Elucidation of the molecular mechanism as to why the production of X sperm is less than that of Y sperm.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19322
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Osumi Noriko 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00220343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲田 仁 東北大学, 医工学研究科, 特任准教授 (60419893) ; 吉川 貴子 東北大学, 医学系研究科, 助教 (90727851)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 精子形成 / 性比 / フェロトーシス / Pax6 / 加齢

Outline of Final Research Achievements

In this study, we tested the hypothesis that aging causes more cell death of X-chromosome-carrying sperm cells during spermatogenesis, resulting in a skewed sex ratio in the offspring mice. We confirmed that aging decreases the number of round spermatids in the mouse testis and increases the ratio of Y-chromosome carrying spermatids to X-chromosome carrying spermatids. Cell death in the testis of aged mice revealed apoptosis in spermatogonia and spermatocytes and nonapoptotic cell death in round spermatids. Furthermore, we found that the expression of γH2A.X, a cell damage marker, increased with aging, while the expression of Glutathione Peroxidase 4 (GPX4), which is involved in anti-ferroptosis, conversely decreased.

Free Research Field

分子生物学、発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトでは男児の方が女児より多く生まれ、その比はおよそ1.05前後である。減数分裂によって形成されるX染色体およびY染色体を有する精子は理論的には１：１になるはずであるが、我々は、マウスの精巣では、第二減数分裂を終えた円形精子細胞が加齢により減少し、有X染色体精子細胞が有Y染色体精子細胞よりも有意に少ないことを見出した。また、この細胞死はフェロトーシスである可能性が高いことが確かめられた。近年、若い男性の精子数や正常な精子の割合が減少することが報告されている。精巣におけるフェロトーシスを防ぐことが、妊孕性の向上や、ひいては少子化への対応策に繋がることが期待される。