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乳牛の妊娠超初期を支える卵管内免疫システム:精子・初期胚と免疫細胞のクロストーク

研究課題

研究課題/領域番号 16H05013
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 動物生産科学
研究機関帯広畜産大学

研究代表者

宮本 明夫  帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (10192767)

研究分担者 高木 光博  山口大学, 共同獣医学部, 教授 (40271746)
今川 和彦  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00291956)
島田 昌之  広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (20314742)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードウシ / 卵管 / 子宮 / 配偶子 / 免疫応答 / 受胎性 / 免疫細胞 / 精子 / 初期胚 / 免疫システム / 乳牛 / 妊娠 / 免疫
研究成果の概要

本研究は、乳牛の卵管内の胚死滅リスクについて局所免疫環境の視点で検証する基礎的研究として開始した。2年目からは、「卵管」と「子宮」の精子と受精卵に対する免疫応答を同時並行で調べた。結果として、乳牛の受胎への過程は子宮のTLR2を介した精子センシングで始まり、急性で弱い炎症反応(Th1)であり、少数の精子は卵管に到達後、子宮とは真逆の抗炎症反応(Th2)で保護されることがわかった。受精卵は卵管・子宮内で微量のIFNTを介して局所免疫応答をTh2に誘導し、子宮内の着床に向けて強い免疫寛容の準備に入ることがわかった。この免疫応答は、飼養管理由来の阻害要因(カビ毒や尿素)で撹乱されることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は乳牛をモデルとして、人工授精で精子が入る子宮、受精・初期発生の場である卵管、そして受精卵が戻って着床する子宮に備わる未知の特殊な局所免疫システムについて、新しい基礎概念を構築し、その阻害要因を明らかにした。一連の研究で、母体にとって「非自己」である精子は子宮では攻撃・排除され、卵管では真逆に寛容される免疫システムが存在する、一方で「半非自己」である受精卵は早々に母体に認識され、寛容によって生存性と機能性を支える免疫システムが存在することを初めて実験的に示した。これは、受胎に向けたウシ母体の局所と全身系の免疫システム動態を表すもので、今後の免疫活性化を活用した技術開発の土台となる。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 19件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 17件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Bovine oviduct epithelial cells suppress the phagocytic activity of neutrophils towards sperm but not for bacteria in vitro: Immunofluorescence and electron microscopic observations.2020

    • 著者名/発表者名
      Marey MA, Matsukawa H, Sasaki M, Ezz MA, Yousef MA, Takahashi KI, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Histology and Histopathology

      巻: 35

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sperm enter glands of preovulatory bovine endometrial explants and initiate inflammation2020

    • 著者名/発表者名
      Akthar I, Suarez SS, Morillo VA, Sasaki M, Ezz MA, Takahashi KI, Shimada M, Marey MA, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Reproduction

      巻: 159 号: 2 ページ: 181-192

    • DOI

      10.1530/rep-19-0414

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Roadmap to pregnancy in the first 7 days post-insemination in the cow: Immune crosstalk in the corpus luteum, oviduct, and uterus2020

    • 著者名/発表者名
      Talukder AK, Marey MA, Shirasuna K, Kusama K, Shimada M, Imakawa K, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Theriogenology

      巻: 148 ページ: 313-320

    • DOI

      10.1016/j.theriogenology.2020.01.071

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ovulatory follicular fluid induces sperm phagocytosis by neutrophils, but oviductal fluid around oestrus suppresses its inflammatory effect in the buffalo oviduct in vitro.2019

    • 著者名/発表者名
      Yousef MS, Abd-Elhafeez HH, Talukder AK, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Mol Reprod Dev

      巻: 86 号: 7 ページ: 835-846

    • DOI

      10.1002/mrd.23164

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TLR2/4 signaling pathway mediates sperminduced inflammation in bovine endometrial epithelial cells in vitro.2019

    • 著者名/発表者名
      Ezz MA, Marey MA, Elweza AE, Kawai T, Heppelmann M, Pfarrer C, Balboula AZ, Montaser A, Imakawa K, Zaabel SM, Shimada M, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 14 号: 4 ページ: e0214516-e0214516

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0214516

    • NAID

      120006644937

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Up-regulated mRNA expression of some anti-inflammatory mediators in bovine oviduct epithelial cells by urea in vitro: Cellular pathways by Reactome analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kowsar Rasoul、Kowsar Zohre、Miyamoto Akio
    • 雑誌名

      Reproductive Biology

      巻: 19 号: 1 ページ: 75-82

    • DOI

      10.1016/j.repbio.2019.01.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Understanding the hidden relations between pro- and anti-inflammatory cytokine genes in bovine oviduct epithelium using a multilayer response surface method.2019

    • 著者名/発表者名
      Kowsar R, Keshtegar B, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 3189-3189

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39081-w

    • NAID

      120006603075

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Day-7 embryos generate an anti-inflammatory immune response in peripheral blood immune cells in superovulated cows.2018

    • 著者名/発表者名
      Talukder AK, Rashid MB, Takedomi T, Moriyasu S, Imakawa K, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Am J Reprod Immunol.

      巻: 81 号: 2

    • DOI

      10.1111/aji.13069

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Urea influences amino acid turnover in bovine cumulus-oocyte complexes, cumulus cells and denuded oocytes, and affects in vitro fertilization outcome.2018

    • 著者名/発表者名
      Kowsar R, Iranshahi VN, Sadeghi N, Riasi A, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12191-12191

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30774-2

    • NAID

      120006533720

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Urea changes oocyte competence and gene expression in resultant bovine embryo in vitro.2018

    • 著者名/発表者名
      Kowsar R, Izadi F, Sadeghi N, Riasi A, Zadegan FG, Hajian M, Nasr-Esfahani MH, Farrokhpour H, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Zygote

      巻: 26 号: 3 ページ: 207-219

    • DOI

      10.1017/s0967199418000102

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence that interferon-tau secreted from Day-7 embryo in vivo generates anti-inflammatory immune response in the bovine uterus2018

    • 著者名/発表者名
      Rashid MB, Talukder AK, Kusama K, Haneda S, Takedomi T, Yoshino H, Moriyasu S, Matsui M, Shimada M, Imakawa K, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 500 号: 4 ページ: 879-884

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.04.178

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Oviduct epithelium induces interferon-tau in bovine Day-4 embryos, which generates an anti-inflammatory response in immune cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Talukder AK, Rashid MB, Yousef MS, Kusama K, Shimizu T, Shimada M, Suarez SS, Imakawa K, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8 号: 1 ページ: 7580-7580

    • DOI

      10.1038/s41598-018-26224-8

    • NAID

      120006694201

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A proinflammatory response of bovine endometrial epithelial cells to active sperm in vitro.2018

    • 著者名/発表者名
      Elweza AE, Ezz MA, Acosta TJ, Talukder AK, Shimizu T, Hayakawa H, Shimada M, Imakawa K, Zaghloul AH, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Mol Reprod Dev

      巻: 85 号: 3 ページ: 215-226

    • DOI

      10.1002/mrd.22955

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bovine embryo induces an anti-inflammatory response in uterine epithelial cells and immune cells <i>in vitro</i>: possible involvement of interferon tau as an intermediator2017

    • 著者名/発表者名
      Fadhillah, Yoshioka S, Nishimura R, Kiyoshi Okuda
    • 雑誌名

      Journal of Reproduction and Development

      巻: 63 号: 4 ページ: 425-434

    • DOI

      10.1262/jrd.2017-056

    • NAID

      130005982816

    • ISSN
      0916-8818, 1348-4400
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An autoregressive logistic model to predict the reciprocal effects of oviductal fluid components on in vitro spermophagy by neutrophils in cattle.2017

    • 著者名/発表者名
      Kowsar R, Keshtegar B, Marey MA, Miyamoto A
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 4482-4482

    • DOI

      10.1038/s41598-017-04841-z

    • NAID

      120006391001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zearalenone (ZEN) disrupts the anti-inflammatory response of bovine oviductal epithelial cells to sperm in vitro.2017

    • 著者名/発表者名
      18) Yousef MS, Takagi M, Talukder A, Marey M, Rasoul K, Abdel-Razek ARK, Shimizu T, Fink-Gremmels J, Miyamoto A
    • 雑誌名

      Reproductive Toxicology

      巻: 74 ページ: 158-163

    • DOI

      10.1016/j.reprotox.2017.09.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Urea induces T helper 2 (Th2) type environment at transcriptional level and prostaglandin E2 secretion in bovine oviduct epithelial cells in culture.2016

    • 著者名/発表者名
      Kowsar R, Marey MA, Shimizu T, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Journal of Dairy Science

      巻: 99 号: 7 ページ: 5844-5850

    • DOI

      10.3168/jds.2016-10874

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Angiotensin II increases sperm phagocytosis by neutrophils in vitro: A possible physiological role in the bovine oviduct.2016

    • 著者名/発表者名
      Marey MA, Yousef MS, Liu JH, Morita K, Sasaki M, Hayakawa H, Shimizu T, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      Molecular Reproduction and Development

      巻: 83 号: 7 ページ: 630-639

    • DOI

      10.1002/mrd.22672

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sperm binding to oviduct epithelial cells enhances TGFB1 and IL10 expressions in epithelial cells as well as neutrophils in vitro: Prostaglandin E2 as a main regulator of anti-inflammatory response in the bovine oviduct.2016

    • 著者名/発表者名
      Yousef MS, Marey MA, Hambruch N, Hayakawa H, Shimizu T, Hussien HA, Abdel-Razek ARK, Pfarrer C, Miyamoto A.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 11 号: 9 ページ: e0162309-e0162309

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0162309

    • NAID

      120006390958

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Sensing sperm by maternal immune crosstalk: A potential mechanism for interfering with fertility in the cow.2019

    • 著者名/発表者名
      Akio Miyamoto
    • 学会等名
      17th International Conference on Production Disease (ICPD), Bern, Switzerland
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 子宮と卵管の精子認識:免疫システムによる攻撃と寛容2019

    • 著者名/発表者名
      宮本明夫
    • 学会等名
      第112回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Involvement of TLR2 in sperm-oviduct epithelium interaction in bovine oviduct ex vivo: Hyaluronan fragmant as a ligand?2019

    • 著者名/発表者名
      Vernadyn Almeda Morillo
    • 学会等名
      第112回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sperm penetration into the bovine pre-ovulatory uterine glands induces TNFA in glands and triggers the inflammatory cascade.2019

    • 著者名/発表者名
      Ihshan Akthar
    • 学会等名
      第112回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Real-time investigation in vivo of sperm and neutrophils distribution in the bovine uterus after artificial insemination.2019

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Ali Marey
    • 学会等名
      第112回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Pathogens-derived TLR2/4 ligands disrupt the uterine immune response to bovine sperm in vitro.2019

    • 著者名/発表者名
      Ibrahim Fouad Elesh
    • 学会等名
      第112回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sensing sperm by bovine uterine epithelial cells via TLR2 and TLR4 signaling pathway in vitro.2018

    • 著者名/発表者名
      Akio Miyamoto
    • 学会等名
      51st Annual Meeting of Society for the Study of Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interferon-rau is induced in bovine Day-4 embryos by oviduct epithelium, which generates an anti-inflammatory reponse in immune cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Akio Miyamoto
    • 学会等名
      10th International Ruminant Reproduction Symposium 2018 Brazil
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sperm enter bovine uterine glands ex-vivo and initiate a pro-inflammatory response.2018

    • 著者名/発表者名
      Ihshan Akthar
    • 学会等名
      第111回 日本繁殖生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Bovine day-7 embryo secretes IFNT that generates uterine immunity towards Th 2.2018

    • 著者名/発表者名
      Mazlar MD Rashid
    • 学会等名
      第124回日本畜産学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Embryo induces immune tolerance in bovine oviduct and uterus in vitro.2017

    • 著者名/発表者名
      Talukder AK, Yousef MS, Rashid MB, 粟井健介, 清水隆, 島田昌之, 今川和彦, 宮本明夫
    • 学会等名
      日本畜産学会第122回大会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Early embryo and epithelial cells interact to induce the anti-inflammatory response on immune cells in bovine oviduct and uterus in vitro.2017

    • 著者名/発表者名
      Akio Miyamoto
    • 学会等名
      50th Annual Meeting of Society for the Study of Reproduction
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sperm-oviduct interaction ensures the anti-inflammatory environment in the bovine oviduct: A possible role of prostaglandin E2 as a main mediator.2016

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto A, Yousef MS, Marey MA, Hambruch N, Hayakawa H, Shimizu T, Pfarrer C.
    • 学会等名
      49th Society for the Study of Reproduction (SSR)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-07-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] 51st Annual Meeting of Society for the Study of Reproduction2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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