Zvětšit obrázek

Pro kultivace oocytů v podmínkách regulované atmosféry in vitro je užitečné poznání buněčných mechanizmů meiotického zrání. Na České zemědělské univerzitě už víme, že sulfan sehrává důležitou úlohu v této molekulární mašinérii a co víc, působí na buňky velmi blahodárně.

Sulfan patří do skupiny tzv. gasotransmiterů. To jsou plynné látky, které mají schopnost přenášet buněčný signál a fungovat podobně jako např. neurotransmitery. Do skupiny gasotransmiterů patří celkem tři, zatím známé, molekuly – oxid dusnatý, oxid uhelnatý a sulfan. Jde o plyny s velmi nedobrou pověstí, v případě oxidu uhelnatého a sulfanu dokonce plyny smrtelně jedovaté. Samotný sulfan je silnější jed než smutně proslulý kyanovodík. To je však tvář, kterou nám tyto plyny nastavují v relativně vysokých koncentracích. V nízkých koncentracích jsou to velmi užiteční služebníci. Tato role gasotransmiterů je zřejmě dědictvím z dob, kdy byla pozemská atmosféra na oxid uhelnatý, oxidy dusíku a sulfan podstatně bohatší než dnes a trocha toho „smradu po zkažených vejcích“ nesměla formám pozemského života vadit.  

Pro všechny gasotransmitery je společné, že se uvolňují enzymaticky přímo v buňkách ve velmi nízkých koncentracích. Protože mají krátký poločas rozpadu, mohou fungovat jen v místě produkce a „nezmůžou“ se na delší cesty organizmem jako třeba hormony. Neznamená to ale, že by jim tento handicap ubral na významu! V buňkách regulují signální kaskády a tak zasahují do buněčného dělení, do ochrany buněk proti volným radikálům a buněčné smrti, regulují také strukturální komponenty buněk a tak v důsledku způsobují rozšíření periferních cév, erekci penisu atd.

Není náhodou, že se gasotransmitery staly terčem pro výzkumníky a následně i lékaře, kteří vzápětí hledali uplatnění těchto molekul jako možných léčebných prostředků. Netrvalo dlouho, kdy po objevení oxidu dusnatého jako gasotransmiteru přišel dnes již notoricky známý preparát modré barvy účinně podporující erekci. Právě tento lék kompenzuje nedostatečnost signální dráhy oxidu dusnatého v endotelu cév penisu.

Zvětšit obrázek

Dozrálé oocyty jsou nezbytností pro reprodukční biotechnologie, jako oplození pomocí intracytoplazmatické injekce oocytů spermií. Počet in vitro dozrálých oocytů je limitující pro efektivitu těchto biotechnologií. Zda nám sulfan pomůže dosáhnout lepších výsledků…

Lékařské využití oxidu dusnatého však sahá do mnohem hlubší historie. Dávno před tím, než objevitelé funkce oxidu dusnatého získali za svůj průlomový počin Nobelovu cenu, byla hojně využívána schopnost tohoto plynu rozšiřovat cévy k léčbě stavů vyvolaných nedostatečným prokrvením. Jedním z prvních léků tohoto typu byl totiž nitroglycerin, za jehož schopností rozšířit tepny zásobující srdeční sval se skrývá uvolněný oxid dusnatý. Je ironií osudu, že krotitel nitroglycerinu a vynálezce dynamitu Alfred Nobel trpěl na sklonku života kardiovaskulárními problémy a lékaři mu předepsali právě nitroglycerin. Duchovní otec nejprestižnějšího vědeckého ocenění ale lék odmítal, protože ho po něm úporně bolela hlava.
Zatímco je oxid dusnatý proklepnutý téměř ze všech stran, mnohem méně víme o alším gasotransmiteru - sulfanu. O co méně je prostudovaná buněčná signalizace sulfanu, o to více možností nám tato molekula nabízí. Už v zákopech východní fronty první světové války využívali vojáci bezděky příznivé účinky sulfanu. Požitím česneku totiž předcházeli omrzlinám, aniž by věděli že rozšíření cév periferního krevního řečiště má za následek blahodárný sulfan z česnekových silic se uvolňující. Tento fenomén a souvislost s válečným česnekem byl objasněn až o řadu desetiletí později. S identifikací zázračného sulfanu přichází na scénu i další jeho možná využití. Dnes už není tajemstvím, že sulfan působí protektivně na buňky rozličných tkání, eliminuje důsledky oxidativního stresu a jeho účinek je podobný účinkům jiných antioxidantů. V současné době dosud není jasné, na jaké molekuly má sulfan zacíleno, dosavadní poznání ale předpovídá velmi široký záběr této, můžeme říci, renesanční molekuly. Mezi poznanými jsou např. enzymy zvané sirtuiny, které se podílí na regulaci cirkadiálního rytmu, epigenetických změnách a životaschopnosti buněk. Evolučně poměrně konzervantivní proteiny v čele se sirtuiny a transkripčními faktory, a tedy proteiny s širokým uplatněním, dává sulfanu volné pole působnosti během života buňky. Právě přežitelnost buněk a příznivý vliv sulfanu na ni dráždí současnou vědeckou společnost, které sulfan zkrátka nedá spát.

Zvětšit obrázek

…ukáže čas strávený vzrušující prací nad mikroskopy.

Objevy vědců tak přináší nemalá překvapení, mezi nimi zjištění, že sulfan lze využít v terapii řady chorob spojených se stárnutím organizmu! Jedná se současně o učebnicové civilizační neduhy, jako jsou choroby kardiovaskulárního systému, degenerativní choroby nervového systému, diabetes a rakovina. Zvláště u poslední jmenované je účinek sulfanu opravdu podivuhodný! Sulfan je totiž schopen potlačit dělení nádorových buněk a současně nepostihnout buňky nerakovinné. Vysvětlení, kde se bere tak pečlivá selektivní schopnost sulfanu, si dosud musí počkat na svůj čas vykoupený špalírem experimentů v laboratořích. Stejně tak jeho medicínské využití si dá načas. Čím rychleji a racionálněji ale budeme k sulfanu přistupovat, tím blíže jsme tomuto „voňavému“ snu.

Jedním ze způsobů, jak přispět do mlýna poznání sulfanu, je studium buněčného cyklu pohlavních buněk a zapojení sulfanu do řízení reprodukčních funkcí. Právě tímto tématem se zabývá výzkumný tým Katedry veterinárních disciplín České zemědělské univerzity v Praze. Dosavadní výsledky poukazují nejen na příznivý vliv, ale přímo na nezbytnost sulfanu v procesu meiotického zrání oocytů. Studium úlohy sulfanu v oocytech ukazuje na cesty, kterými je možné se ubírat k vyššímu počtu oocytů dozrálých v podmínkách in vitro. Tímto se v laboratořích České zemědělské univerzity otevírají možnosti k efektivnějšímu použití reprodukčních biotechnologií hospodářských zvířat, jako je in vitro oplození, embryotransfer nebo terapeutické klonování. 

Literatura:
Zhang Y, Tang Z-H, Ren Z, Qu S-L, Liu M-H, Liu L-S, Jiang Z-S (2013): Hydrogen sulfide, the next potent preventive and therapeutic agent in aging and age-associated diseases. Molecular and Cellular Biology, 33: 1104-1113.