Austin, hlavní město Texasu – místo konání výroční konference AAAS. Kredit LoneStarMike Wikipedia, CC BY 3.0

Že něčím stresovaná matka není zrovna tím nejlepším vkladem do života budoucího pokolení, není žádným překvapením. Podle neuroložky Tracy Baleové z University of Maryland  ale nejde jen o matku, ale i otcův vliv na mozek potomka se ukazuje být  klíčovým. I jeho stres se do zdravého vývoje potomků mocně plete, a to prostřednictvím změněných spermií..

V případě matek se již podařilo zjistit, jakým mechanismem se jejich stres při graviditě zapisuje do výbavy potomka. Proces dostal jméno epigenetika a jeho podstatou je pozměněná exprese některých genů. Předevčírem na výročním zasedání AAAS v Austinu v Texasu Baleová přednášela přítomným, jak stres zanechává stopy na spermatu. Na myších se jí podařilo prokázat, že stresovaní samci mají pozměnou mikroRNA a že těmito změněnými molekulami zasahují do vývoje plodu v matčině lůně. A nezdá se, že by to bylo to nejlepší, čím by měli otcové své ratolesti na cestu životem vybavovat.

Austin Convention Center. Zde Baleová obvinila stresované samce z „páchání zla“.

Baleová už dříve publikovala práce, v nichž popsala, že dospělí myší samci žijící v neustálém strachu, mají potomky se sníženými reakcemi. Jde o podobné změny, které jsou u nás lidí všeobecně přijímány jako související s výskytem psychických poruch. Takových, jakým je například posttraumatická stresová porucha. Američanka si myslí, že se jejímu týmu nyní podařilo odhalit mechanismus, jakým to probíhá - stresovaní otci vykazují změny v genetickém materiálu zvaném mikroRNA a tyto důležité molekuly se pak pletou do genové exprese. Jinak řečeno, dovedou u některých genů ovlivnit, do jaké míry se jejich produkt (hormon,protein,…) bude tvořit a zda bude funkční. Jenže tu je jeden velký problém. Jak by se to samečkům mohlo dařit, když hlavičky jejich spermií jsou napěchovány jadernou DNA a tam žádné místo pro mikroRNA není.

Neuroložka Tracy Bale: „Otcové své problémy přenášejí na potomky“. University of Maryland

Než se k vysvětlení záhady dostaneme, bude dobré si připomenout, jakým mechanismem svým miminkům škodí stresované matky. Pomineme obecně známý fakt, že dlouhodobě vyplavovaný stresový hormon se u potomků v dospělosti projeví kardiovaskulárními problémy, jako je například vysoký krevní tlak. Matky nevědomky škodí i méně známým způsobem. Jejich prenatální stres postihuje totiž hladiny laktobacilů v jejich zažívacím i pohlavním aparátu. A nejen matek, ale i jejich potomků.

Jak by ale mohly bakterie zasahovat do našich složitostí? Kupodivu snadno, svou produkcí kyseliny mléčné. Ta, jak se ukázalo, je spojena s neurochemií mozku. Na pokusných myších vyšlo najevo, že pokud fyziologická hladina kyseliny mléčné není optimální, naruší to vývoj neuronů. U pokusných zvířat v takových případech dochází ke změnám v genové expresi u neuronů v hypotalamu. Rozsah těchto nežádoucích změn koreluje s hladinou laktobacilů. Řada z genů, u nichž je tímto postižena jejich exprese, hraje rozhodující roli ve vývoji mozku a jeho pozdější funkčnosti.

Nekalou úlohu v přenosu hrají molekuly mikroRNA Kredit: Integragen.

I po tomto zjištění zůstalo nedořešeno, jak stres u matky měřit. I na to ale výzkumníci začínají nacházet odpověď. Nabízí se využít k tomu biomarkery. Jedním z těch slibných se jeví být „OGT“ - specifický protein v placentě, o němž se ví, že do vývoje mozku strká své prsty. Celým jménem se jmenuje „O-linked-N-acetylglukosamin transferáza" a je to enzym s celou řadu regulačních funkcí, včetně řízení vývoje plodu. Když si po tomto zjištění výzkumníci pohráli s geny zvířat tak, aby jim jejich placentrání OGT klesla, ukázal se být jejich předpoklad správný - potomci geneticky upravených zvířat s nízkou hladinou placentárního OGT na tom byli v dospělosti podobně, jako potomci matek, kterým hladina OGT klesla v důsledku toho, že byly vystavovány stresovým situacím. Obě skupiny měly ratolesti neduživé, menšího v růstu a psychicky labilní.

Na nově vznikající život „svůj stres“ samci přenášejí prostřednictvím změněných molekul mikroRNA. Ty se pak jakýmsi autostopem na již hotových spermiích dostávají do vajíčka, kde svou přítomností ovlivní manifestaci genů. Výsledkem je změněný vývoj mozku. Kredit: Fertility and Sterility.

Nyní se vracíme k řešení záhady, jak stresovaní samci škodí svým miminkům. Už víme, že to je prostřednictvím mikroRNA, ale zbývá dovysvětlit, jak je takový přenos z tatínka na embryo možný, když v hlavičkách jeho spermií žádnou mikroRNA vědci nenacházeli? Právě to nyní Baleová ve své přednášce objasnila. A nutno říci, že si k tomu zvolila hodně viditelnou scénu. Výroční konferenci American Association for the Advancement of Science - největší vědecké sdružení na světě, které se může chlubit více než 120 000 členy. Letošní slavnostní sešlost připadla na hlavní město státu Texas. Nemusíme si ale zoufat, že akce nemůžeme být účastni osobně. Asociace vydává prestižní vědecké časopisy, například  Scicence, a tak se podrobnosti z výzkumu Baleové brzo jistě dočteme i tam.

To podstatné na konferenci vyslovila,  že stres má samcům zasahovat do činnosti jejich reprodukčního traktu. Konkrétně varlat, a ještě přesněji, nadvarlat. Fungují jako zásobárna spermií, které zde pobývají zhruba dva týdny. Nejde ale jen o úschovnu.  V kanálcích nadvarlete buňky uvolňují drobné váčky s obsahem mikroRNA, která se navazuje na povrch dozrávající spermie. Toto zjištění poněkud mění náš pohled na bičíkaté mršky. Považovali jsme je jen za jakési dopravce s úkolem co nejrychleji dodat na určenou adresu balík jaderné DNA. Jenže tím nabalováním mikroRNA se zásilka určená do „vlastních rukou vajíčka“ poněkud mění. Příjemce obdrží nejen původní zásilku, ale i extra porci regulačních pokynů, jak s obsahem zacházet. To sice může být někdy ku prospěchu, ale stejně tak i škodit. Tím, že se do aktu oplození a zázraku vzniku nového života začnou plést  molekuly mikroRNA, se navenek pak jeví, jakoby se na ratolestech odráželo rozpoložení stavu tatínkovy duše.

Autorka referátu své nové poznatky komentovala slovy: „Vše nasvědčuje tomu, že i malé změny v prostředí mohou někdy přivodit trvalý stres a hrát tak významnou roli ve zdraví potomků“. A dodává: „Až o těchto vazbách toho zjistíme více, budeme schopni vzniku některých z poruch předcházet“.

Závěr

Otázkou je, zda soužití s něžným pohlavím může být pro nás vůbec někdy stresů prosté.

Literatura

The press conference on Friday, February 16, 2018, AAAS annual meeting Austin. University of Maryland School of Medicine David Kohn, Increased stress on fathers leads to brain development changes in offspring, 2018

Transgenerational epigenetic programming via sperm microRNA recapitulates effects of paternal stress, PNAS,