Oplození přes bariéry

Úkol číslo jedna – jen se neztratit

Učebnice reprodukční biologie savců nabízejí celkem nekomplikovaný výklad toho, jak jsme přišli na svět. Staletí nezměnila nic na tom, co formuloval britský objevitel krevního oběhu William Harvey (1578–1657) do věty „Omne animal ex ovo“ čili „Každý živočich pochází z vajíčka“. Platí to i o člověku.

Těchto jedinečných buněk má každá samice v pohlavních žlázách obvykle k dispozici tisíce. Pod vlivem hormonálních změn v jejím těle projde skupinka vajíček (a často jen jediné) procesem označovaným jako zrání. Na jeho konci vajíčko zastaví svůj vývoj. Je připraveno k oplození, i když dělení jeho dědičné informace do konstelace typické pro pohlavní buňku ještě není u konce. To vše se odehrává uvnitř matčina vaječníku v jakýchsi „váčcích“ označovaných jako folikuly.

V dalším vývoji může vajíčko pokračovat až po oplození. A pokud se má dostavit na schůzku se spermií včas, musí se nejprve z folikulu uvolnit. To se stane při ovulaci, kdy stěna folikulu popraská a vajíčko „vypadne“ ven. Mohlo by se zdát, že je nenávratně ztraceno. Na buněčné poměry je vajíčko s průměrem 120 mikrometrů (se „závojem“ z početných, ale mnohem menších buněk vejconosného hrbolku) skutečným obrem. V okamžiku ovulace se podobá astronautovi, který opustil bezpečí mateřské kosmické lodi a ocitl se ve volném prostoru. Naštěstí se vajíčko ve většině případů neztratí. Zachytí jej trychtýřovitá nálevka vejcovodu, která se před ovulací připraví jako široce rozprostřená záchranná síť, a vtáhne vajíčko dovnitř do vejcovodu. Jím už z druhé strany od dělohy pospíchají spermie.

Schůzka podle GPS

Savčí spermie mohou strávit v dolních partiích pohlavního ústrojí dlouhé hodiny „na čekané“ a k činnosti je probudí teprve uvolnění vajíčka. Extremisty jsou v tomto směru spermie netopýrů. Ti se sice páří na podzim, ale samice skladuje spermie celou zimu a vajíčka jsou jimi oplozena až na jaře. Pomyslným startovním výstřelem, který vypouští spermie na dlouhou pouť dělohou a vejcovodem, jsou zřejmě látky uvolněné z prasklého folikulu, o jejichž chemické povaze máme jen zlomkovité znalosti.

Vzhledem k rozměrům spermie a pohlavního ústrojí samice se může zdát, že spermie absolvuje cosi jako dlouhý maraton. Výsledný čas však svědčí spíše pro sprint, protože probuzená spermie urazí potřebnou vzdálenost během několika minut. V horní třetině vejcovodu pak dojde ke „konzumaci sňatku“ – splynutí spermie s vajíčkem.

Setkání spermie s vajíčkem je ve své podstatě „navigační zázrak“, nad nímž nezbývá než žasnout i v době masového rozšíření GPS. Spermie rozhodně nehledá naslepo. Je vedena teplotním gradientem, neboť vejcovod je nejteplejší v místě, kde hostí vajíčko.

Když spermie při cestě „za teplem“ dorazí do blízkosti vajíčka, dohledá ho podle navigačních molekul, které jí v ústrety vysílá jak samotné vajíčko, tak i jeho buněčný „závoj“. Spermie vnikne dovnitř a za sebou „přibouchne dveře“ – svými enzymy změní vlastnosti obalu vajíčka tak, aby se do něj už žádná ze zástupu dychtivých spermií nedostala.

Po průniku spermie ještě vajíčko horečně dokončí své vlastní zrání a dědičná informace obou splynulých pohlavních buněk vytvoří útvary označované jako prvojádra. Ty následně splynou a v tom okamžiku je vytvořena nová dědičná informace, kombinující DNA obou rodičů. V případě lidského zárodku je dán základ nikdy nekončícím rodinným dohadům, „po kom to dítě je“.

Šokující zázrak

Dozrávání pohlavních buněk, oplození a následný vznik a vývoj savčího embrya jsou plným právem považovány za jeden z největších divů přírody. Univerzální model má četné odchylky a výjimky. Například u psovitých šelem se z folikulu uvolňuje nezralé vajíčko, které dozrává teprve během své pouti vejcovodem. Tam je také po dozrání oplozeno spermiemi.

Může se zdát, že nás už oplození nemůže ničím překvapit, ale zázraky se dějí. A jeden z takových šokujících „zázraků“ popisuje v časopise Fertility and Sterility (83, 457–461, 2005/2) tým lékařů ze saúdskoarabské Nemocnice krále Fahda. Případ jednatřicetileté ženy léčené z neplodnosti popírá mnohé z toho, co jsme si právě sáhodlouze a pracně vysvětlili.

Za suchým textem vědecké stati se skrývá příběh manželského páru, který se osm let marně snažil počít dítě. Nakonec se manželé jako k poslední naději uchýlili k oplodnění ve zkumavce. Žena podstoupila hormonální kúru, která navodila na jejích vaječnících růst folikulů a v nich i zrání vajíček. Pro potřeby oplození ve zkumavce se vajíčka nenechávají ovulovat. Lékaři je z vaječníku ženy odeberou ještě před ovulací pomocí jednoduchého chirurgického zákroku – odsají je z nitra uzavřeného folikulu.

Tímto způsobem postupoval i saúdskoarabský tým. Když pak embryologové v laboratoři pod mikroskopem připravovali devět odebraných vajíček k oplození manželovými spermiemi, nevěřili svým očím. Zjistili, že oplození už není třeba. Na šesti z devíti vajíček našli nalepené spermie. Tři vajíčka už vykazovala neklamné známky oplození. Oplozeno jich zřejmě bylo více, protože čtyři vajíčka se začala zdárně vyvíjet v embryo. Lékaři ženě tři embrya přenesli zpět do dělohy v naději, že se uchytí a aspoň z některého se vyvine zdravé děcko. Bohužel dva týdny po přenosu testy prokázaly, že embrya v matčině těle nepokračovala ve vývoji a uhynula.

Oplození postavené na hlavu

Navzdory neúspěchu staví článek zveřejněný ve Fertility and Sterility zákonitosti oplození u savců na hlavu. Pro pozorovanou situaci se nabízí jediné rozumné vysvětlení. Spermie, které se dostaly do pohlavního traktu ženy při pohlavním styku, dokázaly projít celým vejcovodem a přes nálevku se dostaly až do pánevní dutiny k vaječníku. Takový „traverz“ spermií dělohou, vejcovodem a nálevkou byl pozorován už mnohokrát. Tentokrát se však spermie na povrchu vaječníku nezastavily. Pronikly stěnou folikulu a oplodnily vajíčko, které mezitím uvnitř folikulu dozrálo. Něco podobného zatím u savců nikdo nepozoroval a ani nepředpokládal, protože biologové dosud považovali prostředí folikulu pro oplození za zcela nevhodné.

Spermie jsou bezesporu velmi zdatné v nejrůznějších průnicích a jen tak něco je nezadrží. Způsob, jakým prostoupí velmi pevným obalem vajíčka a tam „odvedou svou práci“, vzbuzuje úctu. Přesto se zdá průnik spermie do nitra folikulu a následné oplození vajíčka výkonem, před nímž bledne i kutání Edmonda Dantese v pevnosti If.

Jistě bychom mohli všechno hodit za hlavu s odůvodněním, že se saúdskoarabští lékaři dopustili chyby nebo omylu. Možná se jim spermie přimíchaly do kultivačního roztoku, v kterém chovali odebraná vajíčka. Možná jen laborant prohodil vzorky. Možná, možná…

Ale možná je nejdůležitější postavit se k problému čelem a neuchylovat se k pštrosí taktice. Americký esejista, básník a filozof Henry David Thoreau (1817–1862) si do deníku napsal: „Někdy je domněnka velmi důležitá. Například když najdete v mléce pstruha.“ Článek ve Fertility and Sterility je takovým „pstruhem v mléce“. A kapitálním! Nezbývá proto než si představit domněnky. Zvláště když podle vývoje prvojader lze usuzovat, že u tří vajíček muselo k oplození dojít zhruba 10 hodin před tím, než byla odebrána z folikulu. To snižuje riziko chyby či omylu lékařů na minimum.

Můžeme se domnívat, že pozorovaný fenomén rozhodně není běžný. Autoři studie sami uvádějí, že na klinice ošetřili více než 2000 pacientek a oplození uvnitř folikulu pozorovali jen jednou. Je otázka, nakolik se na tomto jevu podílela dispozice oné ženy a zda právě ta nebyla příčinou neplodnosti. Můžeme se ptát, jakou měrou se na všem podílela hormonální kúra. A samozřejmě se nabízí i možnost, že jde o důsledek vzájemné souhry dvou faktorů – vrozené unikátní dispozice (nebo možná „indispozice“) oné ženy a hormonálního ošetření.

Co si máme představit pod pojmem „unikátní dispozice“? Je možné, že „navigační“ signál vajíčka byl v tomto případě velmi silný a že abnormálně silně zazníval i „budící“ signál, který v roli startovního výstřelu pouští spermie na jejich zběsilý sprint dělohou a vejcovodem. Snad byla stěna folikulů pro spermie výjimečně prostupná. Nelze vyloučit, že tu sehrává svou roli i mimořádná „průraznost“ spermií partnera této ženy. Pole pro dohady a spekulace je hodně široké.

O čem svědčí „rarita“

Na místě je samozřejmě otázka, proč věnovat jednomu výjimečnému případu zvláštní pozornost. Rozhodně by byla chyba, kdyby zpráva saúdskoarabských lékařů skončila jen jako perlička uváděná pro „osvěžení textu“. Za „raritami“ se často skrývá odpověď na znepokojivé otázky.

Čas od času dochází k vývoji zárodku z vajíčka přímo ve vaječníku a nikoli na obvyklém místě – tedy v děloze. Tento proces (mimoděložní těhotenství) může ohrozit nejen vyvíjející se zárodek, ale i samotnou matku. Nelze vyloučit, že alespoň v některých případech tohoto poměrně vzácného jevu stojí v pozadí oplození vajíčka uvnitř folikulu, který nepraskl a vajíčko neuvolnil. Až doposud lékaři tyto případy vysvětlovali tak, že folikul sice praskl, ale dozrálé vajíčko zůstalo nešťastnou shodou okolností přichyceno na jeho stěně, kam si za ním „doběhly“ spermie.

Oplození uvnitř folikulu může také vysvětlit jev, s nímž se čas od času střetávají embryologové při oplození v laboratorních podmínkách. Mnohdy je neplodnost páru způsobena nízkou kvalitou partnerových spermií. Ty nejsou s to proniknout do vajíčka ani v případě, že jim embryolog zorganizuje „svatební noc“ v misce s živným roztokem. Pak nezbývá než spermii pomoci. Embryolog nasaje jednu spermii do tenké skleněné kapiláry a vstříkne ji jako injekcí do nitra vajíčka. Tento postup označovaný jako intracytoplazmatická injekce spermií se používá v humánní medicíně od počátku devadesátých let a přišly jím na svět tisíce dětí.

Embryolog kontroluje zdar celé operace ve chvíli, kdy se v „násilně“ oplozeném vajíčku vytvářejí prvojádra. Někdy se cítí zaskočen, když najde zárodek nikoli s dvěma, ale hned se třemi prvojádry. Přitom může odpřisáhnout na vše, co je mu svaté, že do vajíčka vpravil jen jednu spermii. „Nadbytečné“ prvojádro, které diskvalifikuje zárodek ze zdárného vývoje, se může vytvořit rozdělením buď mateřské, nebo otcovské dědičné informace. Ve světle objevu saúdskoarabských lékařů nelze vyloučit ani možnost, že ve vajíčku, které embryolog „napíchl“ spermií, už byla jiná spermie, která vajíčko oplodnila ještě během jeho pobytu ve folikulu.

Spermie pronikající do vaječníku a jeho folikulů nemusí zdaleka jen oplozovat. Mohou v pohlavní žláze vyvolávat i jiné, bohužel ne zrovna příznivé procesy. Nelze vyloučit, že přispívají k spuštění autoimunitních reakcí, při nichž se zmatená imunitní obrana obrací proti vlastním buňkám, tkáním či orgánům. Důsledkem průniku spermií pod povrch vaječníku mohou být i zánětlivé procesy. Důvodů pro spřádání a následně i pro důkladné prověřování domněnek o původu „pstruhů v mléce“ je tedy více než dost.