Sulfan, známý také jako sirovodík (H2S), je jedovatější než cyankáli a výrazně smrdí po zkažených vejcích, přesto si ho lidské tělo v malých dávkách vyrábí. Mezi takové tkáně patří mozek, játra nebo právě varlata. Sirovodík slouží jako antioxidant nebo signální molekula. A přestože ho lidská krev nebo sperma obsahuje v množstvích, ve kterých by mohl být cítit, po zkažených vejcích naše tkáně nezapáchají.
"Na významnou roli sulfanu v těle živočichů nahlíželi vědci dlouho s despektem právě proto, že je ve větších koncentracích prudce jedovatý. Dnes už ale není o zásadním významu tohoto plynu pro náš organismus nejmenších pochyb," vysvětluje Jan Nevoral, vedoucí týmu vědců z Biomedicínského centra Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Plzni.
Pozitivním vlivem sulfanu na spermie se jiné studie již zabývaly, tým českých vědců šel ale dál. "Nesmířili jsme se s pouhým 'když přidám sulfan do média, tak se spermie víc mrskají'. Chtěli jsme vědět proč. A navíc jsme ještě zjistili, že sulfan není pro spermii cizí látkou, ona si ho i sama vyrábí," popisuje hlavní autorka studie Hedvika Řimnáčová.
Vědci objevili, že všechny spermie sirovodík obsahují, detekovat ho je ale těžké. "Obzvlášť v těch mini množstvích, ve kterých ho spermie produkuje. Naštěstí tou dobou byla na trhu sulfanová próba - taková barvička, která se při kontaktu se sulfanem ve spermii zeleně rozsvítila. Díky tomu jsme byli schopní sulfan ve spermiích detekovat," přibližuje Řimnáčová.
"Když si představíte spermii, všechny její části jsou tvořeny bílkovinami: membrána, bičík, tubuly, obaly, enzymy. A vyrůstá v prostředí, které je jako v bavlnce, tedy bez volných radikálů, s málem kyslíku i všeho ostatního," říká vědkyně. Po ejakulaci je však spermie vystavená volným radikálům a jiným stresorům, které mohou poškodit její bílkovinné molekuly a narušit její životně důležité pochody.
Sirovodík zabraňuje nevratnému poškození
Ženský pohlavní trakt je pro spermii příznivější než podmínky na klinice reprodukční medicíny, přesto se zde potýká s jiným pH a volnými radikály. Čeští vědci však také ve spermiích odhalili proces persulfidace, který s pomocí sulfanu mění vlastnosti proteinů a spermii tak chrání před závažnými poškozeními a zabraňuje nevratnému poškození proteinu. Konkrétně tak, že síra z jeho molekul se naváže na zranitelná místa bílkovinných molekul.
Než spermie oplodní vajíčko, na cestě ženským pohlavním ústrojím je i několik dní, kdy čelí nepříznivým vlivům. "Jakmile spermie opustí varle, musí pracovat s tím, co už má. Takže když se jí nějaký protein poškodí, tak už ho nemůže nahradit. Proto musí být hodně opatrná a mít hodně mechanismů, které zabrání tomu, aby se protein poškodil. A jedním z těchto mechanismů by mohl být právě sirovodík," říká hlavní autorka studie. Sirovodík přispívá k odolnosti spermií, které si ho samy vyrábí tak, že se váže na určitá místa bílkovin ve spermii.
Volné radikály poškozující spermii si při výrobě energie i sama produkuje. "Je zajímavé, že persulfidaci jsme objevili hlavně v části bičíku, kde se nacházejí mitochondrie. Dalo by se říct v místě, kde má spermie motor," vysvětluje vědkyně. V mitochondriích, kde si spermie vyrábí energii, je i největší množství volných radikálů a nejspíš v tomto místě potřebují být její proteiny nejvíce chráněné.
Přirozenou ochranu sulfanem vědci potvrdili v myších, kančích a lidských spermiích. Tento mechanismus tedy vztahují obecně na savce. Jejich studie byla publikovaná ve vědeckém časopise Scientific Reports, což je šestý nejcitovanější vědecký časopis na světě pod hlavičkou prestižního žurnálu Nature.
Jak prodloužit životaschopnost spermií
Objev českých vědců může být z hlediska řešení neplodnosti poměrně významný. "Mohl by vylepšovat in vitro (ve zkumavce) kultivace vajíček a spermií, které se dnes používají nejen v lidské medicíně, ale i ve veterinární, kde jsou reprodukční biotechnologie naprosto klíčové pro mléčnou a masnou produkci," říká Řimnáčová.
Umělé laboratorní prostředí představuje pro spermii větší zátěž, jeho podmínky jsou vzdálené fyziologii a výroba inseminačních dávek je náročná. "Kdybychom dokázali díky sulfanu zlepšit vitalitu spermií a prodloužit jejich životaschopnost nebo vůbec zlepšit podmínky, aby byly co nejvíc podobné těm fyziologickým, pomohlo by to spoustě odvětví. Naše zkoumání je teprve na začátku, bude to chtít ještě hodně bádání, abychom dostatečně prokázali pozitivní účinky sulfanu a námi navrhované postupy mohly být široce využívané. Pak by to ale byl asi opravdu přelomový objev," podotýká. Pomohl by asistované reprodukci pro lidi i zvířata a jednotlivým klinikám.
Tým Jana Nevorala se úlohou sulfanu v regulaci plodnosti zabývá dlouhodobě. Nevoral v roce 2014 objevil, že sulfan pomáhá v plodnosti prasečím vajíčkům ve zkumavce. A v návaznosti na nový objev zásadní role sulfanu ve spermiích i varlatech budou v jeho výzkumu pokračovat. Mají už nasmlouvané projekty ve spolupráci se španělskou univerzitou Universidad de Castilla-La Mancha.
"Tohle byla hodně popisná studie. Dále bychom se chtěli zabývat tím, jak by se náš objev dal převést do praxe. A chtěli bychom zjistit, jaký má sulfan vliv na oplození a na budoucnost, výtěžnost a životaschopnost embryí, protože o to nám hlavně jde. Chtěli bychom se zaměřit i na mražené dávky a vícero druhů spermií," dodává vědkyně.
