Zrod, život a smrt savčího vajíčka

Představa tradovaná půl století, že u většiny savců včetně člověka v dospělosti nevznikají ve vaječníku nová vajíčka, vzala za své. Tým vědců z Harvardské lékařské fakulty v Bostonu zboural jedno ze základních dogmat reprodukční biologie.

Vaječník – čekárna na život či na smrt

Vajíčka čili oocyty savců jsou v mnoha směrech jedinečné buňky. Už jejich velikost (kolem desetiny milimetru v průměru) bere ve srovnání se zbytkem buněčných trpaslíků dech. Poprvé se objeví ve vaječníku v době, kdy se savčí samice vyvíjí jako plod v matčině těle. Například ve vaječníku lidského plodu starého 20 týdnů se nachází asi 7 milionů vajíček. Při narození si jich přináší dítě ženského pohlaví na svět asi 3 miliony a v pubertě z nich zbývá asi 300 tisíc. Příčinou tohoto masového úbytku vajíček je jejich spontánní zánik.

Po dosažení puberty se během každého pohlavního cyklu pouští zlomek celkové populace vajíček do procesu zrání. U člověka se jejich počet pohybuje kolem patnácti. Z této „finišující“ skupinky ale dokončí závěrečný „sprint“ obvykle jen jediné vajíčko, které je uvolněno z vaječníku do vejcovodu, kde může být oplozeno spermií. U savců s početnějšími vrhy je počet uvolněných vajíček podstatně vyšší. Rekordmanem je v tomto směru jihoamerický hlodavec viskača (Lagostomus maximus), u něhož se z vaječníku uvolňují stovky vajíček. Je samozřejmé, že zdaleka ne všechna viskačí vajíčka jsou oplozena, zdaleka ne ze všech se vyvíjejí embrya a zdaleka ne všechna embrya se nakonec vyvinou v mládě.

Můžeme konstatovat, že z vaječníku savců mizejí vajíčka dvěma cestami – drtivá většina jich zaniká, malá část dozraje a má šanci naplnit základní roli pohlavní buňky při početí potomka.

Od počátku padesátých let převládá mezi reprodukčními biology názor, že je vznik vajíček u drtivé většiny savčích druhů včetně člověka omezen jen na období vývoje plodu v těle matky nebo na období krátce po narození. Vznik vajíček po dosažení pohlavní dospělosti byl považován za raritu a jako školní příklad výjimky potvrzující „železné pravidlo“ byli uváděni lemuři. Vývoj populace vajíček ve vaječníku byl chápán jako „jízda s kopce“ – tedy jako neustálé čerpání jednou vytvořené zásoby. Vajíčka se tak v našich představách ocitala v postavení buněk, které mohou u dlouhověkých savců čekat na své uplatnění i celá desetiletí. Vaječník byl jakousi „čekárnou na život nebo na smrt“ a o zániku rozmnožovacích schopností samice bylo rozhodnuto poté, co se z ní vytratil poslední čekající.

Z těchto představ vycházeli badatelé i při studiu předčasného zániku populace vajíček ve vaječníku. Například kuřačky vyčerpávají svou zásobu vajíček zhruba o rok až dva dříve než nekuřačky a tento efekt byl připisován látkám, které vyznavačky tabáku přijímají v cigaretovém kouři a které jsou s to navodit zvýšené tempo zániku vajíček. Z téhož zorného úhlu se studovaly i důsledky léčby rakoviny pro ženy, které užívaly cytostatika nebo byly podrobeny ozařování. Jejich vajíčka mají zvýšenou „úmrtnost“ a vědci i lékaři předpokládali, že právě tady je nutno hledat příčinu předčasného zániku pohlavních funkcí těchto pacientek.

Vaječník jako porodnice

Tým Jonathana L. Tillyho z Harvardské lékařské fakulty v Bostonu představil zcela odlišný pohled na celý problém (Nature 428, 133, 2004). Tilly a jeho kolegové se rozhodli zjistit podíl zanikajících a přežívajících vajíček ve vaječníku laboratorních myší. Přitom zjistili, že před dosažením pohlavní dospělosti se celkové počty vajíček v myším vaječníku sníží asi o 30 %. Když však spočítali vajíčka, která skutečně přistihli při zániku, zjistili, že jich je „nějak moc“. Především po dosažení dospělosti zaniká tolik vajíček, že by se jejich „zásoba“ měla velmi rychle vyčerpat. Myš by si neměla udržet plodnost déle než několik týdnů. To je ale ve zjevném rozporu s realitou. Samice myší plodí potomky i ve věku 12 měsíců. Navíc Tilly a jeho spolupracovníci zjistili, že u samic některých kmenů myší v časné dospělosti paradoxně vzroste celkový počet vajíček ve vaječníku asi o 20 %.

Bylo jasné, že s našimi dosavadními představami o bilanci vajíček v myším vaječníku není něco v pořádku. Jako jedno z možných vysvětlení se nabízela kacířská myšlenka, podle níž vznik nových vajíček nekončí s příchodem myši na svět, ale pokračuje i dlouho po dosažení pohlavní dospělosti. Vznik nových pohlavních buněk by tak nahradil ztráty vyvolané současným masovým zánikem vajíček.

Heretickou hypotézu testoval Tillyho tým hned v několika experimentech. Při histologickém vyšetření vaječníků dospělých myší například narazil na zvláštní oválné buňky, které se nápadně podobaly buňkám, z nichž se vytvářejí nová vajíčka během vývoje samičího plodu. Tilly našel v těchto buňkách bílkovinu, jejíž přítomnost je typická právě pro zárodečné buňky živočichů. Prokázal, že právě tyto buňky se neustále dělí a že mnohé z takto vzniklých buněk zahájí redukční dělení (meiózu) a vydají se na životní dráhu vajíčka. Tyto buňky procházejí tzv. asymetrickým dělením. Asymetrii musíme v tomto případě chápat z hlediska funkčního a nikoli tvarového. Výchozí buňka slouží jako „surovina“. Po rozdělení se jedna z jejích dceřiných buněk začne měnit na vajíčko, zatímco druhá zůstává v „surovém“ stavu a zajišťuje udržení „surovinových zásob“. Takový způsob asymetrického dělení je typický pro buňky označované obecně jako kmenové. Proto také Tillyho tým už v titulku své převratné vědecké stati píše o zárodečných kmenových buňkách.

Zásadní význam zárodečných kmenových buněk pro udržení populace vajíček v myším vaječníku prokázal Tillyho tým v pokusu, ve kterém podal myším samicím busulfan. ¹⁾ Tato látka dokáže zahubit zárodečné kmenové buňky zajišťující ve varleti dospělých savčích samců neustálou produkci spermií. Ukázalo se, že na samičí zárodečné kmenové buňky má stejný účinek. Busulfan vymýtil všechny zárodečné kmenové buňky a v důsledku toho klesl ve vaječníku během tří týdnů celkový počet vajíček na pouhých 5 % obvyklých „početních stavů“. Už nemohlo být pochyb o tom, že se „zásoba“ vajíček udržuje ve vaječníku skutečně jen díky intenzivní obnově ze zárodečných kmenových buněk.

Tilly provedl experiment, při kterém mohl nově vzniklá vajíčka dokonce přímo pozorovat. Použil k tomu geneticky modifikované myši, které nesou v dědičné informaci gen mořské medúzy pohárovky pro zelený fluoreskující protein (Vesmír 71, 581, 1992/10). Buňky těchto myší díky proteinu z medúzy zeleně fluoreskují. Tilly voperoval „fluoreskujícím“ myším do vaječníku štěp „nesvítící“ tkáně z vaječníků obyčejných myší. Tkáň se přihojila a po čase se v ní objevila vajíčka, u nichž zelená fluorescence prozrazovala přítomnost bílkoviny medúzy. Tato vajíčka nemohla vzniknout jinak než ze „svítících“ zárodečných kmenových buněk, jež vcestovaly do „nesvítící“ transplantované tkáně vaječníku. Tíhu těchto důkazů klasické dogma neuneslo a zhroutilo se jako domeček z karet.

Vaječník savců se tak proměnil z „čekárny“ na „porodnici“, kde se neustále rodí obrovské množství nových vajíček. Pohříchu je tato porodnice spojena s rozsáhlým „hřbitovem“, kde končí podstatně větší množství uhynulých vajíček, než s jakým jsme ještě nedávno kalkulovali.

„Jsou to zcela základní poznatky, které mohou v našem oboru všechno změnit,“ říká Tilly a rozhodně nepřehání.

A jak je to u člověka?

Jakkoli je myš velmi dobrý model pro studium mnoha životních pochodů v těle savců, z hlediska reprodukční biologie se často vymyká obecnému savčímu obrazu natolik, že to před lety vedlo významného francouzského reprodukčního biologa Charlese Thibaulta k zoufalému výkřiku: „Myš není savec!“ Otázka, nakolik platí Tillyho objev pro ostatní savce, proto není ryze akademická. Uvědomuje si to i sám objevitel.

„Pokud se potvrdí platnost tohoto objevu i pro člověka, budeme muset od základů přehodnotit všechny naše teorie o zániku reprodukčních funkcí žen,“ říká Tilly a přitom sympaticky nezapírá, že bude muset přehodnotit i výsledky svých vlastních dosavadních výzkumů, které se týkají negativního dopadu kouření nebo léčby rakoviny na plodnost žen.

Zdá se, že Tilly nebude muset na potvrzení vzniku nových vajíček ve vaječníku dospělých žen čekat dlouho. Důkazy jsou již k dispozici. Český lékař Antonín Bukovský se problematikou vzniku nových vajíček v lidském vaječníku zabývá už od r. 1977. Tým vědců z Univerzity v Tennessee publikoval pod jeho vedením r. 1995 práci, v níž jasně prokázal, že na vaječnících dospělých žen nová vajíčka skutečně vznikají. A. Bukovský ve výzkumu na tomto poli i nadále pokračuje a k zveřejnění připravil několik prací, které dokazují, že se pád „zlatého dogmatu“ týká i vzniku nových vajíček ve vaječníku dospělých žen.

Zdá se, že objev zárodečných kmenových buněk v myším vaječníku má obecnější platnost. Fakt neustálého vzniku nových vajíček ve vaječníku dospělých samic savců už nelze dále ignorovat. Řadě oborů se tak otevírá obrovský, dosud netušený prostor. Humánní medicína jej jistě využije pro léčbu neplodnosti. Doposud bylo mnoho případů neplodnosti připisováno na vrub předčasného vyčerpání zásoby vajíček vytvořené jednou provždy. Nyní se zdá, že příčinou je naopak narušení funkce zárodečných kmenových buněk a v důsledku toho oslabená nebo zcela zastavená obnova populace vajíček. Je možné, že látky z cigaretového kouře urychluje nástup menopauzy u kuřaček tím, že ničí zárodečné kmenové buňky. Stejně tak může mít na tyto buňky devastující účinky léčba nádorových onemocnění cytostatiky či ozařováním.

A kdy se nový objev prosadí do praxe? Jonathan Tilly přistupuje k odhadům uplatnění svých převratných objevů se sympatickou dávkou opatrnosti. „V současnosti není možné říci, jak dlouho to bude trvat, než se naše objevy uplatní v nových léčebných postupech,“ uvádí v oficiálním tiskovém prohlášení zveřejněném na internetových stránkách Harvard Medical School.

Možná je na čase, aby do boje vytáhli reprodukční biologové, kteří se zabývají rozmnožováním hospodářských zvířat. Pro ně představují zárodečné kmenové buňky ve vaječníku prasnic, krav nebo ovcí prakticky nevyčerpatelný zdroj pro vznik vajíček geneticky cenných zvířat. Těžko uvěřit, že by ponechali tuto hřivnu zakopanou.