文献情報
文献番号
202323039A
報告書区分
総括
研究課題名
食品の安全性評価の迅速化・高度化に資する造精機能障害の新規ハザード評価体系の基盤構築
研究課題名（英字）
-
課題番号
21KA3001
研究年度
令和5(2023)年度
研究代表者(所属機関)
横田 理(国立医薬品食品衛生研究所 安全性生物試験研究センター毒性部)
研究分担者(所属機関)
- 齊藤 洋克(国立医薬品食品衛生研究所 安全性生物試験研究センター 毒性部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
研究開始年度
令和3(2021)年度
研究終了予定年度
令和5(2023)年度
研究費
2,400,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
本研究では、食品安全行政面からヒトへの迅速な健康影響の予測性向上に資する実験動物を用いた新規ハザード評価体系の基盤構築を行うことを目的とした。今年度は、先行研究において我々が見出した精子形成障害モデルとしてのビタミンA過剰（VAE）マウスの精巣組織切片を活用した実験、ならびに、過去に雄性不妊作用が報告されている綿実種子に含有されるゴシポールの単回経口投与実験を新たに実施した。
研究方法
今年度は、昨年度まで解析を行っていたサンプルの中から、先行研究（Yokota et al., 2021）の過程で採取したビタミンA過剰（VAE）マウス精巣組織切片を対象として、より詳細な解析を行った。加えて、過去に雄性不妊作用が報告されている綿実種子に含有されるゴシポールを用いた予備実験を昨年度終了したため、今年度はその本実験を実施した。
結果と考察
まず、昨年度までに実施した蛍光標識PNAレクチン抗体を用いた解析により、VAE群における精子形成サイクルの異常および精細管の各ステージにおいて構成される生殖細胞系列の数に影響が認められ、従来のHE染色やPAS染色を用いた病理組織学的評価では見逃されていた精子形成障害を組織学的に明らかにすることに成功している。昨年度後半から今年度にかけて、同法に、SYCP-3およびMEIOSINの雄性生殖細胞系列マーカー抗体との二重免疫染色を行い、Control群と比較してVAE群では、精細管ステージVII, VIIIにおけるSYCP-3陽性細胞数の有意な減少を明らかにし、さらにMEIOSINの発現時期の変化による減数分裂開始過程への影響が認められたことから、VAEはPreleptotene Spermatocyte以降において精子形成を障害する可能性が示唆された。本結果と精子形成サイクルの異常との全貌は未解明であるが、本研究の遂行により精細管ステージに着目した精巣毒性評価法の有用性を示した。一方、昨年度の研究報告において実施した中間径フィラメントマーカーであるVIMENTINに着目したセルトリ細胞の機能評価において、Control群とVAE群の間で、精細管横断面の表面積に対するVIMENTIN陽性（染色）領域が占める面積比に差は認められなかった。そこで、今年度は精細管ステージに着目したVIMENTINの形態学的評価を新たに実施した。その結果、Control群においては、構成する細胞の特徴から精細管ステージを大きく3つに分けた場合に、各ステージにおけるVIMENTIN発現パターンに特徴的な周期性が認められた。しかしながら、VAE群では各精細管ステージにおけるVIMENTIN陽性領域の周期的な変化は検出されなかった。すなわち、VAE群において精子形成サイクルに依存したVIMENTIN発現パターンの異常が生じていることが示唆された。
次に、昨年度予備検討を実施したゴシポールのマウス単回経口投与（100, 300 mg/kg 体重）実験を実施し、投与後2, 7週と経時的な解剖を実施した。マウスの体重推移や生殖器の重量において、投与による影響は認められなかった。次にHE染色による精巣の組織学的解析を実施した結果、Control群と比較して投与後2週の最高用量300 mg/kg 群において異型遺残体を含む精細管の割合が有意に亢進することが明らかとなった。しかし、投与後7週経過時においては曝露によるその病理学的所見は認められなかった。異型遺残体の数の増加はセルトリ細胞の貪食能の低下に起因すると考えられ、そこでこれまでに確立したVIMENTINに対する抗体を用いたセルトリ細胞の機能評価を実施した。精細管横断面の表面積に対して、VIMENTIN陽性領域が占める面積の割合を算出した結果、ゴシポール投与2週間経過および7週間経過いずれのサンプルについても、Control群と比較して、VIMENTIN陽性領域が占める面積比に有意な差は認められなかった。続いて、精細管ステージ依存的にVIMENTINの発現パターンを詳細に解析していくと、ゴシポール投与（100, 300 mg/kg）後2週経過時においては、Control群で認められたようなセルトリ細胞でのVIMENTIN発現様式の周期性が認められなくなった。また、ゴシポール投与2週経過時で精巣毒性が認められたため、投与後7週経過時において精子性状解析（運動・形態）を実施したところ、ゴシポール投与による毒性は全く検出されなかった。
次に、昨年度予備検討を実施したゴシポールのマウス単回経口投与（100, 300 mg/kg 体重）実験を実施し、投与後2, 7週と経時的な解剖を実施した。マウスの体重推移や生殖器の重量において、投与による影響は認められなかった。次にHE染色による精巣の組織学的解析を実施した結果、Control群と比較して投与後2週の最高用量300 mg/kg 群において異型遺残体を含む精細管の割合が有意に亢進することが明らかとなった。しかし、投与後7週経過時においては曝露によるその病理学的所見は認められなかった。異型遺残体の数の増加はセルトリ細胞の貪食能の低下に起因すると考えられ、そこでこれまでに確立したVIMENTINに対する抗体を用いたセルトリ細胞の機能評価を実施した。精細管横断面の表面積に対して、VIMENTIN陽性領域が占める面積の割合を算出した結果、ゴシポール投与2週間経過および7週間経過いずれのサンプルについても、Control群と比較して、VIMENTIN陽性領域が占める面積比に有意な差は認められなかった。続いて、精細管ステージ依存的にVIMENTINの発現パターンを詳細に解析していくと、ゴシポール投与（100, 300 mg/kg）後2週経過時においては、Control群で認められたようなセルトリ細胞でのVIMENTIN発現様式の周期性が認められなくなった。また、ゴシポール投与2週経過時で精巣毒性が認められたため、投与後7週経過時において精子性状解析（運動・形態）を実施したところ、ゴシポール投与による毒性は全く検出されなかった。
結論
本研究で開発した精子形成サイクルに着目した組織学的評価は、食品安全行政面からヒトへの迅速な健康影響の予測性向上に資する実験動物を用いた早期の雄性生殖ハザード評価として有用であることを示した。
公開日・更新日
公開日
2024-09-12
更新日
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