Trable s oplozením vajíčka spermií vydají na samostatnou kapitolu, a ani ta by nestačila. Když ale zdoláme tento klíčový milník reprodukčního procesu, nezbývá než se potýkat s více než 10% rizikem spontánního potratu, který může přijít už v prvních dnech embryonálního vývoje. Právě těch pár dní, kdy se embryo dosud neuhnízdilo v děloze matky, je klíčem k novému životu a tak jej někteří experti po právu považují za „oplození“ v tom širším slova smyslu.
Oplozené vajíčko se nejprve váhavě rozdělí na dvě buňky, poté se začne překotně dělit a sestupovat vejcovodem do dělohy. Jedná se o první čtyři dny nového života, který se musí spolehnout jen sám na sebe, resp. na výbavu, kterou mu do vínku nadělili rodiče v podobě pohlavních buněk. Jakkoliv nelze pominout faktor maternálních podmínek (zde vejcovodu), nelze případnou vinu za potrat vidět pouze na straně matky. Protože se jedná o značné procento zmařených početí, není divu, že se do věci vložili už před dávným časem genetici se svými molekulárními metodami. Vskutku, tzv. aneuploidie jsou častou příčinou selhávání embryonálního vývoje; jenže jiní reprodukční biologové našli v embryu zázračný mechanizmus, který dokáže aneuploidie dokonale eliminovat natolik, že se dále vyvíjí jen buňky euploidní. Genetika, to však nejsou jen chromozómy, ale také mitochondrie, a s tímto fenoménem ani genetici ani reprodukční biologové dosud příliš nepracovali tak, jak si zaslouží.
Na rozdíl od „klasické“ genetické informace obsažené v jádrech buněk vykazuje mitochondriální DNA celou řadu zvláštností až záludností, které zákonitě vedou (v případě neznalosti) k potížím. Zatímco u většiny genů v jádře jsme zvyklí na podvojné založení genů v podobě dvou alel, mitochondrií je několik tisíc až desítek tisíc, a každá z nich nese svojí vlastní molekulu DNA, kódujících pouhopouhých 37 genů. A tak jsou tyto geny, technicky vzato, založeny tisíci až desetitisíci „alelami“. Jelikož jsou mitochondrie prapůvodní Archebakterie, je také jejich molekula DNA nápadně podobná té bakteriální: úsporné uspořádání genů bez intronů a jiné nekódující DNA, absence histonů a tak i neschopnost vytvořit prospěšný heterochromatin. Populace mitochondrií je proto na sebe nesmírně přísná a ničí samy sebe, pokud v sobě najdou cosi zkaženého (rozuměj, mutovanou DNA). A že je to hned! Vždyť tyhle pidielektrárny generují nejen velké množství kyslíku, ale také volných kyslíkových radikálů. A tak se životní cyklus mitochondrií řídí svými pravidly, jen částečně závislými na jaderném genomu, kde nám Mendelovy poučky nestačí a je potřeba nastoupit s teorií „efektu hrdla láhve“.
A jak hrdlo láhve funguje v embryu? Vcelku efektivně, protože jde o všechno – potomek potřebuje zdravé mitochondrie jako sůl a tak se embryonální buňky, které mutované mitochondrie obsahují v neúnosné míře, nedělí (tj. neprošly hrdlem láhve). Současně a soustavně dochází k eliminaci těch několika poškozených mitochondrií ve zdravých buňkách. A protože velmi časné embryo nové mitochondrie zatím netvoří, množství mitochondrií se pozvolna snižuje. A tak se jejich množství stalo ukazatel kvality a přežitelnosti embrya v reprodukční medicíně. Dnes už ale víme, že pouhý počet mitochondrií (resp. molekul DNA zvaný „copy number“) je parametr natolik povrchní, že s ním nevystačíme. Se supercitlivými a rychlými metodami čtení mitochondriální DNA přinesla dnešní doba překvapení: embryo i navzdory svým sebeočistným mechanizmům stále obsahuje nezanedbatelné množství mutovaných mitochondrií!.. Inu, v přírodě ne vše funguje na 100 % a právě proto existuje množství „záchranných brzd“ – a zde je to již zmíněný potrat. Vskutku, nové poznatky ukazují na spontánně potracená embrya, která se neliší v množství mitochondrií, avšak markantně v kvalitě, tedy v množství mutací mitochondriální DNA. Ukazuje se, „copy number“ patří do starého železa protože neříká nic o kvalitě mitochondriální populace. A spontánní potrat pak představuje jakousi embryonální sebevraždu v případě sice dostatečného množství ale mutovaných mitochondrií, načež zabrání porodu dítěte nesoucího mutované mitochondrie. Avšak, v přírodě není nic 100-procentní…
A tak i navzdory vší (i když kruté) moudrosti přírody dochází k porodům dětí nesoucích mutované mitochondrie. Řekli bychom, že populace genu, která je založena tisíci alelami v každé buňce, je vcelku odolná vůči takové genetické katastrofě. Ruku na srdce: do jednoho jsme mitochodriálními mutanty a mozaikami, avšak v míře nedosahující kritický práh. Jakmile je tento práh překročen, dochází k projevům mitochondriálních chorob, které nikdo nechceme: hereditární slepota, Leighův syndrom, mentální retardace, předčasná úmrtí, ale také nespecifickým symptomům diabetu, obezity či alergie. Kauzální léčba je prakticky vyloučená a tak nezbývá než tlumit příznaky. Zdravý rozum nám tak velí mitochondriálním chorobám předcházet v případech, kdy i (nikoliv nekonečně) moudrá příroda selhává.
Vpřípadě pátrání po příčinách se však neobejdeme bez analýzy rizik, poukazující nekompromisně na věk rodičů. Zejména ženy jsou v tomto ohledu skupinou značně citlivou; s vajíčkem matka dodává embryu vše potřebné včetně mitochondrií a není novinkou, že mitochondrie dědíme právě po maternální linii. Pokud stárnoucí vajíčko stárnoucího organizmu selhává ve své mitochondriální sebeočistě, předává potomkovi rodovou kletbu v podobě relativně velkého množství mutovaných mitochondrií. A protože průšvih často nechodí sám, i zde je nasnadě, že embryo vzniklé z postaršího vajíčka selhává i v „efektu hrdla láhve“ a mutované mitochondrie v embryu přetrvávají a k potratu spontánně nedochází. Genetické testování „rodičů za zenitem“ ale s mitochondriální DNA vůbec nepočítá! Stejně tak se ukazuje, že asistovaná reprodukce, v dobré vůli pomoci neplodným rodičům, zvyšuje riziko mitochondriálních chorob, např. dárcovstvím ooplasmy a tím i cizích mitochondrií.
Snad se nám v současné době nabízí nový pohled na poměrně staré téma mitochondrií. Historie mitochondrií v eukaryotních buňkách je ale natolik hluboká, že nezbývá než pevně věřit, že evoluce se se všemi úskalími tohoto podivuhodného genomu vypořádala v našem zájmu. A ten začíná už v době, kdy coby embryo hrajeme s mitochondriálním genomem vabank.
Literatura