精子と受精卵センシングによる受胎に向けた母ウシの免疫寛容活性化メカニズムの解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03122
• 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)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 精子 / 受精卵 / 子宮 / TLR2 / IFNT / 受胎 / 免疫反応 / ウシ

研究実績の概要

本年度は、ウシ母体の精子と受精卵センシングによる免疫応答システムのキーとなる現象を活性化して、受胎成立に必要な母体免疫寛容を促進するアプローチを示すことを目的とした。
(1)子宮の精子センシングと自然免疫反応：R2年度に発見したウシ精子TLR2の精子機能と子宮上皮との免疫クロストークへの関与について検証した。精子TLR2を活性化すると、精子運動性が受精能獲得に必要な超活性化型に変化して、受精時に卵子侵入が促進されたことと類似して、子宮腺への侵入が促進された。以上から精子TLR2は精子による子宮内炎症反応調節に関わることが示唆された。
(2)受精卵のTLR2活性化と発生能： ウシ体外受精系を活用して、精子TLR2活性化によって、受精する精子の卵子透明帯への侵入が促進され、受精率と胚盤胞への発生率が増加した。本現象が、精子が透明帯侵入の際に完遂する先体反応促進と直接関係することを見出した。以上から、精子TLR2活性化は生体内での精子受精能獲得に寄与していることが示唆された。加えて、受精卵もTLR2を有し、その活性化によって発生能が向上した。今後、アポトーシスの発生度合や発生速度、受精卵移植後の妊娠に関わるとされる指標遺伝子群について解析する必要がある。
(3)子宮の初期胚センシングによる母体免疫寛容誘導：これまでに、初期胚が分泌した微量のIFNTが好中球を刺激して、迅速に免疫細胞同士のコミュニケーションによりシグナルを増幅できる機能を持つこと、受精7日後の子宮内の初期胚は、子宮液のタンパク動態とmiRNA分布を大きく変化させることを明らかにした。R4年度は、ウシ子宮内に超微量IFNTを投与して、受精卵が存在しない状況でIFNTが子宮上皮のApolipoprotein-A1分泌を刺激し、このタンパクが子宮免疫環境を強く抗炎症性に誘導する因子の１つであることが証明された。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Sperm induce proinflammatory responses in the uterus and peripheral blood immune cells of artificially inseminated cows (2023)
  • 著者名/発表者名: MAREY Mohamed A.、MA Dongxue、YOSHINO Hitomi、ELESH Ibrahim F.、ZINNAH Mohammad A.、FIORENZA Mariani F.、MORIYASU Satoru、MIYAMOTO Akio
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 69 ページ: 95～102
  • DOI: 10.1262/jrd.2022-124
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Sperm interaction with the uterine innate immune system: toll-like receptor 2 (TLR2) is a main sensor in cattle (2022)
  • 著者名/発表者名: Akthar Ihshan、Marey Mohamed A.、Kim Yejin、Shimada Masayuki、Suarez Susan S.、Miyamoto Akio
  • 雑誌名: Reproduction, Fertility and Development 巻: 34 ページ: 139～148
  • DOI: 10.1071/RD21265
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Progesterone and Inflammatory Response in the Oviduct during Physiological and Pathological Conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: McGlade Emily A.、Miyamoto Akio、Winuthayanon Wipawee
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 ページ: 1075～1075
  • DOI: 10.3390/cells11071075
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Intrauterine infusion of low levels of interferon‐tau on day‐8 post‐estrus stimulates the bovine endometrium to secrete apolipoprotein‐A1: A possible implication for early embryo tolerance (2022)
  • 著者名/発表者名: Rashid Mohammad B.、Marey Mohamed A.、Fukuda Kenji、Haneda Shingo、Kusama Kazuya、Shimada Masayuki、Imakawa Kazuhiko、Miyamoto Akio
  • 雑誌名: American Journal of Reproductive Immunology 巻: 88 ページ: e13592
  • DOI: 10.1111/aji.13592
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Zearalenone interferes with the sperm-triggered inflammation in the bovine uterus in vitro: Negative impact on sperm motility and survival (2022)
  • 著者名/発表者名: Elweza Ahmed E.、Marey Mohamed A.、Elesh Ibrahim F.、Zinnah Mohammad A.、Akthar Ihshan、Kanno Chihiro、Takagi Mitsuhiro、Miyamoto Akio
  • 雑誌名: Reproductive Toxicology 巻: 107 ページ: 81～89
  • DOI: 10.1016/j.reprotox.2021.12.001
  • オープンアクセス
• [学会発表] Sperm interaction with the uterine innate immune system: Toll-like receptor 2 (TLR2) is a main sensor in cattle. (2022)
  • 著者名/発表者名: 1)Miyamoto A, Akthar I, Marey MA, Kim Y, Shimada M, Suarez SS.
  • 学会等名: 48th Annual Conference of International Embryo Technology Society (IETS)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roadmap to pregnancy in the first 7 days post-insemination in the cow: Immune cross-talk in the corpus luteum, oviduct and uterus. (2022)
  • 著者名/発表者名: 2)Miyamoto A, Talukder AK, Marey MA, Shirasuna K, Kusama K, Shimada M, Imakawa K.
  • 学会等名: 19th International Congress on Animal Reproduction (ICAR)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sperm penetrate the uterine glands and induce uterine secretions that enhances other sperm hyperactivation and death. (2022)
  • 著者名/発表者名: 6)Akthar I, Sumitani M, Aoki R, Shimada M, Miyamoto A.
  • 学会等名: 第115回日本繁殖生物学会