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2011.9.9
第29回受精着床学会シンポジウム1-2 東京
卵子のagingと酸化ストレス
山形大学産科婦人科
高橋 俊文 五十嵐 秀樹
網田 光善 原 周一郎 倉智 博久
年齢別によるARTの生産率
4.5% 0.5%
2007年生殖補助医療データブック
母体の加齢による妊孕性低下の原因
卵管の異常
•受精障害
•胚の輸送異常
子宮の異常
卵巣の異常
•卵胞数の低下
•卵の質の低下
•着床障害
母体の加齢による妊孕性の低下は
卵の質の低下が原因である
卵
の
質
の
低
下
原因？
2003 ART Success Rates in USA
加齢は酸化ストレスのリスク因子
ミトコンドリア
加齢
防御システム
抗酸化物質 抗酸化酵素
活性酸素
•スーパーオキサイド
•ヒドロキシラジカル
•過酸化水素
•一重項酸素
•過酸化脂質など
酸化ストレス
•Vit. C, E.
•SOD
•グルタチオン •GSHPｘ
•チオレドキシン •カタラーゼ
•ユビキノン
•ビリルビン
ミトコンドリア・脂質・蛋白質・DNAの障害
老化、動脈硬化、糖尿病、癌、アルツハイマー病など
母体の加齢による
妊孕性低下と酸化ストレスとの関連
•ミトコンドリアの形態的異常が増加する（ヒト）
(de Bruin et al. Biol Reprod 2004)
•ミトコンドリアの膜電位が低下する（ヒト）
(Wilding et al. Hum Reprod 2001)
•ミトコンドリアDNAの欠失または変異が増加する（ヒト）
(Keefe et al. Fertil Steril 1995; Barrutt et al. Reprod Biomed Online 2000)
•卵のグルタチオンレベルは高齢マウスで低下する (Tarin et al. Mol
Reprod Dev 2004)
•活性酸素消去系関連酵素・物質（SOD1, thioredoxin）の遺伝子
発現が高齢マウスで低下する (Hamatani et al. Hum Mol Genet 2004)
目的
母体の加齢に伴う卵の加齢は卵
の質の低下を引き起こす
この卵の質の低下に酸化ストレス
が関与しているか明らかにすること
卵の加齢 (aging)
排卵前の卵の加齢
母体の加齢（maternal aging）
卵巣の加齢（ovarian aging）
卵胞内での加齢（intrafollicular aging）
排卵後の卵の加齢
卵管内での加齢（in vivo aging）
体外培養での加齢（in vitro aging）
母体の加齢による卵の加齢
•
•
•
•
•
受精率の低下
発生停止胚の増加
形態異常胚の増加
染色体異常の増加
初期流産の増加
Tarin et al. Hum Reprod Updat 2000
Baird et al. Hum Reprod Updat 2005
排卵後の卵の加齢
排卵後の卵の加齢
新鮮卵
加齢卵
（hCG投与14時間）
（hCG投与20時間）
排卵後の加齢卵は
受精率・胚発育が悪化する
Sakai and Endo. Gamete Res 1988
Gordo et al. Biol Reprod 2000
Takahashi et al. Mol Reprod Dev 2003
排卵後の卵の加齢
?
活性酸素
活性酸素の検出（carboxy-DCF）
?
酸化ストレス
?
過酸化脂質の検出（C11-BODIPY）
ミトコンドリア
機能低下
•ミトコンドリア膜電位の測定（JC1）
•酸素消費量の測定
•ATPの定量
胚発育の悪化
排卵後の加齢卵では
活性酸素レベルが増加する
Takahashi et al. Biol Reprod 2009
排卵後の加齢卵では
酸化ストレスが増加する
酸化ストレス指数=
緑蛍光強度/赤蛍光強度
Takahashi et al. Mol Reprod Dev 2003
排卵後の加齢卵では
ミトコンドリアの活性が低下する
活性型ミトコンドリア=
Red蛍光強度/Green蛍光強度
排卵後の加齢卵は
酸素消費量が低下する
排卵後の加齢卵は
受精後のATP産生が低下する
Quinn and Wales J Reprod Fertil 1973
Chi et al. Biol Reprod 1988
Igarashi et al. Biol Reprod 2005
受精時のCa2+オシレーションの意義
表層顆粒の放出
減数分裂の再開
(Abbott & Ducibella. 2001)
(Jones KT. 2005)
前核形成・卵活性化
(Vitullo & Ozil. 1992)
Ca2+オシレーションの波形
胚発育
(Rogers et al. 2006; Ozil et al. 2006)
排卵後の加齢卵は受精時の
Ca2+オシレーションが変化する
Igarashi et al. Mol Reprod Dev 1997
Takahashi et al. Biol Reprod 2009
排卵後の卵の加齢
Yes
活性酸素
+過酸化水素(H2O2)
Yes
酸化ストレス
Yes
ミトコンドリア機能低下
?
Ca2+ オシレーションの変化
胚発育の悪化
?
新鮮卵
酸化ストレスは
受精率・胚発育を悪化させる
Takahashi et al. Mol Reprod Dev 2003
酸化ストレスは受精時の
Ca2+オシレーションを変化させる
Takahashi et al. Mol Reprod Dev 2003
排卵後の加齢
活性酸素
酸化ストレス
ミトコンドリア機能低下
Ca2+ 制御機構異常
新鮮卵
加齢卵
胚発育の異常
排卵後の卵の加齢
母体の加齢による
卵の加齢
?
活性酸素
?
酸化ストレス
?
ミトコンドリア機能低下
?
Ca2+制御機構の異常
?
Ca2+ オシレーションの変化
胚発育の悪化
母体の加齢による卵の加齢
50 μm
若年マウス卵
高齢マウス卵
（4～8週齢）
（52～60週齢）
高齢マウスでは
受精率・胚発育が悪化する
母体の加齢では
卵の活性酸素レベルは変化しない
N.C., negative control
母体の加齢では卵の
ミトコンドリアの活性は低下しない
活性型ミトコンドリア=
Red蛍光強度/Green蛍光強度
母体の加齢により
卵・胚のATP量は低下する
母体の加齢により
受精時のCa2+オシレーションは変化しない
母体の加齢と受精時のCa2+オシレーション
排卵後の卵の加齢
母体の加齢による
卵の加齢
X
X
活性酸素
酸化ストレス
Yes or ?
ミトコンドリア機能低下
X
X
Ca2+制御機構の異常
Ca2+ オシレーションの変化
胚発育の悪化
?
結語
母体の加齢による卵の質の低下に
は酸化ストレス以外の原因が関与
している可能性が示唆される
共同研究者
高橋英嗣
（佐賀大学理工学部）
阿部宏之
（山形大学大学院理工学研究科）
謝辞
本日、発表の機会を与えてくださった学会長
の加藤修先生、座長の労をおとりくださった
菅沼信彦先生、吉田淳先生には厚く御礼申
し上げます