Letecký transport ako rizikový faktor kvality inseminačných dávok
Využívania inseminačných dávok od svetových plemenníkov už dávno nie je ničím výnimočným. Genetický materiál je pravidelne transportovaný z kontinentu na kontinent. Kvalita niektorých vzoriek však nie je vždy úplne presvedčivá a môže u slovenského chovateľa vzbudzovať pocit, že sa k nám importujú inseminačné dávky plemenníkov, ktorých ejakuláty by sa na Slovensku pohybovali na rozmedzí požadovaných kritérií pre kryokonzerváciu. Pravda však môže byť niekde inde.
Bezpečnosť neznamená bezpečie. Aspoň nie pre spermie!
Viacero vedeckých kolektívov sa rozhodlo zobrať do úvahy možný vplyv transportných podmienok. Ako jeden z najdôležitejších faktorov bol identifikovaný bezpečnostný prvok, využívajúci elektromagnetické žiarenie. Neustále stúpajúce hrozby teroristických útokov vyústili do využívania detektorov kovov a počítačovej tomografie v oblasti leteckej prepravy na dennej báze. O bezpečnosti týchto zariadení pre človeka sa vedú vo vedeckých kruhoch rozsiahle diskusie bez nejakého jednoznačného záveru. Ionizujúce žiarenie, využívané v röntgenoch, CT-čkách a pod., má dostatočné množstvo energie na odtrhnutie elektrónov z atómov a molekúl a tak dokáže na molekulárnej úrovni poškodiť živé tkanivo. Naopak, neionizujúce žiarenie (generované mobilnými telefónmi, detektormi kovov atď.) nemá dostatok fotónovej energie na ionizáciu atómov a elektrónov a dokáže iba excitovať elektróny a produkovať tak teplo. Odborníci z oblasti fyziky definujú nebezpečenstvo neionizujúceho žiarenia na základe množstva produkovaného tepla, zatiaľ čo biológovia kladú dôraz aj na produkciu oxidatívneho stresu po ožiarení. Nadprodukcia voľných radikálov môže spôsobovať rozklad bielkovín, tukov, či nukleových kyselín. V oblasti reprodukcie to môže znamenať zníženú oplodňovaciu schopnosť spermií. Síce na negatívny efekt elektromagnetického žiarenia už upozorňovali viacerí autori, túto problematiku dal do kontextu transportu inseminačných dávok až v roku 2006 tím z amerického Centra pre konzerváciu a výskum ohrozenej voľne žijúcej zveri v Cincinnati, Ohio. Vystavením prepravného kontajnera s inseminačnými dávkami röntgenovému žiareniu na letisku došlo k výraznému poklesu pohyblivosti spermií. Ožiarením inseminačných dávok tromi dávkami ionizovaného žiarenia dokonca prišlo k nezanedbateľnému rozsahu poškodenia DNA spermií. Neskoršie štúdie potvrdili, že vplyvom ionizačného žiarenia dochádza k zvýšenej produkcii oxidatívneho stresu, ktorý je zdrojom ďalšieho poškodenia spermií, rezultujúcom v zníženej motilite, prežívateľnosti, či zvýšenej citlivosti k DNA fragmentácii. Taktiež sa nedá vylúčiť, že výsledkom ionizujúceho žiarenia nedôjde k epigenetickým, či genetickým zmenám DNA, ktoré môžu ovplyvniť potomstvo.
Vieme spermie „pripraviť“ na cestu?
V rámci výskumných aktivít na Katedre fyziológie živočíchov na SPU v Nitre sme sa zamerali na vplyv neionizujúceho žiarenia na spermie. Využitím ručného detektoru kovov sme ožarovali zmrazené inseminačné dávky, ktoré sme následne podrobili analýzam pohyblivosti a fragmentácie DNA. Vhodná dávka neionizujúceho žiarenia dokázala stimulovať mitochondriálny metabolizmus, čo sa prejavilo zvýšenou motilitou spermií po rozmrazení a taktiež signifikantne vyššou rýchlosťou spermií. Poškodenie DNA sme pri našich dávkach neionizujúceho žiarenia nedetegovali. Napriek tomu, že neionizujúce žiarenie je považované za bezpečné, aj veľmi nízke dávky žiarenia indukujú bunkovú odpoveď na stres, a to produkciou takzvaných proteínov teplotného šoku. Produkcia týchto bielkovín bola prvýkrát opísaná v mechanizmoch bunkovej odpovede na zvýšenú teplotu, podľa čoho sú aj pomenované. Neskôr sa zistilo, že tieto proteíny sú reakciou buniek na akékoľvek stresové podmienky a pomáhajú bunkám odolávať degradačným procesom, prípadne zapájať sa do reparačných procesov. Na základe výsledkov u iných typov buniek (krvné lymfocyty, mezenchymálne kmeňové bunky a fibroblasty) predpokladáme, že spermie ktoré boli vystavené najprv neionizujúcemu žiareniu, budú vďaka fenoménu nazývanému adaptačná odpoveď, rezistentnejšie voči následnému drastickejšiemu ionizujúcemu žiareniu, na ktoré by ho mali „pripraviť“ proteíny teplotného šoku produkované pri nízkom žiarení.
Záverom teda môžeme konštatovať, že najideálnejším riešením spomínaného problému s transportom inseminačných dávok by bol individuálny prístup ku kontrole bezpečnosti geneticky cenných materiálov. V opačnom prípade by mali zahraniční producenti inseminačných dávok, určených na letecký transport, zohľadniť tieto negatívne vplyvy elektromagnetického žiarenia a podniknúť kroky k zníženiu ich celkového dopadu.
Literatúra je k dispozícii u autorov