本文へスキップ

広島大学 大学院生物圏科学研究科/生物生産学部

TEL. 082-424-7958/7993

〒739-8528 広島県東広島市鏡山1-4-4

研究内容RESEARCH

「研究人」 ・・・磯部准教授が研究科のHPで紹介されました。
「教授に聞く」 ・・・吉村教授が研究科のHPで紹介されました。
研究業績 ・・・学術論文や学会発表の紹介です。
研究紹介ファイル ・・・生物圏科学研究科のHPで紹介された研究内容のpdfファイルです。2011年12月現在の研究内容がご覧いただけます。


鳥類の生殖器における免疫機能とその内分泌的調節
乳房の免疫機能に関する研究




 鳥類の生殖器における免疫機能とその内分泌的調節


 家禽の生殖器の免疫機能は生体の感染を防御したり、卵の細菌汚染を抑制するために重要である。また、免疫機能は、卵巣では卵子形成や卵胞発育、ホルモン産生などにも影響し、卵管では精子の生存性にも影響する。一方、卵巣と卵管の発達や機能は内分泌的調節を受けるので、これらの器官の免疫機能もホルモンによる規制を受けるものと推定される。
 抗生物質に対する耐性菌の出現などの問題から、自然免疫系に重要な抗菌ペプチドが重要視されてきている。ニワトリなどの家畜においても抗菌ペプチドの存在が確認されているが、生殖器官における抗菌ペプチドの役割については不明な点が多い。
 

目 的
  1. 安全な卵を生産する
  2. 生殖機能調節における免疫機能の役割を解明する

研究課題
  1. ニワトリの生殖器における免疫機能とその内分泌的調節の解明
  2. ニワトリの精子貯蔵腺における精子の生存機構の解明
  3. ニワトリ卵管および卵巣における抗菌ペプチド(AvbD)およびToll-like receptorの産生に関する研究
  4. オス生殖器および精子におけるAvbDの分布とその役割

これまでの成果
  1. 抗菌ペプチドの一種であるAvbDがニワトリ生殖器および粘膜組織において発現しており、加齢や菌の存在によってその発現が変化することを示した。
  2. 卵殻膜にAvbDが分布していることが明らかとなった。
  3. TGF-bが精子生存性に関与していることを示した。
  4. 主要組織適合抗原複合体を発現する抗原提示細胞、マクロファージ、TおよびBリンパ球、免疫グロブリン含有・産生細胞といった主要な免疫担当細胞が生殖器内に局在することを明らかにした。
  5. これらの細胞が性成熟に伴って増加することや、この増加にエストロジェンが関与することを示した。


関連論文
  1. Sonoda Y, Abdel Mageed AM, Isobe N, Yoshimura Y (2013) Induction of avian β-defensins by CpG oligodeoxynucleotides and proinflammatory cytokines in hen vaginal cells in vitro. Reproduction (in press)
  2. Huang A, Shibata E, Nishimura H, Igarashi Y, Isobe N, Yoshimura Y (2013) Effects of Probiotics on the Localization of T Cell Subsets in the Intestine of Broiler Chicks. Journal of Poultry Science (in press)
  3. Ariyadi B, Isobe N, Yoshimura Y (2013) Expression of tight junction molecule "claudins" in the lower oviductal segments and their changes with egg-laying phase and gonadal steroid stimulation in hens. Theriogenology 79(2):211-218
  4. Whasun Lim, Wooyoung Jeong, Jinyoung Kim, Yukinori Yoshimura, Fuller W. Bazer, Jae Yong Han and Gwonhwa Song (2013) Expression and Regulation of Beta-Defensin 11 in the Oviduct in Response to Estrogen and in Ovarian Tumors of Chickens. Molecular and Cellular Endocrinology 366(1):1-8
  5. Nii T, Isobe N, Yoshimura Y (2013) Effects of Repeated Lipopolysaccharide Stimulation on the Development of Antigen-presenting Cells and T Cells Pool in Hen Vagina. Journal of Poultry Science 50(1): 83-89.
  6. Zhang M, Isobe N, Yoshimura Y (2013) Effects of Lipopolysaccharide on the Recruitment of T Cells in the Seminal Tract of Roosters. Journal of Poultry Science 50(1): 68-73.
  7. Abdelsalam M , Isobe N, Yoshimura Y (2012) Effects of lipopolysaccharide and interleukins on the expression of avian β-defensisns in hen ovarian follicular tissue . Poultry Science 91(11):2877-2884.
  8. Zhang M, Nii T, Isobe N, Yoshimura Y (2012) Expression of Toll-like receptors and effects of lipopolysaccharide on the expression of 4 proinflammatory cytokines and chemokine in the testis and epididymis of roosters. Poultry Science 91(8):1997-2003. 
  9. Ariyadi B, Isobe N, Yoshimura Y (2012) Differences in the Mucosal Surface Barrier Formed by Mucin in the Lower Oviductal Segments Between Laying and Molting Hens. Poultry Science 91(5):1173-1178
  10. Nii T, Sonoda Y, Isobe N, Yoshimura Y (2011) Effects of lipopolysaccharide on the expression of proinflamatory cytokines and chemokines and the subsequent recruitment of immunocompetent cells in the oviduct of laying and molting hens. Poultry Science 90(10): 2332-2341.
  11. Watanabe Y, Isobe N, Yoshimura Y (2011) Detection of Avian Beta-defensins mRNA and Proteins in Male Reproductive Organs in Chicken . . Journal of Poultry Science 48(4): 275-280
  12. Mohamed AMA, Isobe N, Yoshimura Y (2011) Effects of lipopolysaccharide on the expression of proinflammatory cytokines and chemokines and influx of leukocytes in hen ovary . Poultry Science 90(9): 2054-2062
  13. Abdel Mageed AM, Isobe N and Yoshimura Y (2011) Changes in the Density of Immunoreactive Avian beta-Defensin-3 and -11 in the Hen Uterus in Response to Lipopolysaccharide Inoculation. Journal of Poultry Science 43(1): 73-77
  14. Das S, Isobe N, Yoshimura Y (2011) Expression of Toll-like Receptors and Avian beta-Defensins and Their Changes in Response to Bacterial Components in Chicken Sperm. Poultry Science 90: 417-425
  15. Das S, Isobe N, Yoshimura Y (2010) Analysis of Changes in the Expression of Transforming Growth Factor-betas in the utero-vaginal Junction of Hen Oviduct in Response to Sperm Concerning Their Significance in Sperm Survivability. Journal of Poultry Science 47(4): 326-332
  16. Yoshimura Y, Oda M, Isobe N (2010) Effects of Feeding Probiotics on the Localization of Cells Containing Immunoreactive Interleukin-6 in the Intestine of Broiler Chicks. Journal of Poultry Science 47(3): 250-255
  17. Mohamed AMA, Isobe N, Yoshimura Y (2010) Changes in the Localization of Immunoreactive Avian Beta-Defensin-8, -10 and -12 in Hen Ovarian Follicles during Follicular Growth . Journal of Poultry Science 47(1):77-84
  18. Abdel Mageed AM, Isobe N and Yoshimura Y (2009) Immunolocalization of avian beta-defensins in the hen oviduct and their changes in the uterus during eggshell formation. Reproduction 138(6):971-978
膣部粘膜における
avian beta defensin(avBD) mRNA発現の局在
精子貯蔵腺における免疫担当細胞の局在(MHC)
ニワトリ精巣におけるCD4の分布 ニワトリ卵巣における免疫担当細胞の局在(左からCD4,CD8,MHC)


[top]


 乳房の免疫機能に関する研究 


 牛の乳房炎によって酪農家が被る損害は甚大である。一旦乳房炎に罹患してしまうと、治療が困難で、慢性化することが多い。そこで、早期診断・早期治療が強く望まれている。
 乳房では細菌に対する防御として抗菌性のペプチドや蛋白を生産している。これらは自然免疫因子として知られ、感染の極めて初期に発現するものであり、幅広い細菌種に対して効果を表す。 抗菌ペプチドとしてbeta-defensin のひとつでわる Lingual antimicrobial peptide (LAP) 、S100A7, cathelicidin-2,7などに焦点を当て、乳房における役割を追及している。また、これらとその他の自然免疫因子であるlactoperoxidase(LPO)やlactoferrin(LF)などの因子および獲得免疫との相互関係についても調べている。

目 的
  1. 乳房における自然免疫機能の役割を解明し、それを応用して乳房炎を予防すること

研究課題
  1. 牛乳中抗菌性ペプチドの発現機構及び働きの解明
  2. 乳房炎と繁殖機能との関係

これまでの成果
  1. S100A7蛋白質が乳腺の上皮細胞で発現しており、乳中に分泌されていることを示した。
  2. 乳房にlipopolysaccharide(LPS:グラム陰性細菌成分)を投与すると牛乳中LAP濃度、ラクトペルオキシダーゼ活性が12時間以内に増加することおよび両者が補助的に機能している可能性を示した。
  3. 乳腺胞の上皮細胞でLAPが発現し、牛乳中に分泌されていることを示した。

関連論文
  1. Kawai K, Akamatsu H, Obayashi T, Nagahata H, Higuchi H, Iwano H, Oshida T, Yoshimura Y, Isobe N (2013) Relationship between concentration of lingual antimicrobial peptide and somatic cell count in milk of dairy cows. Veterinary Immunology and Immunopathology153(3-4):298-301
  2. Huang YQ, Morimoto K, Hosoda K, Yoshimura Y, Isobe N (2012) Differential immunolocalization between lingual antimicrobial peptide and lactoferrin in mammary gland of dairy cows. Veterinary Immunology and Immunopathology 145(1-2): 499-504.
  3. Isobe N, Kubota H, Yamasaki A, Yoshimura Y (2011) Lactoperoxidase activity in milk is correlated to somatic cell count in dairy cows. Journal of Dairy Science 94(8): 3868-3874
  4. Morimoto K, Shimizu M, Kurose T, Nakatani K, Akita S, Shinozuka Y and Isobe N (2011) Efficacy of enterotoxigenic Escherichia coli vaccine for bovine clinical mastitis. Journal of Dairy Research 78: 1-5
  5. Isobe N, Morimoto K, Nakamura J, Yamasaki A, Yoshimura Y (2009) Intramammary Challenge of Lipopolysaccharide Stimulates Secretion of Lingual Antimicrobial Peptide into Milk of Dairy Cows. Journal of Dairy Science 92(12):6046-6051
  6. Isobe N, Nakamura J, Nakano H, Yoshimura Y(2009) Existence of Functional Lingual Antimicrobial Peptide (LAP) in Bovine Milk. Journal of Dairy Science 92(6):2691-2695
  7. Isobe N, Hosoda K, Yoshimura Y(2009) Immunolocalization of lingual antimicrobial peptide (LAP) in the bovine mammary gland. Animal Science Journal 80(4): 446-450

[top]


これまでに以下のような研究を行ってきて、多くの新たな知見を得てきた。


鳥類卵管におけるグレリンの機能解析

 グレリンは成長ホルモン(GH)分泌促進活性を有する合成化合物(GH放出促進因子:GHS)の内因性リガンドであり、GH分泌促進作用に加え、採食更新などを利用した体重増加、消化管機能調節などの生体内の代謝調節に重要な生理機能を有している。ニワトリでは腺胃や視床下部組織でグレリンの発現が報告されている。鳥類では卵管の発達とともに体重増加が認められることから、卵管における代謝調節因子の存在が推察される。また、卵管発達は性ステロイドホルモンの影響を多大に受けることから性ステロイドホルモンが卵管―代謝調節機構に関与している可能性が考えられる。
ニワトリ卵管においてグレリンが発現し、卵が通過する前の方が後に比べて発現が高かった。


内分泌攪乱化学物質(環境ホルモン)と鳥類の成長・生殖・免疫

鳥類の卵胞発育・閉鎖機構の解明

 性腺刺激ホルモンが、細胞内第二次メッセンジャーとしてのサイクリックAMPを介して、卵胞の顆粒層細胞を増殖させること、また卵胞内の卵子に由来する因子が顆粒層細胞の増殖を促進する可能性があることなどを明らかにしている。
 卵胞の閉鎖がおこる理由の1つとして、卵胞内の卵子の死が閉鎖を誘導する可能性があることも見出している。さらに、閉鎖過程の卵胞における細胞死としてアポトーシスが含まれることも認めている。

強制換羽によるニワトリの産卵機能の改善

 卵管でアポトーシスとネクローシスにより分泌腺の細胞が一度消失し、再度卵管が発達する過程で新しく増殖した細胞によって分泌腺が再構築されることを見出している。この組織新生とも言える過程の後、卵殻を形成するために必要なカルシウム結合蛋白が増加するなど、卵管の機能が改善されることも明らかにしている。一方,換羽の期間中に、卵管で免疫担当細胞の分布が減少するので、この期間中に感染を防ぐための注意深いニワトリの管理が必要であることも合わせて指摘している。
 さらに、内分泌系の高位中枢である下垂体において、換羽中にアポトーシスと細胞増殖が頻度を高めることを認めており、この器官の組織再構築が起こって機能が改善される可能性を考えている。

卵巣における性ステロイドレセプターの存在

 卵胞の細胞にプロジェステロン、アンドロジェンならびにエストロジェンのレセプターが局在することを見出している。さらに、卵胞が小卵胞から排卵前卵胞に発育する過程で、エストロジェンのレセプターは減少し、プロジェステロンのレセプターは増加することも明らかにしている。これらのことは卵巣が性ステロイドの標的器官であることを示す新しい知見である。性ステロイドの卵巣での生理的役割の1つとして、プロジェステロンやエストロジェンが卵胞の閉鎖を抑制することも明らかにしている。
 
ウシ嚢腫卵胞の発達に関する研究

 ウシにおいて卵胞嚢腫は代表的な繁殖障害であり、これによる経済的損失は多大である。 一般的な排卵機序は以下のように考えられている。下垂体前葉から卵胞刺激ホルモン(FSH)が放出され、卵巣の卵胞を成長(増大)させる。すると、卵胞からエストラジオールが分泌され、下垂体を刺激しさらにFSHが分泌される。エストラジオールが閾値に達すると下垂体前葉から黄体形成ホルモン(LH)のサージが放出され、排卵が起きる。しかし、何らかの影響で卵胞で合成されるエストラジオールの量が不十分であったり、下垂体でのエストラジオールに対する感受性が完全でなかった場合、LHのサージが起きない。すると、FSHによって卵胞が大きくなり続けるが、排卵しないため異常に大きな卵胞が形成される。卵胞の直径が2cm以上になると卵胞嚢腫と呼ばれるのである。卵胞嚢腫が形成されても、他の卵胞が正常に排卵することもある(良性嚢腫)。普通は排卵が起きずに繰り返し卵胞嚢腫の出現・退縮が繰り返される。排卵が起きないので当然受胎せず不妊に陥る。したがって、繰り返して卵胞嚢腫が形成される場合は早期の治療が望ましいがそのためにはその発達機構を解明する必要がある。

動物血漿中および糞中のステロイドホルモン測定法の検討 

 以下の測定系を確立した。
動物の血漿中ホルモン(プロジェステロン、エストラジオール、エストロンサルフェート、コルチゾール、テストステロン)濃度の簡易測定法の確立
動物の糞中のホルモン(プロジェステロン、プロジェステロン代謝物=プレグナノロン、エストロンサルフェート)濃度測定法の確立



ナビゲーション

バナースペース

家畜生体機構学研究室

〒739-8528
広島県東広島市鏡山1-4-4
広島大学大学院生物圏科学研究科/
生物生産学部

TEL,FAX 082-424-7958/7993