Study of the mechanism to require the lower temperature for spermatogenesis on mammalian testes

• Project Area: Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme
• Project/Area Number: 16H01397
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of East Asia
• Principal Investigator: 佐藤 陽子 東亜大学, 医療学部, 教授 (50398963)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000); Fiscal Year 2017: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 精子形成 / 停留精巣 / 熱ストレス / ゾウ / 単孔類

Outline of Annual Research Achievements

多くの哺乳類において、精細胞は体細胞より低い温度条件下で正常な分化及び増殖をすることが知られており、腹腔内に精巣が留まる停留精巣では、陰嚢内と比較し精巣温度が上昇するため、精子形成異常を示すと考えられているが、その詳細な仕組みは不明である。一方ゾウは停留精巣であるにも関わらず、正常な精子形成を示す特異的な動物である。昨年度までにゾウの精巣組織培養系を用い、人為的な熱ストレス存在下での熱ストレス関連蛋白質の発現検討を行い、ゾウ精巣では他の動物とは異なる仕組みにより精細胞が保護され、増殖と分化を誘導する可能性を示した。ゾウ精巣で人為的な熱ストレスにより一番はじめに誘導される物質はHSP90Aであるため、その阻害物質を熱ストレス下でゾウ精巣組織培養系に添加し、生殖細胞の増殖や分化状態の解析を行った。HSP90Aの阻害剤radicicol添加下で熱ストレスを与えた結果、ゾウ精巣では熱ストレス存在下で誘導される増殖と分化が阻害され、HSP60やATP5Aの上昇が阻害された。このことから、ゾウ精巣では、HSP90Aの下流にHSP60やATP5Aの発現調節機構があり、熱ストレスによる分化や増殖を調節していることが考えられる。一方、熱ストレス下でのHSF1の発現は、阻害剤存在下では阻害剤非存在下と比較し早く誘導され、TDAG51の発現誘導や細胞死の誘導も早まった。HSF１はHSP90A存在下では不活性化されていることから、HSP90Aの阻害剤によるHSF1の発現誘導、TDAG51の発現を経た細胞死の誘導は、熱ストレス下で、通常ゾウがHSP90Aの発現により、細胞死の誘導を間接的に抑制している可能性を示唆している。 人為的な熱ストレスを与えなくても、ゾウの精巣ではHSP90Aは精原細胞において強く発現していることと合わせて考えると、HSP90Aは、ゾウの精細胞の増殖、分化、細胞死を鍵分子として調節し、停留精巣での正常精子形成に寄与していることが示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] チュラロンコン大学/チェンマイ大学/プリンスオブソンクラー大学(タイ)
• [Int'l Joint Research] ニューキャッスル大学(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] チュラロンコン大学/チェンマイ大学/王立ゾウ保護センター(タイ)
• [Int'l Joint Research] ニューキャッスル大学(オーストラリア)
• [Journal Article] Effects of duration of electric pulse on in vitro development of cloned cat embryos with human artificial chromosome vector. (2016)
  • Author(s): Do L, Wittayarat M, Terazono T, Sato Y, Taniguchi M, Tanihara F, Takemoto T, Kazuki Y, Kazuki K, Oshimura M, Otoi T.
  • Journal Title: Reprod Domest Anim Volume: 51 Issue: 6 Pages: 1039-1043
  • DOI: 10.1111/rda.12766
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CHARACTERISTICS AND FERTILITY OF SUMATRAN TIGER SPERMATOZOA CRYOPRESERVED WITH DIFFERENT SUGARS. (2016)
  • Author(s): Wayan Kurniani Karja N, Fahrudin M, Setiadi MA, Tumbelaka LI, Sudarwati R, Hastuti YT, Mulia BH, Widianti A, Sultan K, Terazono T, Namula Z, Taniguchi M, Tanihara F, Takemoto T, Kikuchi K, Sato Y, Otoi T.
  • Journal Title: Cryo Letters Volume: 37 Pages: 264-271
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] HSP90A may control spermatogenesis of Asian elephant (Elephas maximus) cryptorchid testes (2018)
  • Author(s): Sato Y, Tharasanit T, Tiptanavattana N, Sudsukh A, Phakdeedindan P, Somgird C, Thitaram C, Mahasawangkul S, Taniguchi M, Otoi T, Techakumphu M
  • Organizer: The 13th international symposium on Spermatology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ゾウ精子形成、精子成熟機構の解明をめざして (2017)
  • Author(s): 佐藤陽子
  • Organizer: 日本アンドロロジー学会
  • Place of Presentation: 倉敷市芸文館
  • Year and Date: 2017-06-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ゾウ精子形成・精子成熟機構の解明をめざして (2017)
  • Author(s): 佐藤陽子
  • Organizer: 日本アンドロロジー学会
  • Invited
• [Presentation] Unique expression of heat shock related molecules may control the spermatogenesis in Asian elephant (Elephas maximus) cryptorchid testes (2017)
  • Author(s): Sato Y, Tharasanit T, Tiptanavattana N, Phakdeedindan P, Thitaram C, Somgird C, Mahasawangkul S, Thongtip N, Taniguchi M, Otoi T, Techakumphu M.
  • Organizer: 4th World Congress of Reproductive Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Unique expression patterns of heat shock related molecules in elephant testis and epididymis compared to those in other animal organs showing weak heat tolerance. (2016)
  • Author(s): Sato Y, Tharasanit T, Tiptanavattana N, Thitaram C, Somgird C, Mahasawangkul S, Thongtip N, Taniguchi M, Otoi T, Techakumphu M.
  • Organizer: The 3rd seminar of priority universities for cooperation in Thailand
  • Place of Presentation: Kasetsart Univ., Thailand
  • Int'l Joint Research / Invited