Neploplodnost predstavlja jedan od najvećih izazova suvremenog društva, utječući na mnoge parove širom svijeta. Prema procjenama, svaki osmi par susreće se s poteškoćama u ostvarivanju želje za potomstvom unutar godine dana, a ponekad i nikako. Upravo muškarci često su razlog za takve poteškoće, budući da se u otprilike polovici slučajeva problemi s plodnošću mogu povezati s muškom stranom. Ipak, identifikacija genetskih uzroka takvih poremećaja u plodnosti predstavlja velik izazov zbog nedostatka podataka o kvaliteti sperme te molekularnim markerima iz dovoljno velikih skupina zdravih muškaraca reproduktivne dobi.

Za dublje razumijevanje gena i mehanizama koji kontroliraju mušku plodnost, istraživači su se okrenuli ka odgovarajućim laboratorijskim životinjama, u ovom slučaju bikovima.

Istraživački tim pod vodstvom Huberta Pauscha, profesora animalne genomike na ETH Zurichu, proveo je detaljno istraživanje mladih bikova kako bi istražili koje gene su aktivne u različitim tkivima njihovih reproduktivnih organa i kako to utječe na njihovu plodnost. Rezultati studije objavljeni su u časopisu Nature Communications.

Za potrebe istraživanja, tim iz Instituta za poljoprivredne znanosti koristio je uzorke testisa, epididimisa i vas deferensa od 118 nedavno zaklanih bikova reproduktivne dobi, naglašavajući da životinje nisu bile ubijene specifično za potrebe istraživanja.

Znanstvenici su analizirali transkriptome bikova, odnosno sve prisutne glasnike RNK u svakom tipu tkiva, što im je omogućilo da otkriju aktivne gene u tri različita tkiva. Na temelju tih saznanja, kreirali su odgovarajuće profile transkriptoma za bikove, koje su zatim usporedili s profilima ljudi i miševa. Otkrili su veliki broj gena i njihovih varijanti povezanih s plodnošću bikova, a većina tih gena vjerojatno je relevantna i za mušku plodnost kod ljudi. Regulacija muške plodnosti, kako objašnjava Xena Mapel, prva autorica studije, "visoko je konzervirana" kroz evoluciju, što znači da geni odgovorni za reprodukciju funkcioniraju slično kod svih sisavaca.

Nalazi istraživanja pokazali su da su ovi geni usko povezani s lošom plodnošću kod bikova, čija se subplodnost ne može otkriti uobičajenim pregledima ejakulata. Međutim, zahvaljujući novim marker genima, sada ih je moguće pouzdano detektirati.

Iako se stoka može činiti neobičnim izborom za model životinje u istraživanjima, bikovi su se pokazali idealnima za ovakve studije. Geni uzgojnih bikova dobro su poznati, a uzgojne organizacije dobivaju ejakulat od životinja dva puta tjedno kao dio uobičajenih operacija. Ovaj se ejakulat detaljno analizira prije nego što se razrijedi i koristi za osemenjivanje stotina krava ili se odbaci ako je kvaliteta ejakulata loša.

Analizirana skupina bikova također ima prednost homogenosti dobi, što istraživanje čini usporedivim. Da se slična studija provodila na ljudima, moralo bi se osloniti na dobrovoljne darivatelje iz različitih dobnih skupina, što bi rezultiralo teško usporedivim podacima.

Iako se podaci o plodnosti mladića u Švicarskoj godišnje prikupljaju od regruta za oružane snage, ti podaci nisu pogodni za takve analize zbog različitih prethodnih utjecaja na testirane osobe i praktične nemogućnosti dobivanja uzoraka tkiva iz njihovog reproduktivnog trakta.

Novi nalazi mogu imati značajne koristi za uzgajivače stoke, omogućavajući bolju dijagnostiku za identifikaciju odgovarajućih gena i njihovih varijanti u uzgojnim bikovima. To znači da će uzgajivači vjerojatno biti prvi koji će imati koristi od ovih otkrića, smanjujući financijske gubitke zbog neuspjelih umjetnih osemenjivanja.

Svaki ejakulat bika trenutno se testira prije upotrebe, a analiziraju se i genomi teladi; ipak, neki neplodni bikovi još uvijek prolaze kroz sustav. Ako uzgajivač oplodi krave sjemenom neplodnog bika, krave neće zatrudnjeti, što može brzo isprazniti proračun uzgajivača. Na tipičnoj švicarskoj farmi mliječnih krava, godišnje se troši nekoliko tisuća švicarskih franaka na umjetno osemenjivanje stada krava. Neuspješna osemenjivanja ne samo da dovode do financijskih gubitaka, već i do dodatnih problema za farmere jer krave koje ne rode ne proizvode mlijeko, što zahtijeva njihovu zamjenu, a to dodatno stvara troškove.

Umjetno osemenjivanje sada je standard u uzgoju goveda i svinja. U Švicarskoj se godišnje umjetno oplodi oko 800.000 krava, dok prirodno parenje - kada bik prirodno oplođuje kravu - vrlo rijetko dolazi do izražaja. "Odgajanje bika nije jednostavno. Većina farmera nema prostora za tako veliku životinju," ističe Pausch.

Izvor: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich