt długie opalanie się w dopasowanych kąpielówkach zmniejsza liczbę plemników w spermie i skraca czas ich przeżycia. Inni eksperci mają co do tego wątpliwości. Podkreślają, że jeśli tak rzeczywiście jest, ludzie z gorących stref klimatycznych powinni mieć duże problemy z rozmnażaniem się. Zwracają jednak uwagę na możliwość uszkodzenia DNA męskich gamet wskutek przegrzania moszny. Dla wielu par wyjazd na wakacje to szansa na całkowite zrelaksowanie się, a to z pewnością zwiększa szanse poczęcia dziecka. Z drugiej jednak strony plemniki dojrzewają przez 8 tygodni i w tym okresie są niezwykle wrażliwe na zmiany temperatury. Budowa i umiejscowienie jąder umożliwiają chłodzenie, dlatego zamykanie ich ciasnej bieliźnie, np. kąpielówkach, i podgrzewanie to krok wbrew naturze. Dr Thomas Mathews, dyrektor medyczny Bourn Hall, podkreśla, że wśród zgłaszających się do placówki pacjentów można zaobserwować efekt pór roku. Na pierwszej wizycie sperma ma prawidłowe parametry, a na drugiej, za pół roku, liczebność plemników okazuje się mniejsza. Mathews podkreśla, że od dawna wiadomo, iż wystawianie przez dłuższy czas jąder na oddziaływanie wysokich temperatur prowadzi do spadku liczebności plemników. W latach 50. zwyczaj regularnego kąpania się w gorącej wodzie uważano za zgubny. Australijczycy zaobserwowali, że podgrzanie jąder u zwierząt skutkowało śmiercią komórek płciowych, co jest równoznaczne ze spadkiem liczby plemników w spermie. Te plemniki, którym udawało się przeżyć, były natomiast mniej mobilne, a więc w mniejszym stopniu zdolne do zapładniania.