Podle výzkumu, který bude zveřejněn tento týden, jsou spermatické buňky podobně jako lososi cestující proti proudu za třením extrémně efektivní při plavání proti proudu.

Objev, který vědci z MIT a Cambridge University zveřejní v časopise eLife, nám může pomoci pochopit, jak některé spermie překonávají tak dlouhé vzdálenosti a obtížný terén, aby dosáhly vajíčka a oplodnily ho.

Ze stovek milionů spermatických buněk, které se vydají na cestu vzhůru vejcovody, dosáhne svého cíle jen několik vytrvalých cestovatelů. Nejenže musí plavat správným směrem na vzdálenost, která je zhruba tisícinásobkem jejich vlastní délky, ale navíc jsou po cestě vystaveny různým chemikáliím a proudům.

Víme sice, že spermatické buňky mohou „cítit“ chemikálie vylučované vajíčkem, jakmile se k němu dostanou velmi blízko, ale to nevysvětluje, jak se po většinu své cesty orientují, říká Jörn Dunkel, odborný asistent matematiky na MIT a člen výzkumného týmu.

„Chtěli jsme zjistit, které fyzikální mechanismy by mohly být zodpovědné za navigaci,“ říká Dunkel, který výzkum prováděl společně s Vasilijem Kantslerem ze Skolkovského institutu vědy a technologie a Univerzity ve Warwicku (a v současné době hostuje na MIT); Raymondem E. Goldsteinem z Cambridge a Martynem Blayneyem z Bourn Hall Clinic ve Velké Británii.K. „Když si vzpomenete například na lososy, ti dokáží plavat proti proudu, a otázkou bylo, zda lze něco podobného skutečně potvrdit i u lidských spermatických buněk.“

Mikrokanály místo vejcovodů

Pozorování spermatických buněk plavajících v samotném lidském těle však není snadný úkol. Ve snaze pochopit, čeho jsou buňky schopny, proto vědci místo toho sestrojili řadu umělých mikrokanálků různých velikostí a tvarů, do kterých vložili spermie. Poté byli schopni měnit průtok tekutiny trubicemi a zkoumat, jak buňky reagují na různé rychlosti proudu.

Zjistili, že při určitých rychlostech proudění jsou spermie schopny velmi efektivně plavat proti proudu. „Zjistili jsme, že pokud vytvoříte správné rychlosti proudění, můžete je pozorovat, jak plavou proti proudu po dobu několika minut,“ říká Dunkel. „Tento mechanismus je velmi robustní.“

Výzkumníky navíc překvapilo, že spermie neplavou proti proudu přímočaře, ale spirálovitě, podél stěn kanálu. Podle Dunkela spermie reagují na rozdíl v rychlosti proudu u stěn komůrky – kde je tekutina přitahována k povrchu, a je tedy nejpomalejší – a ve volně proudícím středu trubice.

Pokud se biologům podaří pozorovat podobné rychlosti proudění tekutiny ve vejcovodu, mohlo by to pomoci potvrdit, zda spermie skutečně využívají tento mechanismus k navigaci v těle, říká.

Možný pokrok v umělém oplodnění

Nejenže by to zlepšilo naše chápání lidské reprodukce, ale mohlo by to také jednoho dne umožnit navrhnout nové diagnostické nástroje a účinnější techniky umělého oplodnění, tvrdí vědci. Odborníci na reprodukci by mohli odebrat vzorky spermií a uměle obnovit podmínky v těle, aby identifikovali buňky, které jsou nejlepšími plavci, ve snaze předvybrat ty, které mají největší šanci na úspěch, říká Dunkel.

Výzkumníci mohou také experimentovat s různou viskozitou tekutiny v mikrokanálech, aby zjistili, které vedou k nejsilnějšímu efektu plavání proti proudu, říká. „Takže myšlenkou by bylo vyladit vlastnosti tekutého média, ve kterém jsou spermatické buňky obsaženy, předtím, než je vložíte do těla, abyste věděli, že buňky mohou dosáhnout optimálního plavání proti proudu.“

Jackson Kirkman-Brown, čestný lektor reprodukční vědy na Birminghamské univerzitě a vědecký vedoucí Birminghamského centra pro ženskou plodnost, oba ve Velké Británii, říká, že tento výzkum nám poskytuje nový důležitý pohled na mechanismus, který mohou spermie používat k navigaci uvnitř lidského těla.

„Ve skutečnosti nevíme fakticky nic o tom, jak se spermie navigují, takže nám to poskytuje více informací o potenciálním mechanismu, který může být důležitý,“ říká. „Říká nám to, že lidské spermie se zřejmě pohybují jinak než jiné věci, které se pohybují pomocí ocásku.“

Bude však třeba ještě mnoho práce, abychom zjistili, zda se spermatické buňky chovají stejným způsobem i v mnohem složitějším terénu uvnitř samotného vejcovodu. „Je to obrovský krok k pochopení toho, co může ovlivňovat spermie v tomto prostředí, ale zdaleka to nevysvětluje, co je ovlivňuje,“ říká Kirkman-Brown. „Lidé se určitě budou snažit najít tento mechanismus, který se děje , ale bude to složitá honička.“

Mezitím vědci plánují začít zkoumat, zda spermie mohou spolupracovat, aby se dostaly k vajíčku. „Obecně panuje přesvědčení, že mezi spermatickými buňkami probíhá soutěž, přičemž ta nejsilnější dosáhne vajíčka jako první,“ říká Dunkel. „Ale nedávné studie našeho týmu a dalších ukazují, že spermie se prakticky vždy hromadí na povrchu trubice a nakonec můžete mít vysokou lokální koncentraci spermatických buněk, takže by mezi těmito buňkami mohla ve skutečnosti existovat spolupráce, která jim umožňuje plavat společně rychleji.“

Výzkum byl podpořen Evropskou výzkumnou radou.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.