Ruchliwość przede wszystkim, czyli wszystko, co chcielibyście wiedzieć o plemnikach

Plemniki stanowią 1–5% całkowitej objętości ejakulatu. Jego głównym składnikiem jest woda, ale oprócz niej występuje tam mnóstwo pierwiastków i związków chemicznych, co skłoniło badaczy do przedstawienia teorii, że natura chciała nam tym organicznym ułatwieniem poczęcia wynagrodzić brak zewnętrznych oznak owulacji, obecnych u wielu gatunków zwierząt. W nasieniu znajdują się więc m.in. takie pierwiastki jak wapń (istotny dla zdrowia plemników i ich funkcji), magnez (wpływa na zdrowie plemników i ich prawidłową strukturę), potas (utrzymuje równowagę elektrolitową, co jest ważne dla ruchliwości plemników), cynk (odgrywa kluczową rolę w produkcji plemników oraz utrzymaniu ich jakości), sód, miedź, żelazo i selen. Wśród związków chemicznych są: kwas mlekowy (wspiera metabolizm plemników, umożliwiając im prawidłowe funkcjonowanie), witaminy C i B₁₂, lipidy, cholesterol, białka (transferryna, laktoferyna czy semenogelina, odpowiedzialna za koagulację nasienia po wytrysku i regulację ruchliwości plemników), fruktoza i glukoza, które nadają plemnikowi energię konieczną do poruszania się, proglastandyny powodujące rozwieranie się szyjki macicy, endorfiny, neurotransmitery, immunosupresanty.

Poza tym występują w ejakulacie hormony takie jak estrogen (odpowiedzialny za popęd seksualny) czy związane z wahaniami nastroju: kortyzol (hormon stresu), prolaktyna, oksytocyna i tyreotropina (naturalne antydepresanty), a także odpowiedzialne za zapach nasienia fosforylocholina, putrescyna, spermina, spermidyna i kadaweryna. Gordon Gallup i Rebecca Burch, psycholodzy ewolucyjni z University of Alabama, wykazali, że kobiety decydujące się na kontakty intymne bez prezerwatywy są mniej podatne na obniżenie nastroju, gdyż nasienie zawiera również serotoninę – hormon szczęścia regulujący czynności w ośrodkowym układzie nerwowym. Po zbliżeniach dobrze śpimy, co zawdzięczamy melatoninie. Obecny w nasieniu hormon folikulotropowy (FSH) wpływa na przebieg cyklu miesiączkowego i stymuluje owulację, a lutropina – hormon luteinizujący (LH) – rządzi płodnością (u mężczyzn reguluje procesy wydzielania androgenów, czyli produkcję testosteronu w jądrach).

Mało błyskotliwe plemniki

To wszystko zawiera każdy ejakulat, ale proporcje poszczególnych elementów zależą już od organizmu konkretnego mężczyzny. W każdym razie jednorazowo mężczyzna produkuje 2–5 ml spermy, ale rekordzista (według „Journal of Fertility and Sterility”) wytworzył jej na raz 110 ml. Zebra wydziela 240 ml, dzik – 300 ml do prawie litra. Nikt nie pobije płetwala błękitnego, który w trakcie jednej kopulacji uwalnia ok. 17 l spermy. Statystyki jak zawsze bywają zaskakujące:

– W ciągu życia mężczyzna ma ok. 5 tys. wytrysków, a całkowita ilość wytwarzanego w ich trakcie nasienia to ok. 4 l.

– Przeciętnie mężczyzna produkuje ok. biliona (10¹²) plemników w ciągu życia, ale w wyniku ejakulacji wydostaje się z jego organizmu tylko ok. 700 mld.

– W ciągu nieprzerwanego 24-godzinnego procesu każdego dnia dwa jądra zdrowego mężczyzny mogą wyprodukować 1500 plemników na sekundę, czyli ok. 100–150 mln dziennie.

– Pierwsze plemniki mogą pojawić się już w 11. roku życia chłopca, a powstają do późnej starości, i to w zasadzie w sposób stały.

– Wraz z wiekiem produkcja plemników spada – u panów pomiędzy 50. a 90. rokiem życia wynosi do 3,8 mln dziennie.

– Do zapłodnienia u człowieka potrzeba 40 mln plemników!

Lecz płodność mężczyzny nie zależy od ilości ejakulatu czy tempa wytrysku, tylko od jakości plemników, a z tym bywa coraz gorzej. 58% plemników z jednego wytrysku musi być żywych, żeby do zapłodnienia doszło. Z tych co najmniej 32% musi przesuwać się we właściwym kierunku, a plemniki nie zawsze są aż tak błyskotliwe. Mylą kierunek albo w ogóle nie potrafią pływać. Izraelski epidemiolog Hagai Levine przeprowadził badania na 43 tys. mężczyzn z różnych krajów z całego świata. Ich wyniki szokują. W latach 70. 1 ml ejakulatu mężczyzny żyjącego na Zachodzie zawierał 99 mln plemników, w 2010 r. było to już tylko 47 mln, a więc mowa tu o spadku przekraczającym 52%. Levine zwraca uwagę, że nie ma tu granicy dolnej, a więc proces spadku płodności mężczyzn jeszcze się nie zakończył. Obecnie w Danii można już mówić o epidemii bezpłodności, gdyż dotyczy ona 20% mężczyzn.

Lider jedzie w peletonie

Kiedy dochodzi do zbliżenia, gruczoły opuszkowo-cewkowe (Cowpera), które są wielkości ziarna grochu, startują z produkcją preejakulatu. To naturalny lubrykant, odpowiadający za zobojętnienie kwaśnego odczynu moczu w cewce moczowej, normalnie zabójczego dla zawartych w nasieniu plemników. Z 40 mln plemników zaczynających podróż do komórki jajowej tylko kilka tysięcy dotrze do jajowodu, a jedynie kilkadziesiąt przedrze się przez barierę proteinową (osłonkę przejrzystą) chroniącą jajo. Do wnętrza komórki dostanie się tylko jeden, gdyż wytwarza ona osłonkę zapobiegającą polispermii. Ruchliwość plemnikom zapewnia fruktoza zawarta w nasieniu. Ale jej poziom w nasieniu osiąga maksimum między 20. a 30. rokiem życia mężczyzny, a potem się obniża.

Jeśli wyobraźnia podpowiada nam, iż ten proces wygląda niczym sprint, to raczej bliższa jest tu analogia do zapasów w kisielu. Ejakulat początkowo konsystencją przypomina żel, w którym pływa nasienie. Natura tak to urządziła, aby żel zabezpieczał plemniki przed uszkodzeniem, gdyż płyn wytryskuje z główki penisa z prędkością kilkunastu kilometrów na godzinę. Alfred Kinsey, amerykański biolog badający seksualność rodaków, ustalił, że studenci amerykańscy przeciętnie ejakulują po 2 min od penetracji lub stu „pchnięciach”, natomiast orangutan lub dzik potrzebują do tego 10 min, a rezusy – tylko 15 s. U rekordzisty badanego przez Kinseya wytrysk miał zasięg prawie 2,5 m, a Horst Schultz chwalił się, że jego nasienie poszybuje na ponad 5 m (podobno z prędkością 70 km/h). Przy takich osiągach kleistość ejakulatu jest jak najbardziej pożądana. Ale potem żel zmienia się w płyn, by ułatwić plemnikom ruchy i dopłynięcie do celu.

Plemnik składa się z witki i główki. W przedniej części główki jest zlokalizowany akrosom, czyli obszar w formie czapeczki, wytwarzający enzymy hydrolityczne umożliwiające przebicie się przez ścianę komórki jajowej i zapłodnienie. Sama główka zawiera materiał genetyczny, czyli DNA, przy czym naukowcy odkryli niedawno, iż każdy z plemników jest jednak inny. Materiał genetyczny zawarty w główce ma połowę chromosomów znajdujących się w każdej innej komórce ciała, lecz te chromosomy dobierane są losowo (podobnie dzieje się w kobiecej komórce jajowej, dlatego wszystkie jej dzieci będą się od siebie różnić). Witka, wychylając się na boki, przesuwa główkę do przodu z prędkością równą czterokrotnej jej długości na sekundę – 0,1 mm/s. Plemniki pokonują więc dystans 3 cm w ciągu 7 min. Część z nich dociera do jajowodów w ciągu godziny, w czym pomagają skurcze macicy. W kwaśnym środowisku pochwy przetrwają 72 godz., a najodporniejsze – nawet kilka dni.

Wygrywa jeden. Ale nauka podważyła pogląd, jakoby był to najszybszy i najsprawniejszy plemnik. Naukowcy z North Carolina A&T State University i Cornell University ustalili, że plemniki naturalnie się łączą, nie przyczepiając się (ich aglutynacja uniemożliwiałaby zapłodnienie) do siebie, podczas pływania w płynie lepkosprężystym. Dzięki temu łatwiej pokonują opór płynu w żeńskim układzie rozrodczym i reagują na różne scenariusze przepływu.

Dr Chih-Kuan Tung w artykule „Fluid viscoelasticity promotes collective swimming of sperm” wymienia trzy biologiczne korzyści z takiego grupowego pływania plemników: przy braku przepływu zespół plemników rzadziej zmienia kierunek i płynie w prostszej linii, przy przepływie łagodnym plemniki niczym peleton zmierzają razem ku mecie, a przy wysokich fizjologicznych prędkościach przepływu grupa stanowi zabezpieczenie przed porwaniem przez silny prąd. Odkrycia amerykańskich naukowców mogą usprawnić leczenie niepłodności i skuteczność takich technik jak zapłodnienie in vitro. Bo po tę metodę z konieczności sięga coraz więcej par pragnących zostać rodzicami.

Niepłodność częstsza niż cukrzyca

U 42% par zgłaszających się do klinik leczenia niepłodności w Polsce przyczyną problemów z zajściem w ciążę jest czynnik męski. Problem ten dotyczy ponad pół miliona mężczyzn w naszym kraju, czyli ok. 7%, a więc niepłodność wśród panów jest częstsza niż cukrzyca. Przyczyn można by wskazać wiele. Do najbardziej oczywistych należą otyłość (nadmierna tkanka tłuszczowa w okolicy brzucha to magazyn energii cieplnej utrudniający schładzanie jąder), palenie tytoniu, stres, siedzący tryb życia, spożycie alkoholu i narkotyków. Ale powodów zaniku sprawnych plemników jest coraz więcej.

Większość przedmiotów codziennego użytku jest pakowana w plastik, podobnie jak żywność. Może on zawierać szkodliwe dla nas ftalany (stosowane do zwiększenia elastyczności plastiku) oraz bisfenol A (BPA, zapewnia wytrzymałość i przezroczystość). Te substancje bywają obecne również w kosmetykach, środkach do zmywania i sprzątania, lekach, przedostają się do wody, a wraz z nią do naszych organizmów. Obniżają jakość nasienia i prowadzą do zaburzeń hormonalnych. Bisfenol A jest w puszkach, uszczelniaczach dentystycznych, a nawet termoczułym papierze używanym w kasach fiskalnych.

Podobnie szkodliwe dla plemników są różne pola magnetyczne, generowane przez sieci energetyczne czy fale radiowe. Telefony komórkowe stale emitują sygnał do najbliższej anteny, a większość chłopców i mężczyzn nosi je w przednich kieszeniach spodni, gdzie niemalże dotykają miejsc intymnych, bombardując jądra promieniowaniem elektromagnetycznym. John Aitken z University of Newcastle w Australii, lider 150-osobowego zespołu naukowców badających płodność i antykoncepcję, poddał męskie nasienie wpływowi telefonicznych fal na 16 godz. Plemniki zwolniły. Zresztą wystarczy wspomnieć o tym, jak wielu młodych mężczyzn korzysta z laptopów, a w trakcie pracy kładzie je na udach, na dwa sposoby szkodząc swemu zdrowiu, bo do promieniowania elektromagnetycznego dochodzi jeszcze podgrzewanie okolic bioder. Rzadsze korzystanie z grilla jest równie ważne jak luźniejsza bielizna, gdyż długotrwałe podwyższanie temperatury jąder wywołuje stres oksydacyjny w nasieniu i prowadzi do uszkodzeń DNA plemników, jak ustalili badacze z Instytutu Genetyki Człowieka Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu, Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie i Narodowego Uniwersytetu Lwowskiego, którzy wyniki swoich analiz opublikowali w „Journal of Assisted Reproduction and Genetics” i „International Journal of Molecular Sciences”. Do przegrzewania jąder może dochodzić w trakcie treningów, saunowania czy długich jazd samochodem – stwierdza dr Monika Frączek, która kierowała badaniami.

Mężczyźni, którzy przeszli COVID-19, jeszcze po 3 mies. mieli niższą koncentrację plemników w nasieniu, przy czym komórki te były również mniej ruchliwe. Współautorka pracy na ten temat prof. Rocio Núńez Calonge z Grupo Internacional de Reproducción w Madrycie stwierdziła, że po mniej więcej 100 dniach od infekcji SARS-CoV-2 nie odnotowano poprawy pod względem liczebności i jakości plemników, chociaż w tym czasie powinny już powstać nowe plemniki. „Nie wiemy, ile czasu może zająć powrót jakości nasienia do normy”. Możliwe jest również, że nawet łagodne zachorowanie powoduje trwałe pogorszenie płodności. Objętość ejakulatu była niższa o 20%, koncentracja plemników spadła o 26,5% – z 68 mln do 50 mln na 1 ml, a całkowita ruchliwość plemników o mniej więcej 9%. Na razie nie wiadomo, jaki mechanizm może za to odpowiadać. Chociaż prof. Carlos Calhaz-
Jorge z Centro Hospitalar Universitário Lisboa Norte podkreślił, że jakość nasienia u pacjentów objętych badaniem wciąż mieści się w normach wyznaczonych przez Światową Organizację Zdrowia (WHO).

Duńscy badacze natomiast przekrojowo porównali parametry nasienia u zdrowych mężczyzn, palaczy tradycyjnych papierosów, e-papierosów, marihuany oraz użytkowników tabaki. W porównaniu z osobami, które nie korzystały z tytoniu czy marihuany, palacze e-papierosów mieli znacząco mniej plemników w ejakulacie (odpowiednio 147 mln do 91 mln), podobnie jak palacze tradycyjnych papierosów (103 mln). W przypadku miłośników marihuany i tabaki nie stwierdzono istotnej różnicy w całkowitej liczbie plemników w porównaniu z osobami niepalącymi. Oznacza to, że panowie chcący zostać ojcami powinni przemyśleć sięgnięcie po e-papierosy. Zmniejszenie liczby plemników może być związane ze składem liquidu.

Święty eliksir

Choć ludzie od zawsze wiedzieli, jak płodzić dzieci, to procesy biologiczne z tym związane długo stanowiły tajemnicę. Zastanawiano się, jak to jest możliwe, że dziecko jest podobne do matki, skoro kulturowo zarówno np. starożytni Grecy, jak i ojcowie Kościoła odmawiali kobietom prawa do udziału w tym procesie. Miały być tylko naczyniami do rozwoju homunkulusa (patrz ramka) tworzonego przez mężczyzn. Dopiero odkrycie plemników, komórek jajowych, a w końcu DNA wiele nam w tej kwestii wyjaśniło. Ale chociaż dzisiaj dysponujemy tomografami, rezonansami czy laserami, to nadal 30% przypadków niepłodności uznajemy za idiopatyczne, czyli przyznajemy się do braku wiedzy umożliwiającej ich wyjaśnienie. Paradoksalnie też ten „święty eliksir”, jak określano ejakulat w wielu kulturach, znów zyskuje na znaczeniu wobec zapowiadanej przez wielu naukowców apokalipsy bezpłodności.