Siittö ja moottori

Tutkijat luovat valiosiittiöitä

Miesten sperman laatu on huonontunut huomattavasti 40:n viime vuoden aikana tuntemattomasta syystä. Tutkijat etsivät nyt apua kantasoluista, geenihoidoista ja magneettimoottoreista. Tavoitteena on estää hedelmättömyys.

Miesten sperman laatu on huonontunut huomattavasti 40:n viime vuoden aikana tuntemattomasta syystä. Tutkijat etsivät nyt apua kantasoluista, geenihoidoista ja magneettimoottoreista. Tavoitteena on estää hedelmättömyys.

Shutterstock & claus lunau

Raskas vastuu painaa heiveröisiä siittiöitä. Ne toimivat kuin kaukopartiona vihollisen selustassa liikkuessaan omin neuvoin tuntemattomassa vihamielisessä ympäristössä.

Ja ihmiskunnan tulevaisuus riippuu siitä, kuinka hyvin ne suoriutuvat tehtävästään. Siittiön pitää taistella itselleen tie munasolun luo emättimen happamasta miljööstä kohdunkaulan tahmean liman kautta munanjohtimen ahtaan käytävän läpi.

Siittiöiden selviytymismahdollisuudet ovat kuitenkin huonontuneet länsimaissa jyrkästi, sillä sperman laatu heikkenee heikkenemistään.

Neljä laatuvaatimusta

Miehen hedelmällisyys ei riipu vain siittiöiden lukumäärästä, vaan siihen vaikuttavat siemennesteen runsaus ja siittiöiden liikkumiskyky ja rakenne.

Riittävästi siemennestettä

Siemensyöksyssä purkautuu yleensä kolme millilitraa spermaa. Jos määrä on pienempi, miehen mahdollisuudet hedelmöittää munasolu
ovat tavallista huonommat.

Paljon siittiöitä

Millilitran spermaa tulee sisältää vähintään 20 miljoonaa siittiötä, jotta yhdellä niistä olisi realistiset mahdollisuudet päästä määränpäähän ja hedelmöittää munasolu.

Oikeanlaiset siittiöt

Yleensä joka toinen siittiö on epämuodostunut. Koska siittiöitä syntyy paljon, ongelma on pieni. Hedelmällisyys laskee vasta, kun 85 % siittiöistä on epänormaaleja.

Siittiöiden hyvä liikkuvuus

Siittiön mahdollisuudet hedelmöittää munasolu riippuvat sen vauhdista ja uimatyylistä. Kun yli puolet siittiöistä liikkuu huonosti, sperman laatu on heikentynyt.

Kansainvälinen tutkijaryhmä tiedotti vuonna 2017 uhkaavasta vaarasta julkistaessaan raportin, jonka mukaan nuoret miehet Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Australiassa tuottavat enää vain puolet 45 vuotta sitten yleisestä siittiömäärästä.

Ja mikä pahinta: hyvin liikkuvien ja suunnistavien siittiöiden osuus on pienentynyt alle puoleen. Noin seitsemällä prosentilla miehistä sperman laatu on niin huono, että he eivät voi siittää lasta luonnollisella tavalla.

Hedelmättömyyskriisin syytä ei tiedetä, mutta epäily kohdistuu tietyntyyppisiin aineisiin, joille altistutaan jatkuvasti arkielämässä ja joilla myös saattaa olla jonkinlainen osa miesten lihomisessa.

Tutkijat kehittävät keinoja auttaa hedelmättömiä miehiä. Apua etsitään esimerkiksi laiskaa siittiötä työntävästä magneetti- moottorista ja laboratoriossa kantasoluista tuotettavista keinotekoisista siittiöistä.

Useimmat siittiöt epämuodostuvat

Siittiöt muodostuvat kiveksissä kiemurtelevissa pitkissä putkissa, jotka on vuorattu kantasoluilla. Joka ainoa päivä kantasolut jakautuvat noin 250 miljoonaa kertaa ja saavat näin aikaan yhtä monta uutta siittiötä.

Koko tapahtumasarja ensimmäisestä solunjakautumisesta liikuntakykyisen siittiön syntymiseen kestää kolme kuukautta, ja tänä aikana voi mennä moni asia pieleen.

Kivesten laaduntarkastus käyttää tiheää seulaa, mutta siitä huolimatta vain pieni osa niistä noin 200 miljoonasta siittiöstä, jotka purkautuvat siemensyöksyssä, on virheettömiä.

Noin puolella siittiöistä siima eli häntä ei heilu niin kuin pitäisi, joten ne liikkuvat huonosti jos lainkaan.

Sen lisäksi noin puolet uivista siittiöistä epäonnistuu suunnistamisessa: ne eivät liiku kohti munasolua, vaan ne jäävät pyörimään ympyrää, kääntyvät vähän väliä ympäri tai kulkevat päämäärättömästi siksakkia.

Niillä ei siis ole pienintäkään mahdollisuutta päästä hedelmöittämään munasolua.

Terve siittiö

© claus lunau

Normaali siittiö

KÄRKIKAPPALE sisältää entsyymejä, jotka liuot­tavat muna­solun solu­kalvoa, ja isän osuuden jälkeläisen perimästä.

KESKIKAPPALE sisältää energiaa uintimatkalle tuottavia voimaloita, mitokondrioita.

SIIMA on heiluva häntä, joka työntää siittiötä potkurin tavoin. Yleensä parhaiten liikkuvat pitkäsiimaiset siittiöt.

Niin kauan kuin virheprosentti ei kasva, ongelmaa ei ole. Normaalisti vähintään 100 miljoonaa siittiötä vuorokaudessa tuottava nuori mies kykenee hyvinkin siittämään lapsen luonnollisesti, vaikka puolet siittiöistä liikkuu huonosti ja puolet hyvin uivista siittiöistä menee minne sattuu.

Isäksi on kuitenkin aina vain vaikeampi tulla iän karttuessa. Sekä siittiöiden tuotanto että sperman laatu putoavat jyrkästi vuosien mittaan.

45-vuotiaan miehen kivekset tuottavat enää puolet nuoruuden siittiömäärästä – ja nekin huomattavasti suuremmalla virheprosentilla.

Huonosti liikkuvien siittiöiden osuus on kasvanut 30 prosenttia, ja enää vain joka viides siittiö kykenee suunnistamaan kunnolla.

Asiantuntijoiden mukaan miehen mahdollisuudet siittää lapsi luonnollisesti ovat 35. ikävuoden jälkeen noin puolet huonommat kuin kaksikymppisenä.

Nykyään länsimaissa ryhdytään lapsentekoon kuitenkin usein melko vanhana.

Vain 0,05-millimetrinen siittiö joutuu uimaan noin 20 senttiä naisen elimistössä, ennen kuin se pääsee siirtämään miehen perintötekijät munasoluun. Yleensä suunnilleen puolet siemensyöksyn siittiöistä on kuitenkin epänormaaleja, eikä niillä siksi ole eväitä selviytyä voittajana maaliin.

Epämuodostuneita siittiöitä
© claus lunau

KÄRKIKAPPALE sisältää entsyymejä, jotka liuottavat munasolun solukalvoa, ja isän osuuden jälkeläisen perimästä.

Epämuodostuneita siittiöitä
© claus lunau

KESKIKAPPALE sisältää energiaa uintimatkalle tuottavia voimaloita, mitokondrioita.

Epämuodostuneita siittiöitä
© Claus lunau

SIIMA on heiluva häntä, joka työntää siittiötä potkurin tavoin. Yleensä parhaiten liikkuvat pitkäsiimaiset siittiöt.

Metallikierukka avittaa siittiötä

Onneksi huonosta sperman laadusta kärsiville miehille on tarjolla ja kehitteillä apua. Vuonna 2016 saksalaisen IFW Dresden -tutkimuslaitoksen tutkijaryhmä suunnitteli siittiöille eräänlaisen perämoottorin.

Se on siittiön häntää ympäröivä 0,02 millimetriä pitkä metallikierukka, joka saadaan pyörimään potkurin tapaan magneettikentän avulla. Työntö siivittää huonosti liikkuvan siittiön kuuden sentin tuntinopeuteen.

Keksintöä on testattu hyvin tuloksin laboratoriossa, mutta tarkoituksena on päästä pian tositoimiin. Parhaillaan selvitetään, voidaanko nykyaikaisilla kuvauslaitteilla ohjata moottoroitua siittiötä se noin 20 sentin matka naisen elimistössä, jonka päässä hedelmöitettävä munasolu on.

Jos menetelmä toimii, sperman huono laatu ei enää ole yhtä suuri este lapsen siittämiselle luonnollisella tavalla kuin tätä nykyä.

Jos siittiö ei heiluta kunnolla häntäänsä, se ei pääse ikinä munan-johtimeen asti. Saksalaistutkijat yrittävät ratkaista ongelman magneettimoottorilla, joka vie huonosti liikkuvaa siittiötä eteenpäin.

Siittiö saa moottorin
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Magneettikentän avulla ujutetaan magneettikierukka siittiön siiman ympärille.

Siittiö, moottori ja munasolu
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Pyörivä magneettikenttä saa kierukan toimimaan potkurina. Kierukka pystyy työntämään siittiötä, koska se jää siittiön kärkikappaleen taakse.

Siittiö ja moottori
© Medina-Sánchez & Ifw Dresden

Siittiö ohjataan munasolun luo. Kun siittiön kärkikappale tunkeutuu munasoluun, magneettikentän suunta vaihdetaan, jolloin kierukka irtoaa siittiöstä ja poistuu.

Nykyinen elämäntapa on myrkkyä

Millilitrassa laadukasta spermaa on 15 miljoonaa siittiötä. Nuorten miesten siittiömäärät jäävät vain puoleen tästä länsimaissa, joissa sperman laatu on huonontunut 40–50 vuotta selittämättömästi.

Vastaavaa kehitystä ei ole havaittu kehitysmaissa, ja monet tutkijat epäilevätkin, että siihen on ainakin osasyynä länsimainen elämäntyyli.

On epäselvää, millaisesta riippuvuussuhteesta on perimmiltään kysymys, mutta lääkäri Alberto Ferlin italialaisesta Brescian yliopistosta julkaisi aiemmin tänä vuonna asiaa valottavia tutkimustuloksia.

Kun 5 177 nuoren hedelmällisyysongelmaisen italialaismiehen terveys tutkittiin perusteellisesti, paljastui, että noin joka toisella heistä oli paitsi huonolaatuinen sperma myös liikakiloja, kohonnut verenpaine, liikaa huonoa kolesterolia ja suurempi riski sairastua diabetekseen kuin niillä miehillä, joiden sperman laatu oli hyvä.

Geenihoito starttaa siittiöiden tuotannon

Noin prosentilla miehistä ei synny siittiöitä. Syynä on usein Sertolin solujen eli kiveksen tukisolujen geenivirhe. Japanilaistutkijat ovat ratkaisseet hiirikokeissa ongelman geenihoidolla. Hoidettujen koiraiden kivekset alkoivat tuottaa käyttökelpoisia siittiöitä, jotka saivat aikaan hedelmöityksen.

Tutkimuksessa harmittomaan virukseen siirrettiin virheellisen geenin normaali versio ja virus ruiskutettiin kivekseen. Siellä virus tarttui Sertolin soluihin ja luovutti virheettömän geenin. Kun tämä alkoi toimia, siittiöitä alkoi muodostua. Koska niiltä puuttui häntä, ne pistettiin munasoluun.

Steriilin hiiren kives
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Ennen

Hiiren siittiöitä
© Mito Kanatsu-Shinohara/PNAS

Jälkeen

Lisäksi analyysissä kävi ilmi, että valtaosalla niistä miehistä, joiden sperma oli huonoa, oli keskimääräistä matalampi testosteronitaso.

Vanhastaan tiedetään, että testosteroni on tärkeä hormoni siittiöiden tuotannossa, mutta on vaikeampaa selittää sperman laadun ja elintaso- tai elintapasairauksien välistä yhteyttä.

Syytä on etsitty muun muassa hormonitoimintaa häiritsevistä yhdisteistä, kuten ftalaateista ja bisfenoli A:sta, joita käytetään laajasti muoviteollisuudessa. Niitä on paitsi monissa muovituotteissa pakkauksista leluihin myös kosmetiikassa.

Muovin pehmentimien avulla saadaan hajustettua helpommin vaikkapa sampoo tai voide ja estettyä kynsilakkaa halkeilemasta. Koska monet hormonitoimintaa häiritsevät yhdisteet muistuttavat estrogeenia, niille altistuminen voi järkyttää hormonitasapainoa.

Aineet on todettu lihavuuden, sydän- ja verisuonitautien ja miesten testosteronivajeen riskitekijöiksi. Italialaistutkimuksessa esiin tullut sperman laadun huononemisen ja elintasosairauksien välinen yhteys saattaa siis saada selityksensä hormonitoimintaa häiritsevistä yhdisteistä.

Tekosiittiöitä laboratoriosta

Hormonitoimintaa häiritseviä yhdisteitä on monissa korkean elintason maissa yleisesti käytettävissä tuotteissa, joten ongelma on laaja eikä siihen ole helppoa ja nopeaa ratkaisua.

Sinä aikana, kun aineiden vaikutusta selvitetään, osa tutkijoista yrittää auttaa niitä miehiä, joilla ei ole pienintäkään mahdollisuutta siittää lasta luonnollisesti.

Hiiriä

Hiirten isä on hedelmätön. Terve poikue pantiin alulle keinotekoisilla siittiöillä.

© XIAO-YANG ZHAO, JIAHAO SHA & QI ZHOU

Laboratorio kasvattaa siimattomia siittiöitä

Kiinalaistutkijat onnistuivat vuonna 2016 muuttamaan hiiren alkion kantasoluja toimintakykyisiksi siittiöiksi. Keinotekoiset siittiöt olivat kuitenkin hännättömiä, joten ne piti ruiskuttaa munasoluun.

Hedelmöitys johti silti normaalien poikasten syntymään. Kantasoluja kasvatettiin elatusliuoksessa, johon lisättiin tiettyjä kasvutekijöitä, ja kantasoluista kehittyi viikossa esisiittiöitä.

Hiiren kivesten solujen ja testosteronin avulla esisiittiöt saatiin muuttumaan varsinaisiksi sukupuolisoluiksi. Tavoitteena on soveltaa menetelmää ihmiseen.

Osa miehistä kärsii siittiöttömyydestä, ja silloin avuksi on otettava keinotekoiset siittiöt.

Pekingissä Kiinan tiedeakatemian tutkija Qi Zhou kasvatti laboratoriossa hiiren kantasoluja ja sai ne kehittymään kiveksen olosuhteita jäljittelemällä sukupuolisoluiksi.

Kolmessa viikossa kantasoluista tuli alkeellisia siimattomia siittiöitä, joilla onnistuttiin hedelmöittämään 158 munasolua.

Alkiot siirrettiin hiirinaaraiden kohtuun jatkamaan kehitystään samalla tavalla kuin tavallisessa keinohedelmöityksessä. Kuudesta alkiosta syntyi terve poikanen.

Uraauurtava koe osoitti, että kantasolut on mahdollista saada erilaistumaan kehon ulkopuolella toimiviksi siittiöiksi.

Vaikka lupaava tulos saavutettiin hiirillä, tutkimus antaa toiveita siitä, että menetelmää voidaan soveltaa myös ihmiseen.

Silloin steriiliytensä takia vastentahtoisesti lapsettomat miehet voivat tulla isäksi.