Molecular hydrogen improves spermatogenesis dysfunction associated with aging.

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K09489
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
• Principal Investigator: 野田 義博 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 技術員 (40728078)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大澤 郁朗 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究副部長 (30343586)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 精子 / 水素 / 造精機能障害 / ミトコンドリア / 老化 / 男性不妊 / 酸化ストレス / 活性酸素

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、加齢に伴う酸化ストレスによる造精機能障害の治療法を開発することである。男性生殖管の酸化ストレスが増加すると、精子の運動性が低下することが知られている。我々はこれまでに過酸化水素をマウス精子に添加して酸化ストレス障害モデルを確立した。この実験系から酸化ストレスが精子のミトコンドリアに与える影響について検討した。その結果、活性酸素によって精子のミトコンドリアの機能が低下し、運動性ならびにATP産生能力の低下が確認された。また、分子状水素(H2)の活性酸素消去効果に着目し、精子の機能低下を改善するメカニズムについて検討した。H2は活性酸素種(ROS)を効果的に還元することで、酸化ストレスや炎症を抑制する効果が確認されている。引き続きROSの主要発生源であるミトコンドリアに注目しながら、老化したマウスの精子での機能障害に対するH2の効果や高齢マウスへのH2投与による造精機能低下の抑制効果を検証し、新たな男性不妊治療法の基礎的な知見を得ることを目指す。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

高齢マウスを用いた解析に進む前に、酸化ストレス障害モデル精子の実験系で活性酸素負荷による酸化ストレス障害と分子状水素の機能改善効果についてさらなるメカニズムの解明を行ったことにより、当初の解析予定が若干遅れている。

Strategy for Future Research Activity

高齢マウスの造精機能解析【精子機能の解析】マウス精子で運動性を始めとする機能が加齢依存的に低下するのか、生殖工学技術を応用し解析する。研究代表者は、段階的に加齢させた老化マウスの育成を行っている。機能評価:微小滴培養法により精子の形態と運動性などを評価。酸化ストレス:ヒドロキシルラジカルなどの発生を蛍光で、脂質の過酸化は4-HNEなどをELISAで定量する。ミトコンドリア機能評価:ミトコンドリア機能低下を形態と機能の両面から評価する。走査電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡で形態を、超解像 G-STED 顕微鏡で生きた精子におけるミトコンドリアの構造変化、特に呼吸鎖複合体が存在する精子特異的なクリステ構造などを解析する。そして、前進性運動機能などを保持している精子のミトコンドリア膜電位や呼吸鎖複合体酵素活性、酸素消費と活性酸素種の発生は高解像度の呼吸機能解析と蛍光観察が同時に可能な最新の分析装置 (Oroboros O2k )ならびに細胞外フラックスアナライザー(XFe24)で測定し、機能評価する。【精子形成過程の解析】高齢マウス精巣の病理学的解析により、精子形成過程の形態的観察ならびに、酸化ストレスマーカーによる ROS の定量を行う。

Causes of Carryover

今年度は使用する消耗品、試薬などは共同研究社からの支援があり、経費を節約できた。また、雇用予定であった実験補助員が予定通り確保できず、支出が少なかったため次年度使用額が生じた。次年度の使用計画としては実験補助員の雇用を中心に予算を執行していく予定である。