2016 Fiscal Year Research-status Report
加齢に伴う妊娠機構破綻の分子機序：インフラマソーム機構の関与の可能性
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15K07783
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
白砂 孔明 東京農業大学, 農学部, 准教授 (20552780)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 尚孝 東京農業大学, 農学部, 教授 (50385499)
桑山 岳人 東京農業大学, 農学部, 教授 (40215124)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 老化 / 妊娠 / 炎症 / 卵管 / 子宮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の社会情勢やライフスタイルの変化に伴い、30代後半で挙児を希望する女性が増加し、出産年齢の高齢化が進んでいる。高齢妊娠では妊娠高血圧腎症・早産などのリスクが高まる。母体の加齢で卵子数が減少するだけではなく、卵子内の活性酸素種（ROS）の蓄積・ミトコンドリアの機能異常・異常受精の増加など複合的原因で卵子の質が低下し、加齢に伴い妊孕性が急激に低下する深刻な状況になる。申請者らは、妊娠成立には卵子の質的改善に加えて母体環境の整備が重要であり、母体加齢によってその環境が破綻している可能性を考えている。
妊娠は“半異物”である胎児を許容する自然免疫寛容と考えられ、母体の免疫系と炎症が関与する。正常な妊娠状態では炎症性サイトカインと抗炎症性サイトカインのバランスが適切に制御され、子宮内ではマクロファージ・NK細胞が集積して着床促進に働く。一方、老化個体では①炎症性サイトカイン産生や免疫細胞が活性化され、②老化に関与するAdvanced glycation end-products（AGE：糖化最終生成物）などが蓄積し、糖尿病や動脈硬化などの生活習慣病の罹患率が増加することが良く理解されている。以上から、母体加齢により妊娠免疫応答や子宮環境の破綻が起き、加齢に伴う妊孕性低下や妊娠機能異常が惹起されると考えた。
本研究から母体の加齢による妊娠制御機構の破綻の分子的機序の提案が期待され、妊孕性低下の治療・予防法開発に展開するための基礎的データを提示できれば、学術的・社会的なインパクトは大きい。自然炎症による生殖疾患の新たな概念の確立を目指し、適切な妊娠免疫反応を可能にする自然炎症の理解に繋げたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究対象の性質上、ヒトの加齢に伴う妊孕性低下の詳細なメカニズムを解明することは難しい。そこで申請者らは、“ウシ”をモデル動物として加齢が妊娠成立に及ぼす影響を検討している。
卵管は、卵子および精子の輸送、卵子と精子の受精の場、受精卵の初期発生の場として妊娠に有用な“器官”である。屠畜場由来の若齢および老齢ウシ由来の卵管細胞を使用し、次世代シーケンサーを用い、老化に伴う遺伝子発現群の変化を網羅的に解析した。その結果、老齢由来の卵管細胞は若齢由来の卵管細胞に比べてコラーゲン合成遺伝子群の発現が低く、炎症関連遺伝子群の発現が高かった。また、若齢ウシ由来の卵管細胞と比較して老齢ウシ由来の卵管細胞は、絨毛の運動率・細胞増殖率が低下し、炎症性サイトカイン産生・活性酸素量・細胞硬化の指標であるF-actin量が増加した。以上から、老齢由来の卵管細胞は細胞運動・増殖機能が低下することに加え、炎症状態に陥りやすいことが考えられた。さらに、炎症誘導物質として遊離脂肪酸の一種であるパルミチン酸による影響を検討した。パルミチン酸を卵管細胞に添加すると、アポトーシス誘導因子であるCaspase-3遺伝子発現の増加およびその活性化が誘導された結果、細胞死が増加した。また、パルミチン酸は受容体TLR4を介して細胞内の活性酸素を増加し、転写因子NFｋBを介して炎症性サイトカイン産生を誘導することが明らかになった。
子宮は受精卵の着床、胎盤形成および胎児発生に重要な器官である。屠畜場由来の若齢および老齢ウシ由来の子宮内膜細胞を使用し、次世代シーケンサーを用い、老化に伴う遺伝子発現群の変化を網羅的に解析した。その結果、老齢由来の子宮内膜細胞は若齢由来の細胞に比べてインターフェロンシグナルや炎症関連遺伝子発現が高いことが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
卵管細胞を用いた研究：
次世代シーケンサーの解析により、若齢および老齢由来の卵管細胞で様々な違いがあることが分かった。このデータから老化に関与する重要因子の候補をピックアップした。候補因子を卵管上皮細胞に添加し、炎症や老化に関する検討を行う。また、若齢および老齢由来卵管細胞と受精卵を共培養した場合、胚発育にどのような影響の差がでるのか、その因子は何かを探索していく。老齢由来卵管細胞を用いた場合に受精卵の発育が悪くなった場合、どのような機序で悪くなるのか、どのような処置をすることでそれが改善されるのかなど、基礎的検討を継続する。
子宮細胞を用いた研究：
次世代シーケンサーの解析により、若齢および老齢由来の子宮内膜細胞で様々な違いがあることが分かった。このデータから老化に関与する重要因子の候補をピックアップした。候補因子を子宮内膜細胞に添加し、炎症や老化に関する検討を行う。また、どのような機序で悪くなるのか、どのような処置をすることでそれが改善されるのかなど、基礎的検討を継続する。さらに、妊娠認識に必須であるインターフェロンタウに対する応答性についても検討することで、どのような機序で加齢に伴う子宮妊孕性の低下が起きるのかを突き止める。
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| Causes of Carryover |
子宮内膜細胞の次世代シーケンサー解析の実施に使用するサンプリングに時間がかかったため、特定した老化関連因子の影響を検証する細胞培養実験を開始する時期が予定よりも後ろ倒しになった。そのため、培養実験およびその解析に使用する試薬や消耗品などの購入金額が減少した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
卵管および子宮の老化に関する因子を特定したため、それらの培養実験および分子生物学的解析を進める。昨年度に使用しなかった物品費をこれらの実験に割り当てる。
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[Journal Article] AGEs and HMGB1 increase inflammatory cytokine production from human placental cells, resulting in an enhancement of monocyte migration.2016
Author(s)
Shirasuna K, Seno K, Ohtsu A, Shiratsuki S, Ohkuchi A, Suzuki H, Matsubara S, Nagayama S, Iwata H, Kuwayama T
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Journal Title
Am J Reprod Immunol
Volume: 75
Pages: 557-568
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Palmitic acid induces interleukin-1β secretion via NLRP3 inflammasomes and inflammatory responses through ROS production in human placental cells.2016
Author(s)
Shirasuna K, Takano H, Seno K, Ohtsu A, Karasawa T, Takahashi M, Ohkuchi A, Suzuki H, Matsubara S, Iwata H, Kuwayama T
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Journal Title
J Reprod Immunol
Volume: 116
Pages: 104-112
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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