Η υπογονιμότητα είναι ένα ευρέως διαδεδομένο πρόβλημα: παγκοσμίως, ένα στα οκτώ ζευγάρια αποτυγχάνει να εκπληρώσει την επιθυμία του να κάνει παιδιά μέσα σε ένα χρόνο -ή ακόμα και καθόλου. Στις μισές περιπτώσεις, αυτό οφείλεται σε διαταραχές γονιμότητας που προέρχονται από τον άνδρα.
Ωστόσο, είναι δύσκολο να εντοπιστούν τα γενετικά αίτια τέτοιων διαταραχών γονιμότητας στους ανθρώπους. Οι ερευνητές δεν έχουν στοιχεία για την ποιότητα του σπέρματος και για τους μοριακούς δείκτες από αρκετά μεγάλες ομάδες υγιών ανδρών αναπαραγωγικής ηλικίας.
Ο δρόμος για την καλύτερη κατανόηση του ποια γονίδια και μηχανισμοί ελέγχουν την ανδρική γονιμότητα βρίσκεται επομένως μέσω κατάλληλων πειραματόζωων -σε αυτή την περίπτωση, των ταύρων.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Hubert Pausch, καθηγητή Γονιδιωματικών Ζώων στο ETH Zurich, μελέτησε νεαρούς ταύρους για να διερευνήσει λεπτομερώς ποια γονίδια είναι ενεργά σε διαφορετικούς ιστούς των αναπαραγωγικών οργάνων των ζώων και πώς αυτό επηρεάζει τη γονιμότητά τους. Η μελέτη δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications.
Για αυτήν την έρευνα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δείγματα όρχεων, επιδιδυμίδας και αγγείων από 118 πρόσφατα σφαγμένους ταύρους αναπαραγωγικής ηλικίας. Τα ζώα δεν θανατώθηκαν ειδικά για την έρευνα.
Ένα πράγμα που χαρακτήρισαν οι επιστήμονες χρησιμοποιώντας αυτές τις βιοψίες ήταν τα μεταγραφήματα των ταύρων -τα αγγελιαφόρα RNA που υπάρχουν σε κάθε είδος ιστού, τα οποία αντιπροσωπεύουν τα μεταγραφήματα των γονιδίων. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα στην ομάδα να ανακαλύψει ποια γονίδια είναι ενεργά σε ποιον από τους τρεις ιστούς. Με βάση αυτή τη γνώση, δημιούργησαν αντίστοιχα προφίλ μεταγραφής για τους ταύρους. Στη συνέχεια συνέκριναν τα προφίλ με αυτά ανθρώπων και ποντικών.
Μέσω αυτής της έρευνας, η ομάδα ανακάλυψε έναν μεγάλο αριθμό γονιδίων και τις παραλλαγές τους που σχετίζονται με τη γονιμότητα στους ταύρους.
Τα περισσότερα από τα γονίδια που βρέθηκαν είναι επίσης πιθανό να σχετίζονται με την ανδρική γονιμότητα στον άνθρωπο.
Με εξελικτικούς όρους, η ρύθμιση της ανδρικής γονιμότητας είναι «υψηλά διατηρημένη», εξηγεί η Xena Mapel, η πρώτη συγγραφέας της μελέτης. Αυτό σημαίνει ότι τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την αναπαραγωγή λειτουργούν παρόμοια στα θηλαστικά. «Αυτά τα γονίδια συνδέονται στενά με την κακή γονιμότητα των ταύρων», λέει η Mapel. «Τέτοιοι υπογόνιμοι ταύροι δεν εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του συμβατικού ελέγχου εκσπερμάτωσης. Ωστόσο, μπορούν να ανιχνευθούν αξιόπιστα με τα νέα μας γονίδια δεικτών».
Αν και τα βοοειδή είναι μια ασυνήθιστη επιλογή ζωικού μοντέλου, είναι ιδανικά για τέτοιες μελέτες. Αφενός, τα γονίδια των ταύρων αναπαραγωγής είναι καλά κατανοητά, και αφετέρου, οι οργανώσεις αναπαραγωγής λαμβάνουν εκσπερμάτιση από τα ζώα δύο φορές την εβδομάδα ως μέρος κανονικών επεμβάσεων. Αυτό αναλύεται λεπτομερώς πριν αραιωθεί και χρησιμοποιηθεί για τη γονιμοποίηση εκατοντάδων αγελάδων -ή απορρίπτεται εάν η ποιότητα της εκσπερμάτισης είναι κακή.
Η ομάδα των ταύρων που αναλύθηκε εδώ έχει επίσης το μεγάλο πλεονέκτημα ότι όλα τα ζώα είναι παρόμοια σε ηλικία. «Αυτή η ομάδα είναι πολύ ομοιογενής. Εάν έπρεπε να πραγματοποιήσουμε μια συγκρίσιμη μελέτη σε άνδρες, θα έπρεπε να βασιστούμε σε εθελοντές δότες, ενδεχομένως σε όλες τις πιθανές ηλικιακές ομάδες. Αυτό θα μας έδινε δεδομένα που είναι πολύ δύσκολο να συγκριθούν».
Δεδομένα για τη γονιμότητα των νεαρών ανδρών συλλέγονται ετησίως από Ελβετούς νεοσύλλεκτους στις ένοπλες δυνάμεις, αλλά αυτό δύσκολα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τέτοιες αναλύσεις. «Δεν ξέρουμε σε ποιες επιρροές εκτέθηκαν οι άνδρες πριν κάνουν το τεστ γονιμότητας, το οποίο θα είναι διαφορετικό για κάθε υποκείμενο δοκιμής. Επιπλέον, είναι πρακτικά αδύνατο να ληφθούν δείγματα ιστού από την αναπαραγωγική τους οδό, καθώς αυτό θα συνεπαγόταν μια επεμβατική ιατρική διαδικασία».
Ευρήματα προς όφελος των κτηνοτρόφων
Δεν είναι ακόμη σαφές πώς τα νέα ευρήματα θα ενσωματωθούν στην έρευνα για την ανθρώπινη γονιμότητα, αλλά ήδη ανοίγουν το δρόμο για καλύτερα διαγνωστικά με τα οποία θα εντοπιστούν τα αντίστοιχα γονίδια και οι παραλλαγές τους σε ταύρους αναπαραγωγής. Αυτό σημαίνει ότι οι κτηνοτρόφοι πιθανότατα θα είναι οι πρώτοι που θα επωφεληθούν από τα ευρήματα, καθώς θα βοηθήσουν στην ελαχιστοποίηση των οικονομικών απωλειών από αποτυχημένες τεχνητές γονιμοποιήσεις.
Επί του παρόντος, το εκσπερμάτισμα κάθε ταύρου ελέγχεται για την ποιότητα πριν από τη χρήση και το γονιδίωμα των μόσχων αναλύεται. Ωστόσο, μερικοί άγονοι ταύροι εξακολουθούν να υπάρχουν. Εάν ένας κτηνοτρόφος γονιμοποιήσει αγελάδες με σπέρμα από στείρο ταύρο, οι αγελάδες δεν θα μείνουν έγκυες. Και με κάθε γονιμοποίηση να κοστίζει 80 ελβετικά φράγκα. Αυτό μπορεί να καταναλώσει τον προϋπολογισμό ενός κτηνοτρόφου: μια τυπική ελβετική φάρμα γαλακτοπαραγωγής ξοδεύει αρκετές χιλιάδες ελβετικά φράγκα ετησίως για την τεχνητή γονιμοποίηση του κοπαδιού των αγελάδων της. Αλλά δεν τελειώνει εκεί: οι αγελάδες που γονιμοποιήθηκαν ανεπιτυχώς συχνά προκαλούν περαιτέρω προβλήματα στους κτηνοτρόφους, καθώς δεν γεννούν μόσχους και δεν παράγουν πλέον γάλα, πράγμα που σημαίνει ότι ο αγρότης πρέπει να τα αντικαταστήσει. Και αυτό κοστίζει χρήματα.
Η τεχνητή γονιμοποίηση είναι πλέον καθιερωμένη στην εκτροφή βοείου κρέατος και βοοειδών γαλακτοπαραγωγής, καθώς και στη χοιροτροφία. Στην Ελβετία, περίπου 800.000 αγελάδες γονιμοποιούνται τεχνητά κάθε χρόνο. Τα φυσικά ζευγαρώματα -όταν ένας ταύρος ζευγαρώνει με μια αγελάδα φυσικά- γίνονται πολύ σπάνια. «Το να μεγαλώνεις ταύρο δεν είναι εύκολο. Οι περισσότεροι αγρότες δεν έχουν τον χώρο για τόσο μεγάλο ζώο», λέει ο Pausch.
