体脂肪率と精液性状、精巣容積、および生殖ホルモンとの関連

体脂肪率は、精液性状、精巣容積、および生殖ホルモン値と関連しているか?

結論の概要

体脂肪率が高いことは、精液性状の不良および生殖ホルモン値の異常と関連していたが、精巣容積とは関連していなかった。

既知の事実

高いBMIは、精液性状の不良や生殖ホルモン値の異常と関連していることが知られています。しかし、体脂肪率が精液性状、精巣容積、およびホルモン値と関連しているかどうかについては、依然として結論が出ていません。また、体脂肪率がBMIや身長に対するウエスト比(WHtR)よりも優れた肥満の指標であり、したがって精液性状、精巣容積、生殖ホルモンとより強く関連しているのかどうか、さらにはBMI上は適正体重とされる男性であっても、高い体脂肪率が精液性状、精巣容積、生殖ホルモンと関連しているのかどうかについても、未だ明らかではありません。

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精巣に豊富に発現するフェルリンFER1L5は、Ca2+依存性先体反応および雄の生殖能に必須である。

要旨
精子は卵子と融合する前に、先体反応と呼ばれるエキソサイトーシス(開口放出)を起こす必要がある。先体反応にはカルシウムイオン(Ca2+)が不可欠であるが、その分子メカニズムは未解明である。ファーリン(ferlin)は、複数のCa2+結合性C2ドメインを持つ単回膜貫通型タンパク質であり、哺乳類にはディスファーリン(DYSF)、オトファーリン(OTOF)、マイオファーリン(MYOF)、Fer-1-like 4(FER1L4)、FER1L5、FER1L6の6種類のファーリンが存在する。これまでにDYSF、OTOF、MYOFのノックアウトマウスが作製されており、それぞれ筋ジストロフィー(DYSF)、難聴(OTOF)、筋形成異常(MYOF)といった膜融合に関わる障害を示している。本研究では、Fer1l4、Fer1l5、Fer1l6の変異マウスを作製し、その結果、雄の生殖能にはFer1l5のみが必要であることを明らかにした。Fer1l5変異精子は雌の生殖管内を移動して卵子に到達することはできたが、先体反応は起こらなかった。Ca2+イオノフォアを用いても、Fer1l5変異精子において先体反応を誘起することはできなかった。これらの結果は、FER1L5がCa2+と先体反応とをつなぐ「ミッシングリンク(失われた環)」であることを示唆している。

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ヒト精巣の加齢に関するシングルセル解析とBMI上昇との相関

○高齢男性の精巣におけるシングルセル転写産物アトラス

○精巣幹細胞(SSC)における加齢に伴う変化は軽微である

○精子形成および体細胞における加齢に伴う調節不全は顕著である

○この調節不全は、若年男性では認められないが、高齢男性ではBMIと相関する

要約
加齢に伴い男性の生殖機能は低下しますが、精巣の老化については、分子およびゲノムレベルでの理解が十分に進んでいません。本研究では、若年男性および高齢男性から採取した44,000個以上の細胞を対象にシングルセルRNAシーケンシング(scRNA-seq)を行い、生殖細胞系列の分化および精巣体細胞における加齢に伴う変化を解析しました。精原幹細胞における加齢変化は軽微であった一方、精子形成や体細胞における加齢性の機能異常は中等度から重度に及ぶことが明らかになりました。変化が認められた経路には、複数の細胞型におけるシグナル伝達や炎症反応、セルトリ細胞における代謝シグナル伝達、ライディッヒ細胞におけるHedgehogシグナル伝達やテストステロン産生、精巣細管周囲細胞における細胞死や増殖、さらにはライディッヒ細胞および細管周囲細胞双方における発生段階の逆行(脱分化)の可能性などが含まれていました。特筆すべき点として、機能異常の程度は高齢男性においてはBMI(ボディマス指数)と相関していましたが、若年男性ではそのような相関は認められませんでした。以上の結果から、加齢に伴う複雑な精巣の変化、および肥満などの併存する慢性疾患によってそれらの変化が増悪する可能性の根底にある分子メカニズムが明らかになりました。

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膣内培養(IVC)により受胎した児の周産期転帰を検討する

体外受精(IVF)は、40年以上にわたり不妊治療の確立された手法として行われてきました。これまで、卵子や胚の培養にはガスインキュベーターを用いる方法が主流でした。近年、不妊症患者にとって費用を抑えた現実的な選択肢として、ガス透過性のある密閉容器を用い、膣内で卵子や胚を培養する「膣内培養法(IVC)」という新たな手法が導入されています。IVCの有効性についてはいくつかの研究で検討されていますが、この新しい技術を用いて生まれた児の周産期転帰に関するデータは存在しません。

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精巣の温度上昇が精子形成を阻害し、男性不妊につながる可能性があるとの新たな研究結果

精巣は、わずかな温度変化に対しても敏感であることが明らかになりました。

この発見は、日本の研究者らによる研究に基づいています。

科学者らは、ヒトを含む多くの哺乳類において、精巣の温度が上昇すると、精子を形成するプロセスである「精子形成」が阻害され、男性不妊につながることを突き止めました。

長年にわたり、世界中で数百万人の男性が不妊に悩んでいると推定されています。

男性不妊には勃起不全(ED)やインポテンツなど様々な原因がありますが、これまでにも科学者たちは精巣と温度との関連性について調査を行ってきました。

今回の新しい研究においても、熱と精子形成障害との関連に関する過去の研究が検討されています。

しかし、日本の研究チームは、それらの過去の研究では、精子細胞の生存や死滅に極めて重要な要素である「精巣の温度」を適切に制御できていなかったと指摘しています。

学術誌『Communications Biology』で発表された研究において、横浜市立大学の生物学者らは、哺乳類の精子形成を「熱に弱く、低温下で活発に行われるプロセス」と定義しました。

しかし、哺乳類に属する多くの雄の動物において、精巣の温度上昇は不妊の原因となることが報告されています。

同研究によると、精子形成は摂氏34度(華氏93.2度)の環境下であれば、健全な精子を正常に産生することができます。

一方で、摂氏37度から38度(華氏98.6度から100.4度)の温度域では、この生物学的プロセスは正常に機能しません。

この機能不全は、精子形成の唯一のメカニズムである「減数分裂」において、相同染色体が分離して一倍体の精子になる過程がうまくいかないために生じます。

さらに、精巣内で損傷を受けた細胞は、細胞死に至ります。

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