Zahlavi

Vědci umějí změřit hormon úspěchu pomocí polymeru iBodies

11. 01. 2021

Testosteron – přináší energii, buduje svaly, podporuje soutěživost a zajišťuje reprodukci. Ale pozor, také ji může potlačit! Nadbytek tohoto hormonu má i svou odvrácenou tvář. Badatelé z Akademie věd ČR vyvinuli metodu, díky níž mohou testosteron v krvi detekovat. O brzkém využití tzv. iBodies v praxi píšeme v aktuálním čísle časopisu A / Věda a výzkum, který vydává Akademie věd ČR.

Testosteron má 14,8 nmol/l, přesto dokáže vyhrávat! Tak zní název videa na YouTube, ve kterém vystupují dva mladí kulturisté. Nejprve cvičí v posilovně, poté si sedají před objektiv a povídají si. Řeč se stočí k testosteronu, jehož hladinu si mnozí kulturisté bedlivě hlídají. Jeden z nich se svěřuje, že ho má v krvi málo, necelých 15 nmol/l. Druhý, který mu dělá trenéra, zareaguje: „Vím, že když jsem byl před lety na testu, tak v tvém věku bylo ideální mít kolem 25 nmol/l.“ Společně se tomu smějí, protože navzdory svému „hendikepu“ má dotyčný kulturista dobrou formu a sbírá medaile.


Chemický vzorec hormonu testosteronu

Po vysoké hladině testosteronu netouží jen vrcholoví sportovci. Na zmíněném kanálu YouTube jsou stovky videí, ve kterých se tento mužský pohlavní hormon probírá z různých stran – nedostatek, nadbytek, účinky i to, jak přirozeně nebo uměle zvýšit jeho množství v těle. Dnešní společnost klade na fyzickou atraktivitu a úspěch v práci či ve vztazích velký důraz. Zdá se, jako by právě testosteron měl být magickým nektarem, který mužům zajistí správný tah na branku ve všem, do čeho se pustí.

Výroba v kilech
Pozornost se testosteronu nevěnuje jen z těchto poněkud povrchních důvodů. S prodlužováním věku se čím dál víc mužů dožívá jeho nedostatku. Projevuje se sníženou životní energií, menším sexuálním zájmem nebo svalovou ochablostí. Metoda s použitím iBodies, pomocí níž lze měřit množství testosteronu v krvi, tak zjevně přichází ve správný čas. Vyvinuli ji vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a Ústavu makromolekulární chemie AV ČR. Práce na ní začala před několika lety. Do vzorku odebrané krve se přidají molekuly iBodies a následně se zjistí koncentrace volného testosteronu. V současnosti se určuje obvykle pomocí radioaktivního značení. Takzvané iBodies představují bezpečnější a jednodušší způsob.

Jedná se o velké molekuly vyrobené z polymeru. Měří 12–15 nanometrů, tedy miliardtin metru. Přesto platí, že jsou velké, vzhledem k dalším dvěma součástkám, které na ně vědci navázali. První je molekula testosteronu, která směruje iBodies k protilátce. Díky ní iBodies soutěží s volným testosteronem v krvi pacienta o volná místa na této protilátce. Druhou součástkou je biotin, jenž si můžeme představit jako kotvu sloužící k interakci a navázání detekčního enzymu.


Obecná struktura molekuly iBody

Velkou hlavní molekulu vyvinuli vědci v Ústavu makromolekulární chemie AV ČR, kde se na polymery zaměřují. Speciálně napojený testosteron pochází z dílny Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Výhodou iBodies je, že nemusí sloužit pouze k detekci testosteronu. Jsou variabilní. V budoucnu by mohly odhalovat třeba různá nádorová nebo virová onemocnění. „Ze čtyř stovek variant, které jsme testovali, se dál dostalo kolem deseti. Šest z nich se už komerčně nabízí,“ přibližují Vladimír Šubr a Libor Kostka z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR.

Polymery iBodies jsou netoxické, vodorozpustné a dají se dobře uskladňovat. Uchovávají se ve formě lyofilizátu, suché pěny – takto dehydratované se dají skladovat i několik let. Pro použití se přidá jen čistá voda. Předností je rovněž skutečnost, že jsou vyrobené synteticky a mohou částečně nahradit drahé monoklonální protilátky, využívané v medicíně pro diagnostické a terapeutické účely. K jejich produkci je ale potřeba laboratorní zvíře, nejčastěji myš, ze kterého se získávají. Naočkuje se látkou, proti níž chtějí vědci získat protilátky. Po měsíci mu protilátky odeberou ze sleziny. Ve srovnání s tím představují iBodies etickou a méně nákladnou metodu. „Jde jen o to zjistit, jak správně napojit směrující ligand. Když se to jednou podaří, další modifikace jsou velmi jednoduché. To už je chemická výroba v gramech, případně průmyslová výroba v kilech,“ vysvětluje Pavel Šácha z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR.

Brzy na trhu
V krvi se testosteron nachází převážně ve formě vázané na transportní bílkoviny. Je však důležité znát především hladinu volného testosteronu, který vykazuje nejvyšší biologickou aktivitu. Představuje zhruba dvě procenta z celkového množství testosteronu v krvi. Dá se využít tam, kde je ho v těle zrovna zapotřebí. Volný testosteron využívají orgány a různé části lidské tkáně. Výhodou diagnostické soupravy využívající iBodies je, že dokáže změřit volný testosteron. Výsledky iBodies, jejich citlivost a dlouhodobá stabilita zaujaly diagnostickou firmu Immunotech, která je součástí koncernu Beckman Coulter. Od ústavů AV ČR na jaře roku 2020 zakoupila licenci na jejich využívání v soupravě na stanovení volného testosteronu v klinické praxi.


Pavel Šácha z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR

Testy pomocí diagnostických souprav s iBodies budou dělat odborné klinické laboratoře na základě požadavků lékařů. Na mezinárodní trh mají vstoupit v roce 2021. „Jde o specializovaný test pro endokrinologické použití,“ objasňuje Jiří Moos z IOCB Tech, který měl na starosti spolupráci mezi vědeckými pracovišti Akademie věd ČR a firmou Immunotech. IOCB Tech je dceřiná společnost Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, která pro výsledky výzkumu hledá obchodní příležitosti.

Jak ho zvýšit
Podle odborníků existuje spojitost mezi nízkou hladinou androgenů a civilizačními onemocněními, jako je obezita, vysoký krevní tlak, špatná koncentrace, metabolický syndrom, cukrovka nebo kardiovaskulární onemocnění. Obézní muži mají oproti štíhlým nižší celkový testosteron. Studie dokládají, že muži s nízkým testosteronem se dožívají i nižšího věku a z různých příčin jsou ohroženi vyšší úmrtností. Neví se však, zdali je nedostatek testosteronu příčinou, nebo důsledkem zmíněných onemocnění.

Androgeny mají podíl na tvarování kostí, urychlení a ukončení kostního růstu. Zvětšují také svalovou hmotu. Proto se o ně zajímají kulturisté. Nejvyšší hladiny u muže dosahují androgeny kolem třiceti let věku, pak zvolna klesají. Oproti ženskému přechodu ale obvykle nevede stárnutí u mužů k plné ztrátě plodnosti a jde o postupný proces. Jistou útěchou může být, že na internetu existuje mnoho návodů, jak si hladinu testosteronu zvýšit. Do role odborníků se většinou pasují nejrůznější trenéři, poradci na mezilidské vztahy a kouči osobního rozvoje. „Vítejte u videa, jak si zvýšit svůj testosteron!“ hlásá sebevědomě jeden z nich. Dozvídáme se o škodlivosti stresu, který je zabijákem testosteronu, o přejídání, hlavně sladkými a tučnými jídly. Doporučuje se naopak silový trénink, kvalitní spánek, strava a vyhýbání se alkoholu.

Oběti reklamy
Testosteron je zapotřebí pro správný průběh spermatogeneze neboli tvorbu mužských pohlavních buněk. „Ve varleti má asi stokrát vyšší koncentraci než ten kolující v krvi a ani sebevětší přívod hormonu ho ve varleti nezvýší,“ upozorňuje Luboslav Stárka z Endokrinologického ústavu. Ke správné spermatogenezi je podle něj nutný nejen testosteron, ale i folitropin. Jakmile se uměle zvýší testosteron kolující v krvi, hypofýzou se zablokuje výdej folitropinu a ve varleti se omezí přirozený vývoj spermií. Na tomto principu funguje mužská hormonální antikoncepce, se kterou se v současnosti experimentuje ve formě injekcí, tabletek a gelů. Zatím na trhu není, ale existuje snaha, aby zátěž hormonální antikoncepce nenesly pouze ženy jako doposud.


Farmaceutický marketing slibuje až zázračný efekt po použití přípravků s testosteronem.

V roce 2018 zveřejnil časopis Nature Communications studii, která zkoumala vztah mezi hladinou testosteronu a potřebou po vysokém společenském statusu. Vzorek 243 mužů dostával buď testosteron, nebo placebo. Následně si měli vybrat z dvojice různých produktů ten, který reprezentoval vysoký sociální status, anebo praktičnost a kvalitu. Účastníci zásobení testosteronem vykazovali větší inklinaci k drahým značkám, ti druzí dbali spíš na kvalitu. Výsledky ukázaly, že testosteron kauzálně ovlivňuje touhu po společensky prestižních produktech a souvisí tedy s přáním předvést se před okolím. Z toho se dá odvodit, že muži s vysokým testosteronem se mohou stát snazší obětí reklamy.

Například v USA miliony mužů používají testosteronové injekce nebo gel. Farmaceutický marketing jim slibuje, že se budou cítit energičtější, bdělejší a sexuálně výkonnější. Měli by si však být vědomi i možných dlouhodobých komplikací. Mezi nežádoucími účinky léčby se vyskytuje nervozita, sklon k nepřátelství, poruchy spánku, stoupá riziko infarktu, rychlejší rozvoj některých nádorů, vysoké dávky pak ohrožují vývoj spermií. Z toho všeho je patrné, že mužům, kteří si kvůli jiným než ryze zdravotním důvodům do těla vpravují testosteron, se jejich počínání může vymstít. Koneckonců i příklad zmíněného kulturisty v úvodu ukazuje, že nemusíte mít zrovna vysokou hladinu, abyste byli úspěšní.

Celý článek i další zajímavé texty najdete v aktuálním čísle časopisu A /Věda a výzkum, který vydává Akademie věd ČR.


4/2020 (verze k listování)
4/2020 (verze ke stažení)

Připravil: Jan Klika, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Tomáš Belloň, UOCHB AV ČR; archiv UOCHB AV ČR