Immune tolerance to sperm and early embryo in cattle: Impact on immune cell function for fertility

牛对精子和早期胚胎的免疫耐受：对生育力免疫细胞功能的影响

• 批准号: 17F17407
• 负责人: 宮本 明夫
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-11-10 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17407/
• 关键词: ウシ; 子宮; 卵管; 精子; 初期胚; 免疫細胞; 受胎性

本研究プロジェクトの大命題は、「高泌乳牛の受胎性の向上」である。ウシの２大繁殖技術である人工授精（AI）と受精卵移植（ET）に関わる子宮・卵管の精子と受精卵の「受入れと排除」を制御する母体免疫システムを解明することで、AIとET技術を改善する技術開発の展望を得ることを目的とした。以下の４つの視点で段階的に進めた。1. 体外培養モデル（精子の作用）：子宮内へのAIを想定して精子を子宮上皮細胞培養系で共培養すると、子宮上皮はTLR2/4を介して精子を認識してTh1型反応（炎症型）を起こすことが明らかとなった。また、卵管環境は好中球の精子への貪食は抑制するが、大腸菌や異物への貪食は抑制しないことがわかった。2. 体外培養モデル（初期胚の作用）：体外受精由来の初期胚を卵管と子宮の上皮細胞培養系で共培養して発生させた。共培養上清はPBMCのTh2型反応（寛容型）を誘導した。3. 体内の子宮分泌モデル： D7にカテーテルを用いて超低濃度のIFNT (100pg/mL)を子宮に入れ、24 h後に回収した。回収液をプロテオーム解析したところ、自然免疫関連タンパク群とエクソゾーム（miRNA含む）が大きく増加していた。4. 人工授精直後の子宮内の精子と免疫細胞動態： D0の子宮内にAIして、直後から子宮内ミニ灌流で精子と好中球の出現動態をリアルタイムで観察した。１h後に多くの精子は排卵側の子宮角を既に通過しており、この時、好中球は出現していなかった。一方、6h後精子は少数であり、好中球が劇的に増えていた。10h後この炎症反応は既に収拾していた。以上の一連の実験モデルと卵管・子宮の免疫応答のコア部分の解明は、それらを活用したウシ受胎性の向上に向けた技術開発への基盤となる。

该研究项目的主要命题是“提高高产奶牛的繁殖力”。 AI并获得技术发展前景以提高ET技术。我们从以下四个角度逐步进行。 1.体外培养模型（精子的影响）：假设AI进入子宫，当精子在子宫上皮细胞培养系统中共培养时，子宫上皮通过TLR2/4识别精子并启动Th1型反应（It已经清楚这会导致炎症（炎症型）。研究还发现，输卵管环境会抑制中性粒细胞对精子的吞噬作用，但不会抑制大肠杆菌或异物。 2.体外培养模型（早期胚胎的影响）：将体外受精获得的早期胚胎在输卵管和子宫上皮细胞培养系统中共培养和发育。共培养上清液在 PBMC 中诱导 Th2 型反应（耐受型）。 3.体内子宫分泌模型：在D7上使用导管将超低浓度的IFNT（100pg/mL）引入子宫，并在24小时后收集。对收集的液体进行蛋白质组分析显示，先天免疫相关蛋白和外泌体（包括 miRNA）显着增加。 4.人工授精后子宫内精子和免疫细胞动态：D0时将AI放入子宫后立即使用宫内微灌注实时观察精子和中性粒细胞的出现动态。 1小时后，许多精子已通过排卵侧的子宫角，此时还没有出现中性粒细胞。另一方面，6小时后，精子数量很少，而中性粒细胞数量却急剧增加。 10小时后，这种炎症反应已经消退。上述一系列实验模型以及对输卵管和子宫免疫反应核心部分的阐明将成为开发利用它们来提高牛生育能力的技术的基础。

项目成果

Real-time investigation in vivo of sperm and neutrophils distribution in the bovine uterus after artificial insemination.

人工授精后牛子宫内精子和中性粒细胞分布的实时体内调查。

• 发表时间: 2019
• 作者: Mohamed Ali Marey

TLR2/4 signaling pathway mediates sperminduced inflammation in bovine endometrial epithelial cells in vitro.

TLR2/4信号通路介导体外牛子宫内膜上皮细胞精子诱导的炎症。

• DOI: 10.1371/journal.pone.0214516
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ezz MA; Marey MA; Elweza AE; Kawai T; Heppelmann M; Pfarrer C; Balboula AZ; Montaser A; Imakawa K; Zaabel SM; Shimada M; Miyamoto A.
• 通讯作者: Miyamoto A.

Bovine oviduct epithelial cells suppress the phagocytic activity of neutrophils towards sperm

牛输卵管上皮细胞抑制中性粒细胞对精子的吞噬活性

• 发表时间: 2020
• 影响因子: 2
• 作者: Marey MA; Matsukawa H; Sasaki M; Ezz MA; Yousef MA; Takahashi KI; Miyamoto A.
• 通讯作者: Miyamoto A.

Sperm induce a pro-inflammatory response in bovine uterine epithelial cells via TLR2/4 signaling pathway in vitro.

体外精子通过 TLR2/4 信号通路诱导牛子宫上皮细胞促炎症反应。

• 发表时间: 2018
• 作者: Mohamed Marey

Sperm enter glands of preovulatory bovine endometrial explants and initiate inflammation

精子进入排卵前牛子宫内膜外植体的腺体并引发炎症

• DOI: 10.1530/rep-19-0414
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 3.8
• 作者: Akthar I; Suarez SS; Morillo VA; Sasaki M; Ezz MA; Takahashi KI; Shimada M; Marey MA; Miyamoto A.
• 通讯作者: Miyamoto A.