V kostce
Výzkumníci sledovali více než dva tisíce mužů, kteří vyhledali léčbu neplodnosti v oblasti Salt Lake City. Jejich vystavení ozonu, oxidu dusičitému, oxidu siřičitému a jemným prachovým částicím porovnávali se změnami methylace DNA ve spermiích.
Největší podíl na zjištěných rozdílech měly ozon a oxid dusičitý. Celkem bylo nalezeno 39 míst na DNA spojených se znečištěním, včetně oblastí u genů důležitých pro tvorbu spermií, organizaci chromozomů a správné fungování buněk.
Zvláštní pozornost vzbudil gen GNAS, protože patří mezi geny, jejichž aktivita závisí na tom, zda je dítě zdědilo od matky, nebo od otce.
Studie však zatím dokládá pouze statistickou souvislost a její výsledky je nutné zopakovat na dalších skupinách mužů.
Celý článek si můžete přečíst níže
Vědci zatím nevědí, zda se tím skutečně snižuje mužská plodnost nebo zda může být ovlivněn vývoj budoucího dítěte. Nález však otevírá otázku, kterou reprodukční medicína dlouho stavěla do pozadí: co všechno přináší otec do početí kromě samotné genetické informace?
Spermie jako záznam posledních měsíců
Spermie nevzniká během jednoho dne. Její vývoj je postupný proces, při němž se zárodečné buňky dělí, mění tvar, uspořádávají svou DNA a získávají schopnost pohybu a oplodnění vajíčka. Během tohoto období mohou do procesu zasáhnout horečka, vysoké teploty, kouření, některé chemické látky i další vlivy prostředí.
Právě proto se vědci nezajímali pouze o kvalitu vzduchu v den odběru spermatu. Pomocí modelu regionálního znečištění odhadovali koncentrace jednotlivých škodlivin v místě bydliště účastníků během klíčových etap spermatogeneze, tedy v době, kdy se odebrané spermie teprve vyvíjely. Sledovali ozon, oxid dusičitý, oxid siřičitý a složky jemných prachových částic označovaných PM2,5.
Výzkum vycházel z klinické studie probíhající v letech 2013 až 2017, která původně zkoumala vliv kyseliny listové a zinku na výsledky léčby neplodnosti. Zapojilo se do ní 2 015 mužů a každý měl odevzdat vzorek spermatu na začátku a následně po dvou, čtyřech a šesti měsících. Podrobná analýza methylace DNA byla provedena u 1 220 mužů, kteří poskytli závěrečný vzorek. Jde tak o jednu z největších studií, které se dosud pokusily propojit znečištění ovzduší přímo s epigenetickou podobou lidských spermií.
DNA se nepřepisuje, mění se její instrukce
Slovo „změna DNA“ může vyvolat představu poškozeného nebo zmutovaného genetického kódu. V tomto případě však vědci nezjistili, že by se měnila samotná posloupnost písmen DNA. Zkoumali methylaci, při níž se na určitá místa molekuly připojují drobné chemické značky.
Tyto značky mohou ovlivnit, zda bude určitý gen aktivní, utlumený nebo zcela vypnutý. Genetickou informaci lze přirovnat k textu knihy, zatímco epigenetické značky připomínají poznámky, zvýraznění a záložky, které určují, které kapitoly má buňka číst a které má přeskočit. Methylace je přirozenou součástí vývoje organismu, ale její uspořádání může reagovat také na prostředí, věk nebo zdravotní stav.
Ve spermiích je tento mechanismus obzvlášť zajímavý. Spermie nepřenáší pouze polovinu genetické výbavy budoucího embrya. Nese rovněž určité epigenetické informace, které mohou ovlivňovat dostupnost jednotlivých genů po oplodnění. Velká část těchto značek je během raného embryonálního vývoje odstraněna a vytvořena znovu. Některé oblasti však mohou tomuto rozsáhlému „resetu“ uniknout.
Žádné výsledky
Nejvýraznější stopu zanechaly ozon a oxid dusičitý
Vědci nejprve analyzovali přibližně 850 tisíc míst na DNA, kde se methylace může vyskytovat. Z nich vybrali 797 oblastí vykazujících výraznější souvislost s některou ze sledovaných škodlivin. Při následném vyhodnocení směsi znečištění identifikovali devět nejsilnějších změn a dalších třicet méně výrazných. Celkem tedy šlo o 39 míst na DNA spojených s mírou vystavení znečištěnému ovzduší.
Největší podíl na rozdílech měly ozon a oxid dusičitý. Oxid dusičitý vzniká především při spalovacích procesech a ve městech je úzce spojen s dopravou. Podílí se také na vzniku přízemního ozonu a jemných prachových částic. Samotný přízemní ozon se nevypouští přímo z výfuků. Vzniká chemickými reakcemi oxidů dusíku a těkavých organických látek za působení slunečního záření, takže jeho koncentrace mohou stoupat zejména během teplých a slunečných dnů.
Změny methylace se objevily u genů spojených s udržováním zárodečných buněk, jejich vývojem ve spermie, organizací chromozomů, tvorbou buněčných struktur a kontrolou kvality bílkovin. To samo o sobě nedokazuje, že byly spermie poškozené nebo neschopné oplodnění. Ukazuje to však na možné biologické spojení mezi vzduchem, který muž dýchá, a molekulárními procesy probíhajícími při vzniku jeho pohlavních buněk.
Gen GNAS přivedl výzkum k budoucím dětem
Největší pozornost získala zvýšená methylace v oblasti genu GNAS. Ten patří mezi takzvané imprintované geny. U běžných genů člověk zpravidla používá kopii zděděnou od matky i kopii od otce. U imprintovaných genů je však jedna z kopií epigeneticky umlčena podle toho, od kterého rodiče pochází.
Genetický imprint vzniká už při tvorbě vajíček a spermií a některé jeho značky se zachovávají i po oplodnění, kdy je velká část ostatního epigenomu přeprogramována. Právě proto může být změna u imprintovaného genu významnější než methylace na místě, které embryo brzy zcela vymaže. GNAS je navíc spojován s regulací řady buněčných procesů a předchozí výzkumy jej dávají do souvislosti s kvalitou spermatu i s embryonálním a fetálním vývojem.
To však neznamená, že muž vystavený smogu předá dítěti poškozený gen nebo že jeho potomek musí mít zdravotní potíže. Studie nesledovala děti, vrozené vady ani průběh těhotenství v přímé souvislosti s nalezenými methylacemi. Výzkumníci pouze zjistili, že znečištění bylo statisticky spojeno se změnou na místě, které by z biologického hlediska mohlo být důležité i po oplodnění. Jde o důvod k dalšímu zkoumání, nikoli o potvrzený mezigenerační účinek.
Otec před početím přestává být pouhým dodavatelem genů
Péče o zdravé těhotenství byla po dlouhou dobu spojována především s chováním a prostředím matky. Pozornost se soustředila na její stravu, alkohol, kouření, léky nebo kontakt se škodlivými látkami. Biologický stav otce před početím býval často zredukován na počet a pohyblivost spermií.
Výzkum epigenetiky však tento jednoduchý pohled postupně rozšiřuje. Spermie není pouze dopravní prostředek pro DNA. Její molekulární uspořádání nese informace o tom, jak vznikala a jaké podmínky její vývoj provázely. Menší studie už dříve naznačily, že sezonní znečištění v oblasti Salt Lake Valley souvisí s odlišnou methylací spermií. Výzkum zveřejněný v roce 2025 pracoval pouze se 74 muži, ale některé rozdíly mezi znečištěnou městskou zimou a ostatními skupinami se podařilo potvrdit ve více srovnáních. Nová studie přidává výrazně větší soubor účastníků a podrobnější model různých škodlivin.
Tento směr zapadá do širšího poznání, že dopady znečištění se neomezují na dýchací soustavu. Světová zdravotnická organizace řadí znečištění ovzduší mezi největší environmentální zdravotní rizika a upozorňuje, že přibývají důkazy také o možném vlivu na mužskou i ženskou reprodukci, plodnost a výsledky těhotenství.
Velká studie, ale ještě nikoli konečný důkaz
Síla výzkumu spočívá především v počtu účastníků a v tom, že vědci zkoumali směs několika škodlivin během konkrétních etap vývoje spermií. Výsledky ale mají důležitá omezení.
Všichni účastníci vyhledali léčbu neplodnosti. Nemusí proto představovat běžnou mužskou populaci. Výzkum navíc probíhal v jediné geografické oblasti, jejíž kombinace znečištění, nadmořské výšky, počasí a městské zástavby se může lišit od evropských měst nebo průmyslových regionů jinde na světě.
Individuální expozice nebyla měřena osobními senzory. Vycházela z modelu kvality vzduchu podle bydliště, takže nemohla dokonale zachytit, kolik času muž trávil doma, v zaměstnání, v autě nebo mimo sledovanou oblast. V analýze přibližně 850 tisíc míst navíc vždy existuje riziko, že některé statistické souvislosti vzniknou náhodou. Sami autoři proto zdůrazňují nutnost výsledky nezávisle zopakovat.
Odborníci, kteří výzkum komentovali pro britské Science Media Centre, označili použité metody za kvalitní a důkladné. Současně upozornili, že z dostupného konferenčního abstraktu nelze určit, zda jsou nalezené methylace klinicky významné. Jinými slovy, zatím nevíme, zda mužům skutečně snižovaly šanci na početí nebo zda měly jakýkoli měřitelný dopad na těhotenství.
Smog možná působí ještě před začátkem života
Nejznepokojivější myšlenkou této studie není, že by znečištěný vzduch okamžitě poškozoval každou spermii. Důležitější je zjištění, že prostředí může zanechat molekulární stopu v buňce, která se podílí na vzniku nového člověka.
Teprve další výzkum ukáže, zda jsou změny dočasné, zda po poklesu expozice mizí a zda skutečně ovlivňují schopnost spermie oplodnit vajíčko nebo další vývoj embrya. Výsledky zatím nedávají důvod k panice ani k představě, že život ve městě automaticky znamená neplodnost. Připomínají však, že reprodukční zdraví nevzniká až v okamžiku početí a netýká se pouze ženského těla.
Vzduch v ulicích, doprava za oknem a letní ozonová epizoda mohou být součástí biologického příběhu, který se odehrává hluboko uvnitř mužského organismu. Ještě nevíme, jak dlouho tento příběh pokračuje. Poprvé jej však dokážeme číst přímo z chemických značek na DNA spermií.
Věděli jste, že epigenetická značka nemění text genu, ale způsob, jakým jej buňka používá? Dvě buňky mohou mít naprosto stejnou DNA, přesto v nich díky rozdílnému epigenetickému nastavení pracují zcela jiné skupiny genů.
VÍCE Z MEDICÍNY
Zdroje: Kód Enigma [1], Human Reproduction – Exposure to air pollution mixtures during spermatogenesis and sperm DNA methylation in men seeking infertility treatment [2], Science Media Centre – Expert reaction to ESHRE conference abstract on air pollution and sperm DNA methylation [3], Reproductive Toxicology – The impact of air pollution on sperm DNA methylation [4], National Human Genome Research Institute – Epigenomics Fact Sheet [5], National Human Genome Research Institute – Genetic Imprinting [6], World Health Organization – Health effects of air pollution: evidence and implications [7], US Environmental Protection Agency – Basic Information about NO2 [8], US Environmental Protection Agency – What is Ozone? [9], img ai generated
