Škodlivé látky v ovzduší způsobují neefektivní pohyb spermií

Dlouhodobá studie o městských strážnících zkoumá, jaký vliv má znečištěné ovzduší na jejich zdraví. Zvýšená koncentrace škodlivin působí negativně na některé geny i pohyb spermií. O zjištěních se mluvilo na webináři Zdravé stárnutí v průmyslovém prostředí, který pořádala Komise pro životní prostředí AV ČR.

Znečištěný vzduch má významně negativní vliv na zdraví lidí – to je všeobecně známá skutečnost. Badatelé z Ústavu experimentální medicíny AV ČR i dalších vědeckých institutů v Česku se dlouhodobě zabývají sledováním nejrizikovějších lokalit, mezi něž u nás bezesporu patří Ostravsko coby jedno z nejvíce znečištěných míst v celé Evropské unii.

Do rozsáhlé studie, v níž je zajímala dědičná informace v krvi a spermiích, si vybrali určitou skupinu lidí – městské strážníky, a to z Ostravy, Českých Budějovic a Prahy. Nyní představili dílčí závěry týkající se odlišné metylace DNA. „Tento proces zabraňuje jistým genům v aktivitě, přičemž hlavním smyslem je udržení jejich stability,“ vysvětluje Kateřina Hoňková z Ústavu experimentální medicíny AV ČR. Jedná se o mechanismus ovlivňující, jak se určitá DNA ve skutečnosti projeví. Zásadní roli přitom hrají faktory, jako jsou psychický stav, užívání léků, strava, pohyb, nemoci nebo právě i kvalita životního prostředí.

Ochrana před poškozením
Z metylace DNA lze předpovídat takzvaný epigenetický věk, který se může lišit od kalendářního. Na epigenetický věk má vliv životní styl, strava, fyzická aktivita a genetické predispozice. Dá se použít pro odhad délky života a míry rizika některých onemocnění. „Metylace DNA může být velmi přesnou metodou, jak epigenetický věk měřit,“ říká Kateřina Hoňková. Podle jejích slov měli v předběžných zjištěních všichni sledovaní strážníci – jak z Ostravy, tak z Českých Budějovic a Prahy – v průměru o 11 až 13 let vyšší epigenetický věk než chronologický.

Faktory, které ovlivňují expresi DNA 

Kde se však mezi strážníky z jednotlivých měst našly rozdíly, bylo chování konkrétních genů. U ostravských vědci zjistili zvýšenou aktivitu genu XRCC5, který kóduje protein s opravnou funkcí. Považují to za pozitivní mechanismus, který tyto muže chrání před poškozením DNA. Intenzivnější aktivita zmíněného genu se projevila rovněž u strážníků z Ostravy, kteří byli zkoumáni už před 11 lety v dřívější studii.

Mezi další významná zjištění u ostravských městských policistů patří identifikace devíti míst na genomu, která regulují aktivitu genu NR4A2. V tomto případě je účinek spíše negativní. Příslušný gen může být odpovědný za zvýšené riziko autoimunitních či neurodegenerativních onemocnění. Kateřina Hoňková upozorňuje, že dosud získané výsledky jsou prozatím předběžné a vědci je ještě detailněji prozkoumají.

Ožívají na jaře
Titíž městští strážníci posloužili i v další větvi výzkumu. V něm odborníci sledovali, jaký dopad má znečištěné ovzduší na kvalitu spermií zdravých nekuřáků, potažmo na jejich plodnost.

Pokud muž přichází často do kontaktu s těžkými kovy, jako jsou olovo nebo rtuť, organickými rozpouštědly (toluen, benzen, aceton a další) nebo pesticidy, může to nepříznivě ovlivnit jeho spermie. Znečištění v Ostravě mají na svědomí tradiční ocelárny a koksovny, lokální vytápění, doprava a rovněž vzduch, který sem vane z průmyslových oblastí v Polsku. Ke zdravotním rizikům nejvíc přispívají polétavý prach, benzen a benzo[a]pyren.  

Počítačová analýza měří pohyb spermie. První dva snímky vlevo nahoře ukazují progresivní spermie. Na prostřední fotografii se pohybuje méně efektivně. Na čtvrtém snímku se spermie sice pohybuje, ale téměř se nehne z místa. Pátý obrázek ukazuje nepohyblivou mužskou pohlavní buňku.

Pracovníky městské policie badatelé vybrali kvůli tomu, že se často pohybují venku po městě. Vyšetření proběhlo na jaře a na podzim, což mělo svůj důvod. „Řada živočichů se vyznačuje sezonním reprodukčním cyklem. Dřív se předpokládalo, že u lidí nic takového neexistuje, ale není to pravda. I u mužů se vyskytuje kvalita spermií podle sezony,“ podotýká Jiří Rubeš z brněnského Výzkumného ústavu veterinárního lékařství. Na jaře dochází k výrazné sezonní stimulaci produkce i větší hybnosti. Oproti tomu na podzim je pohyblivých spermií až o 20 procent méně. A to bez ohledu na míru znečištění životního prostředí.

Vědci však u strážníků v Ostravě zjistili určitý paradox. Přestože se na jaře spermie pohybují čileji, jejich trajektorie je méně efektivní než na podzim. Příčinou nesourodého pohybu je benzo[a]pyren, který se v ovzduší vyskytuje nejvíc v zimě. Spermie, jež vědci odebrali v březnu, se vyvíjely v lednu a únoru. Zrání spermie neboli spermatogeneze je složitý a křehký proces, který probíhá 75 dní. Právě tak dlouho trvá, než se ze zárodečné buňky vyvine do své zralosti.

Znečištění způsobuje také poruchu integrity jaderné DNA, tolik důležité pro expresi samčího genomu. Zatím nelze při umělém oplodnění vybírat spermie s bezvadnou genetickou informací. Aby to vědci zjistili, musí totiž pohlavní buňku usmrtit.  

Badatelé své závěry prezentovali na online semináři o kvalitě vzduchu, který se konal symbolicky na Den Země, ve čtvrtek 22. dubna 2021. Zaměřil se především na Moravskoslezský kraj. Setkání uváděl Radim Šrám, předseda Komise pro životní prostředí AV ČR, která ve spolupráci s Ostravskou univerzitou setkání uspořádala.

O kvalitě vzduchu a jeho měření jsme psali v časopise A / Věda a výzkum.

Text: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock; Ústav experimentální medicíny AV ČR; Výzkumný ústav veterinárního lékařství

Text je uvolněn pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• Jak se mozek zotavuje po mrtvici? Odpovědi přináší studie českých vědců
• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk
• Prodělali jste černý kašel? Přihlaste se do unikátní studie českých odborníků
• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk