| 研究課題/領域番号 |
16H05013
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| 研究機関 | 帯広畜産大学 |
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研究代表者 |
宮本 明夫 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (10192767)
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| 研究分担者 |
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, 准教授 (20314742)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 卵管 / 免疫 / 精子 / 初期胚 / 妊娠 / 乳牛 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は乳牛をモデルとして、受精・初期発生の場である卵管に備わる未知の特殊な局所免疫システムについて詳細に調べ、その阻害要因を明らかにして、最終的に乳牛で実際に免疫寛容の強化による受胎率改善を試験して、家畜生産性向上に寄与する目的でおこなう基礎的研究である。平成２８年度は、特にウシ卵管上皮細胞への精子結合および初期胚存在下による局所免疫環境への影響、卵管腔内の免疫細胞の検出、さらには子宮上皮細胞の精子と初期胚への免疫反応についても予備的に検討した。要点を列記すると、
１． ウシ卵管上皮細胞培養系において精子を共培養すると、精子の上皮細胞への結合は、さらにTh2型（抗炎症性）反応を誘導した。この培養上清は、免疫細胞（好中球）の遺伝子発現を典型的なTh2型に誘導したことから、卵管の局所免疫環境は、精子の結合によって免疫細胞のTh2型誘導が引き起されることが初めて示唆された。
２． 凍結切片法により、ウシ卵管内腔に少数の好中球が常在することを画像として確認した。特に、排卵直後の時期に好中球の数は多かったことから、排卵による卵胞液と卵子-卵丘細胞複合体の卵管内への流入が起因である可能性が考えられた。
３． ウシ卵管上皮細胞培養系において、受精卵を４日間共培養して発生させると、卵管上皮細胞と免疫細胞（PBMC）を精子同様にTH2型に誘導した。
４． 高泌乳牛が濃厚飼料多給で生じる比較的高い生理的な濃度の尿素は、卵管上皮細胞の免疫反応を撹乱した。
以上、初年度は、卵管内の精子や受精卵が局所の免疫環境を自らを寛容する方向 (Th2型)に調節することを明確に示した。今後は、平成２９年度計画の主体である卵管と子宮上皮細胞の精子あるいは初期胚に対するセンシングの分子メカニズムに進む予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２８年度の計画の卵管内の上皮細胞と配偶子との生理的相互作用の主な部分は完遂できたが、幾つかの小さな実験は、試料採取の調整がつかず、平成２９年度に持ち越した。一方で、生理的な（基礎的な）相互作用について、リスク要因と考えられる尿素は、卵管の免疫環境を撹乱することがわかった。進捗状況を以下に示す。
１． ウシ卵管内免疫環境は、受精前の精子によって、より強いTh2型（抗炎症性）に誘導され、一方、受精直後の受精卵によって、引き続きTh2型に維持されることを実験的に示した。
２． 卵管内の精子への好中球の貪食抑制は、卵管上皮細胞が分泌する血管作動性ペプチドによって制御されていることを示した。加えて、卵管腔内に好中球が常在することを画像として確認した。
３． ウシ子宮内免疫環境は、初期胚によってインターフェロンτなどの作用も加わり、さらに継続してTh2型に維持され、着床に向けた準備を支えることが示唆された。
４． 高泌乳牛の濃厚飼料多給に起因する血中尿素の濃度は、卵管上皮細胞の免疫反応を撹乱することを示唆した。
以上の成果は国際専門誌に３報の原著論文として発表し、学会でも報告した（１つは優秀発表賞）。これらの状況から、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述のごとく成果は順調に上がっているが、一方で、卵管腔内に存在する好中球の数は極めて少ないことから、当初の計画であったこれらの免疫細胞の詳細な特徴づけは、技術的に困難であると判断した。本研究の主体は卵管内の局所免疫システムであるが、今後は、子宮内の局所免疫システムと対比させながら検証を進めてゆき、両者の共通システムと異質なシステムを明らかにしたい。卵管内と子宮内のそれぞれの上皮細胞の精子あるいは初期胚への免疫環境の反応と分子メカニズムにまで研究の枠組みを拡げることで、子宮内へ人工授精される凍結融解精子の引き起す免疫環境の変化から卵管内での受精の獲得した精子、排卵卵子との受精、卵管内の４日間の初期発生、そして初期胚が５日目に子宮内に戻ってきて着床準備へ向かうまでの免疫環境の調節を、一連のプロセスとして通して観察することは概念確立に極めて重要である。予備実験から、人工授精で用いる凍結融解精子は子宮上皮細胞に急性のTh1型の炎症反応を誘導し、一方で初期胚は子宮上皮細胞のTh2型反応を誘導することがわかった。平成２９年度は以下に主眼を置いて進める予定である。
１． 卵管と子宮内における精子に対する非自己のセンシングの分子メカニズムについて、特にToll-like receptor 2/4 (TLR2/4)と上皮細胞が分泌する主要な高分子であるヒアルロン酸、complement 3、シアル酸、BSPsなどに焦点をあてる。
２． 初年度の結果から、卵管と子宮の上皮細胞培養系は安定した信頼性の高い実験系であることが認識できたが、今後、卵管と子宮の組織片を用いたex-vivo系で精子との相互作用を検証し、より生理的条件下で、これまで得た新知見を発展させる。特に精子と上皮細胞とのクロストークを、精子の運動性も加えて詳細に観察し、その場の免疫環境への情報伝達の実際を検証する予定である。
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