Vliv znečištění ovzduší na kvalitu spermií: Studie a zjištění

Na zhoršenou kvalitu lidského spermatu má negativní dopad znečištění ovzduší. Tvrdí to velká studie čínských vědců. Ti varují, že by to mohlo mít značný dopad na plodnost. Neplodnost představuje v západním světě vážný zdravotní problém, zasahuje přibližně každý sedmý pár, který se snaží počít dítě. V západním světě se muži potýkají s poklesem plodnosti. Kvalita jejich spermatu se zhoršuje: Klesá koncentrace spermií, sestupný trend má i celkový počet spermií v ejakulátu.

Studie a výzkumy

Vědci ve svém výzkumu vycházeli z analýzy spermatu asi 6500 mužů. Dospěli k tomu, že „existuje silné spojení mezi vysokou úrovní znečištění jemnými částicemi a abnormálním tvarem spermií“. Zpráva vyšla v odborném časopise Occupational & Environmental Medicine. Popisuje, že v klinických měřítcích je tento efekt relativně malý, ale i tak by mohl vést k neplodnosti u značného množství párů - zejména vzhledem k tomu, jak rozšířeným fenoménem je městské znečištění na celé planetě.

„Našli jsme silnou asociaci mezi vystavením částicím PM 2,5 a malým množstvím normálně tvarovaných spermií u mužů v reproduktivním věku,“ uvedli vědci. „Přestože odhadujeme, že efekt je malý a v klinickém prostředí může být zanedbatelný, je to přesto velká výzva pro zdravotnictví,“ dodávají.

V reakci na tuto vědeckou nejistotu se dánský tým rozhodl zaměřit na otázku, zda existuje souvislost mezi dlouhodobou expozicí prachovým částicím a hluku a neplodností. Do studie bylo zařazeno 526 056 mužů a 377 850 žen, kteří měli méně než dvě děti a žili v nesezdaném soužití či v manželství. Výsledky studie ukázaly, že muži, kteří byli dlouhodobě vystaveni vyšším hodnotám jemných prachových částic (o 2,9 µg/m3 nad normu), čelili o 24 % vyššímu riziku neplodnosti. Zatímco jemné prachové částice ovlivňovaly plodnost především u mužů, u žen vědci zjistili, že riziko neplodnosti stoupá s expozicí vyšším úrovním hluku ze silniční dopravy. Studie naznačuje, že by mohly existovat rozdíly v citlivosti mužů a žen na různé druhy environmentálních stresorů.

Studie ze Španělska a Číny ukázaly, že za patnáct let tam podíl mužů s normálním počtem spermií v ejakulátu poklesl o desetinu.

Čtěte také: Vliv Energie na Přírodu

Polétavý prach a jeho vliv

Polétavý prach (PM z anglického názvu „particulate matter“) je pojem pro mikročástice o velikosti několika mikrometrů. Částice mají své specifické označení podle velikosti - například PM10 označuje polétavý prach o velikosti 10 mikrometrů. Vůbec nejnebezpečnější jsou částice menší než 2,5 mikrometru (tedy PM2,5), které se mohou dostat až do plicních sklípků.

Endokrinní disruptory a jejich dopad

Americká epidemioložka Shanna Swanová nedávno ve své knize Odpočet (Countdown) upozornila na rizika spojená s velkou skupinou látek znečišťujících životní prostředí. Veřejnost o nich mnoho neví, a pokud ano, pak si je často ztotožňuje s látkami, které může lidský organismus snadno zaměnit se svými vlastními hormony. Ve skutečnosti dokážou endokrinní disruptory mnohem více. Některé například blokují syntézu hormonů v organismu, jiné třeba brzdí jejich přirozený rozklad. Mezi endokrinními disruptory najdeme látky velmi různorodé povahy. Dnes se jejich počet odhaduje na dva a půl tisíce. Mohou být součástí všudypřítomných plastů. Najdeme je ale i v produktech farmaceutického průmyslu. Hormonální rovnováhu nabourávají dokonce i ionty některých kovů, jako jsou kadmium, zinek nebo arzen.

Můžeme si být jistí, že všechny endokrinní disruptory neznáme. Často jde o látky, které lidstvo dlouhodobě používá ve velkém a o jejich endokrinně disrupční povaze nemělo dlouho nejmenší tušení. Vědci je postupně identifikují a zjišťují jejich dopady na lidské zdraví. Zdaleka nepůsobí neblaze jen na plodnost. Každý z nás žije v koktejlu endokrinních disruptorů; jeho skladba se odvíjí od toho, kde člověk žije, co a z čeho jí a pije, do čeho se obléká, kde a jak tráví volný čas, kde pracuje a jak se tam dopravuje. Neznáme všechny látky s endokrinně disrupčními vlastnostmi a nevíme, co všechno odhalené disruptory v lidském organismu poškozují.

Frederiksenová a její spolupracovníci použili data získaná většinou z databází Evropské agentury pro bezpečnost potravin. Z těch odhadli, jak moc jsou lidé vystaveni devětadvaceti chemickým látkám s endokrinně disrupčními účinky. Soustředili se na ty, o nichž je známo, že mohou negativně ovlivnit kvalitu lidských spermií už tím, že poškodí pohlavní žlázy chlapců v době, kdy ještě prodělávají vývoj v těle svých matek. Některé z těchto chemikálií jsou s to obsadit vazebná místa, na která se vážou hormony, aby mohly v organismu spustit procesy vedoucí k tvorbě spermií. Jiné látky narušují tvorbu prostaglandinů, které se významně podílejí na rozvoji mozkových center regulujících činnost varlat a produkci spermií.

Mezi vybranými látkami figurovaly bisfenoly typů A, S a F, jež jsou velmi často součástí nejrůznějších plastů používaných například jako obaly na potraviny a nápoje. Kromě nich brala Frederiksenová v úvahu i ftaláty, které jsou rovněž komponentou nejrůznějších plastů. Další látky, jež se ocitly ve středu zájmu studie, patří k polychlorovaným dioxinům vznikajícím spalováním organických látek a také při některých výrobních procesech, jako je například bělení papíru a textilií. Vědce zajímal také butylparaben používaný jako konzervační činidlo do nejrůznější kosmetiky. Pozornost věnovali i paracetamolu, běžně užívanému k tlumení zánětů a bolestí. Z vědecké literatury načerpali vědci údaje o povolené úrovni expozice vytipovaným látkám. Získali tak představu o potenciálních dopadech každé jednotlivé škodlivé chemikálie.

Čtěte také: Změny v jet streamu v důsledku klimatu

V moči stovky dánských mužů ve věku od osmnácti do třiceti let změřili množství devíti chemických látek a jejich metabolitů a z těch odvodili, jakým koncentracím látek jsou tito muži vystaveni a kolik endokrinních disruptorů denně přijmou do svého organismu. Ukázalo se, že všichni muži jsou vystaveni nebezpečným kombinacím chemikálií. Ten, který žil v nejhorším koktejlu endokrinních disruptorů, překračoval povolenou míru rizika stokrát. Nejčastěji žili muži v prostředí, kde byla přípustná míra rizika překročena sedmnáctkrát.

Na základě epidemiologických kalkulací vědci určili, které chemikálie mají nejvyšší potenciál k poškození spermií mužů. Bezkonkurenčně vedl bisfenol A, což bylo překvapení, protože cejch největšího škůdce spermií nesou ftaláty. Bisfenolu A se ročně vyrobí osm milionů tun a i z objemu jeho produkce je zřejmé, že má široké uplatnění. Najdeme ho v řadě plastů, kde se používá jako tvrdidlo zvyšující pevnost. Vyskytuje se ale také v plastech, do nichž ho výrobci cíleně nepřidávají, což je například polyethylentereftalát známější pod populární zkratkou PET. S polyethylentereftalátem se nejspíš potkáme v láhvích balené pitné vody.

Jako další látky nebezpečné spermiím mužů vyšly z britsko-dánské studie polychlorované dioxiny následované bisfenoly S a F. Tyto bisfenoly se používají jako náhražky bisfenolu A. Jejich relativně menší škodlivost ve studii Frederiksenové a spol. lze ale přičíst na vrub tomu, že se o nich zatím zdaleka neví tolik co o bisfenolu A. Experimenty na vajíčkách savčích samic, např. myší nebo prasnic, prokázaly, že bisfenol S je ve skutečnosti nejméně tak škodlivý jako bisfenol A.

Významný negativní vliv na spermie má i paracetamol, o němž je známo, že způsobuje pokles kvality spermií u laboratorních zvířat a zvyšuje riziko, že se matkám užívajícím tento lék během těhotenství narodí synové s varlaty nesestouplými do šourku. Tento vývojový defekt označovaný jako kryptorchismus je spojován s narušenou plodností a zvýšeným rizikem rakoviny varlat. V roce 2021 vyzvalo devadesát vědců na základě hromadících se důkazů o rizicích spojených s užíváním paracetamolu v těhotenství, „aby těhotné ženy byly na začátku těhotenství upozorněny, že se mají vyhnout užívání paracetamolu, pokud ho nenaordinuje lékař“.

Dlouhodobá studie a znečištění ovzduší

Dlouhodobá studie o městských strážnících zkoumá, jaký vliv má znečištěné ovzduší na jejich zdraví. Zvýšená koncentrace škodlivin působí negativně na některé geny i pohyb spermií. O zjištěních se mluvilo na webináři Zdravé stárnutí v průmyslovém prostředí, který pořádala Komise pro životní prostředí AV ČR. Znečištěný vzduch má významně negativní vliv na zdraví lidí - to je všeobecně známá skutečnost.

Čtěte také: Které zdroje energie jsou nejméně škodlivé?

Do rozsáhlé studie, v níž je zajímala dědičná informace v krvi a spermiích, si vybrali určitou skupinu lidí - městské strážníky, a to z Ostravy, Českých Budějovic a Prahy. Nyní představili dílčí závěry týkající se odlišné metylace DNA. „Tento proces zabraňuje jistým genům v aktivitě, přičemž hlavním smyslem je udržení jejich stability,“ vysvětluje Kateřina Hoňková z Ústavu experimentální medicíny AV ČR. Jedná se o mechanismus ovlivňující, jak se určitá DNA ve skutečnosti projeví. Z metylace DNA lze předpovídat takzvaný epigenetický věk, který se může lišit od kalendářního. Na epigenetický věk má vliv životní styl, strava, fyzická aktivita a genetické predispozice. Dá se použít pro odhad délky života a míry rizika některých onemocnění.

Kde se však mezi strážníky z jednotlivých měst našly rozdíly, bylo chování konkrétních genů. U ostravských vědci zjistili zvýšenou aktivitu genu XRCC5, který kóduje protein s opravnou funkcí. Považují to za pozitivní mechanismus, který tyto muže chrání před poškozením DNA. Mezi další významná zjištění u ostravských městských policistů patří identifikace devíti míst na genomu, která regulují aktivitu genu NR4A2. V tomto případě je účinek spíše negativní. Příslušný gen může být odpovědný za zvýšené riziko autoimunitních či neurodegenerativních onemocnění.

Titíž městští strážníci posloužili i v další větvi výzkumu. Pokud muž přichází často do kontaktu s těžkými kovy, jako jsou olovo nebo rtuť, organickými rozpouštědly (toluen, benzen, aceton a další) nebo pesticidy, může to nepříznivě ovlivnit jeho spermie. Znečištění v Ostravě mají na svědomí tradiční ocelárny a koksovny, lokální vytápění, doprava a rovněž vzduch, který sem vane z průmyslových oblastí v Polsku. Ke zdravotním rizikům nejvíc přispívají polétavý prach, benzen a benzo[a]pyren.

Pracovníky městské policie badatelé vybrali kvůli tomu, že se často pohybují venku po městě. Vyšetření proběhlo na jaře a na podzim, což mělo svůj důvod. „Řada živočichů se vyznačuje sezonním reprodukčním cyklem. Dřív se předpokládalo, že u lidí nic takového neexistuje, ale není to pravda. I u mužů se vyskytuje kvalita spermií podle sezony,“ podotýká Jiří Rubeš z brněnského Výzkumného ústavu veterinárního lékařství. Na jaře dochází k výrazné sezonní stimulaci produkce i větší hybnosti. Oproti tomu na podzim je pohyblivých spermií až o 20 procent méně. Vědci však u strážníků v Ostravě zjistili určitý paradox. Přestože se na jaře spermie pohybují čileji, jejich trajektorie je méně efektivní než na podzim. Příčinou nesourodého pohybu je benzo[a]pyren, který se v ovzduší vyskytuje nejvíc v zimě. Spermie, jež vědci odebrali v březnu, se vyvíjely v lednu a únoru.

Zrání spermie neboli spermatogeneze je složitý a křehký proces, který probíhá 75 dní. Znečištění způsobuje také poruchu integrity jaderné DNA, tolik důležité pro expresi samčího genomu. Zatím nelze při umělém oplodnění vybírat spermie s bezvadnou genetickou informací. Aby to vědci zjistili, musí totiž pohlavní buňku usmrtit. Badatelé své závěry prezentovali na online semináři o kvalitě vzduchu, který se konal symbolicky na Den Země, ve čtvrtek 22. dubna 2021. Zaměřil se především na Moravskoslezský kraj.

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) a jejich vliv

Již před deseti lety se rozpoutala diskuse o pomalu, ale stále klesající plodnosti mužů. V současnosti je nejméně v polovině případů léčených párů neplodnost na straně muže a v České republice se rodí čím dál tím více dětí z umělého oplodnění. Mužskou plodnost přitom výrazně ovlivňuje znečištění ovzduší, zejména polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Podle Jiřího Rubeše z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně nejvíce poškozuje znečištěné ovzduší vývoj spermií v posledních deseti dnech jejich vývojového cyklu, když mužské pohlavní buňky dozrávají v nadvarleti.

Výzkumy dokázaly i to, že kvalita spermii je významně horší v zimních měsících, kdy jsou muži vystaveni špatným rozptylovým podmínkám, než na konci léta po období relativně nejčistšího ovzduší. Velmi důležitým faktorem, který ovlivňuje kvalitu semene je ovšem životní styl, zejména kouření a kvalita stravy.

Hlavní zdrojem znečištění ovzduší polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) je nedokonalé spalování fosilních paliv. Především ve velkých aglomeracích jsou nejvíce na vině emise z automobilové dopravy,dále pak energetika, spalování odpadů a nebo průmysl zpracování kovů. V menších obcích v posledních letech vzrůstá znečištění z vytápění domácností, které používají nekvalitní tuhá paliva a zároveň často spalují i odpady.

Spermie a její poškození

Spermie je složitá buňka, jejíž cílem je transport genetické informace a oplození vajíčka. Hlavičku tvoří převážně genetická informace, tedy chromozómy s malým množstvím buněčné tekutiny a její vnější část je pokryta váčkem tzv. akrozomem s řadou enzymů umožňujících rozrušení stěny vajíčka. Krček spermie je místem, kde se vytváří dostatečná energie pro umožnění pohybu složitého mikrotubulárního kontrakčního aparátu uloženého v bičíku. Téměř každá z těchto částí může být poškozena a způsobit tak neplodnost.

Lékaři u pacienta s poruchou plodnosti stanovují tzv. spermiogram, který obsahuje informace o objemu ejakuátu, který by neměl klesnout pod dva mililitry (běžně 2-6ml), koncentraci spermií v ejakuátu (alespoň 20 milionů na mililitr, běžně 60-80 miliónů na ml), vitalita - pohyblivost spermií krátce po zkapalnění ejakulátu (alespoň 60% má vykazovat dobrou dopřednou propulzivní pohyblivost) a stavbu těla spermie (alespoň 60 % morfologicky normálních).

Mezi polycyklické aromatické uhlovodíky patří více než 100 sloučenin. Vykazují schopnost dlouhodobě přetrvávat v životním prostředí a mají negativní vliv na zdravotní stav, navíc se vážou na pevné částice nebo na prach. Vztah znečištěného ovzduší a kvality spermií studovali vědci v okresu Teplice, kde skutečně prokázali, že při zhoršené ovzduší se významně zhoršila i kvalita spermií, zejména morfologie a vitalita.

Jiří Rubeš z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně, který výzkum vedl poukazuje i na to, že jak se postupně během devadesátých let kvalita ovzduší na Teplicku zvyšovala, rostla i kvalita vzorků spermatu. „Příspěvek znečištěného ovzduší ke zhoršení plodnosti mužů je naštěstí vratný proces takže když dojde ke zlepšení životního prostředí, dojde i ke zlepšení kvality spermií,“ prohlásil Rubeš na konferenci Komise pro životní prostředí Akademie věd ČR o vztahu mezi kvalitou ovzduší a zdravím. Jeho tým studoval znečištěné ovzduší v okrese Teplice a jeho vliv na kvalitu spermií u mužů žijících v tomto okrese. Vyšetřeno bylo 325 18letých mužů z Teplic a v kontrolní oblasti Prachatice.

„Jakkoli bude v budoucnu klesat koncentrace spermií, ještě dlouho to nebude představovat velký problém, protože již dnes lékařská věda dokáže většině mužů pomoci v centrech asistované reprodukce,“ tvrdí Rubeš. Skutečným problémem je však poškození genetické informace, kterou spermie nese, poškození chromatinu (komplexu deoxyribonukleové kyseliny jako nositele genetické informace a jaderných bílkovin), ke kterému dochází při dozrávání spermií v nadvarleti. V tomto stádiu neumí tělo jakkoli opravit chyby, které vzniknou na DNA.

„Přestože jsou muži, kteří mají ve všech běžně sledovaných parametrech normální zdravé semeno, mohou být neplodní právě z důvodu narušení chromatinu,“ dodává Hrubeš. A právě poslední období dozrávání spermií je nejvíce náchylné k poškození karcinogenními polycyklickými aromatickými uhlovodíky.

Podle studie, která zkoumala sedmdesát studentů z Prahy a kolem stovky studentů z Brna, měla zjistit rozdíl mezi kvalitou spermií. Podle výsledků byli na tom pražští studenti mnohem hůře ve vitalitě a v morfologii spermií, přitom téměř všechny indikátory znečištění ovzduší byli téměř shodné, podstatný rozdíl byl v tom, že k odběru u pražských studentů došlo v zimních měsících zatímco Brňáci odevzdávali vzorky v létě.

Vliv topení a kvalita ovzduší

Brno - Znečištěné ovzduší v Česku podle vědců zhoršuje šanci párů na početí dítěte. Experti zkoumali ve studii například kvalitu spermií pražských strážníků a zjistili, že v zimě, kdy se topí, je výrazně horší než v jarních a letních měsících. Strážníky vybrali kvůli tomu, že jako jedni z mála zaměstnanců tráví celou pracovní dobu venku. Další studie ukázala, že kvůli domácímu topení se zhoršuje v zimě ovzduší i v dříve čistých oblastech země.

Vědci se věnují vlivu kvality ovzduší na reprodukční zdraví dlouhodobě. Z jejich měření vyplývá, že například ve dříve znečištěných severních Čechách se kvalita ovzduší v posledních 15 letech výrazně zlepšila. Naopak v regionech, které dřív zařazovali do studií jako „čisté“, aby měli srovnání, se situace zhoršila. „Kvůli zdražení energií lidé přecházejí z plynu zase na pevná paliva, případně spalují odpadky. Dnes jsou na tom Prachatice hůř než Praha nebo Teplice,“ uvedl Radim Šrám z Ústavu experimentální medicíny Akademie věd ČR.

Jiří Rubeš z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně dodal, že zatímco vliv špatného ovzduší na spermie lze v různých studiích měřit a sledovat, vědci dosud nemají data o působení škodlivin na ženské pohlavní buňky. „Vajíčka jsou pro nás de facto nedostupný materiál,“ řekl.

Šrám zdůraznil, že podle dalších studií poškozuje znečištěné ovzduší i dítě v matčině děloze. Podobně jako u kuřačky u ní roste riziko, že se jí narodí dítě s nižší porodní váhou. „Významná je v tom, že děti se narodí s takzvanou funkční nedostatečností. Ta se může projevit až ve středním věku tak, že je u těchto jedinců vyšší výskyt kardiovaskulárních onemocnění,“ uvedl.

Podle Šráma by se měl špatným ovzduším víc zabývat stát. V 90. letech podle něj padlo rozhodnutí investovat šest miliard korun do plynofikace, což mnohde kvalitu vzduchu výrazně zlepšilo. Nyní je podle něj čas na další zásahy, protože kvůli domácímu topení se situace s kvalitou vzduchu v ČR plošně zhoršuje.

tags: #vliv #ovzduší #na #kvalitu #spermií #studie

Oblíbené příspěvky:

• Brčka šetrná k přírodě
• Pravidla pro venkovní odpadkové koše
• Objemný odpad
• Klíčové aspekty odolnosti vůči ohrožení
• Znečištění ovzduší Větřkovice - podrobná studie