水チャンネルの局在と精子形成への関与

精巣におけるアクチンと制御分子、微小管、
水チャンネルの局在と精子形成への関与
（課題番号：14570003）
平成 14 年度〜平成 1６年度科学研究費補助金（基盤研究(C)）研究成果報告書
平成 17 年 3 月
研究代表者
豊 田 二 美 枝
（千葉大学・大学院医学研究院・助教授）
はしがき
精子形成過程では著しい形態変化と体積減少が起こる。前者にはアクチンや
微小管、後者には水チャンネル(Aquaporin, AQP)の関与が指摘されている。本
研究では免疫組織化学、電子顕微鏡、KO-マウス(KO-M)を用いてこれらの精子形
成への関与を解析した。
(1) AQP7,
8,
11 の精上皮における局在
AQP7 と 11 は造精細胞に AQP8 は Sertoli 細胞に局在することが示唆された。
従って 7 と 11 は補償し合う可能性が高い。
(2) AQP7-KO-M 精子形成過程の解析
ホモ個体半数の円形精子細胞の核に signet-ring 状パターンを示す濃縮異常
が認められた。これは AQP7 が精子形成過程で核の濃縮に関与することを示唆す
る。
(3)GOPC -KO-M を用いた異形精子形成過程の解析
GOPC(ゴルジ装置関連 PDZ-コイルドコイルモチーフ含有タンパク質)欠損マウ
スでは頭部が丸く鞭毛が頭部に巻き付いた異形精子が形成されて不妊になる。
精子変態初期に acroplaxome (アクチンを主成分とするシート状の構造で、先体
と核を接着する)が形成されるが、
-/-では先体胞の核表面への集合や先体胞
同士の融合不全がみられ、形態異常がドミノ式に誘導された。すなわち先体胞
の消失 ⇨ 先体の縁に形成される perinuclear ring の形成異常 ⇨ manchette(微
小管の縄暖簾状構造物）の形成異常.⇨ 後輪の形成不全や細胞質の核周囲への残
存などである。従って精子形成でもアクチンや微小管の形態形成への関与が示
唆される。鞭毛は
-/-でも一見正常に形成され、精子が精巣上体頭部に入るま
で維持された。しかし、精巣上体頭部を通過中に、鞭毛が頭部に残った細胞質
の中に移動して核に巻き付いた。これは＋/＋精子で細胞質小滴が頸部から末端
側に移動する場所と一致していたことから、鞭毛の巻き込みは細胞質小滴の移
動と関係する機構で起ると推測される。
研究組織
研究代表者：豊田二美枝（千葉大学・大学院医学研究院・助教授）
研究協力者：年森
清隆（千葉大学・大学院医学研究院・教授）
研究協力者：外山
芳郎（千葉大学・大学院医学研究院・講師）
研究協力者：前川眞見子（千葉大学・大学院医学研究院・助手）
研究協力者：伊藤
千鶴（千葉大学・大学院医学研究院・助手）
交付決定額（配分額）
（金額単位：千円）
直接経費
間接経費
平成 14 年度
1,800
0
1,800
平成 15 年度
800
0
800
平成 16 年度
800
0
800
3,400
0
3,400
総計
合計
研究発表
(1)学会誌等
Suzuki-Toyota F, Ito C, Toyama Y, Maekawa M, Yao R, Noda T, Toshimori K (2004)
Coiled tail of the round-headed spermatozoa appears during epididymal passage in the
GOPC-deficient mice. Arch Histol Cytol, 67:361-371.
Ito C., Suzuki-Toyota F, Maekawa M, Toyama Y, Yao R, Noda T, Toshimori K (2004)
Deformation of GOPC deficient spermatids into round-headed spermatozoa during
spermiogenesis. Arch Histol Cytol, 67:349-360.
Maekawa M, Ito C, Toyama Y, F. Suzuki-Toyota, Kimura T, NakanoT, Toshimori K
(2004) Stage-specific expression of mouse germ cell-less-1 (mGCL-1) and multiple
deformations during mgcl-1 deficient spermatogenesis leading to reduced fertility. Arch
Histol Cytol, 67: 335-347.
Toyama Y, Suzuki-Toyota F, Ito C, Maekawa M, Toshimori K (2004) Adverse effects
of bisphenol A to adult mice and rats. Arch Histol Cytol, 67: 373-381.
Toshimori K, Ito C, Maekawa M, Toyama Y, Suzuki-Toyota F, Saxena DK (2004)
Impairment of spermatogenesis leading to infertility. Anat Sci Int.79: 101-111.
Ito E, Suzuki-Toyota F, Toshimori K, Fuwa H, Tachibana K, Satake M, Sasaki M
(2003) Pathological effects on mice by gambierol, possibly one of the ciguatera toxins.
Toxicon 42:733-740.
(2)口頭発表
Suzuki-Toyota F, Ito C, Toyama Y, Maekawa M, Yao R, Noda T, Toshimori K: Sperm
tail abnormality progresses during passage through the epididymis in GOPC deficient
mice. 16th International Congress of International Federation of Associations of
Anatomists. Aug, 2004, Kyoto, Japan.
Ito C., Suzuki-Toyota F, Maekawa M, Toyama Y, Yao R, Noda T, Toshimori K:
Round-headed spermatozoa of GOPC null mice lack post-acrosomal sheath and the
related materials.
16th International Congress of International Federation of
Associations of Anatomists. Aug, 2004, Kyoto, Japan.
Maekawa M, Ito C, Toyama Y, F. Suzuki-Toyota, Kimura T, Nakano T, Toshimori K:
Localization of mGCL-1 in the testis and the morphologial analysis using mgcl-1
knockout mice. 16th International Congress of International Federation of
Associations of Anatomists. Aug, 2004, Kyoto, Japan.
Toyama Y, Ito C, Maekawa M, Suzuki-Toyota F, Toshimori K: Bisphenol A affects
spermiogenesis in mice and rats. 16th International Congress of International
Federation of Associations of Anatomists. Aug, 2004, Kyoto, Japan.
Toshimori K, Ito C., Suzuki-Toyota F, Maekawa M, Toyama Y, Yao R, Noda T:
Spermatids of GOPC knockout mice can form the perinuclear ring and manchette, but
fail to form the complete posterior ring. 16th International Congress of International
Federation of Associations of Anatomists. Aug, 2004, Kyoto, Japan.
鈴木-豊田二美枝・前川眞見子：水チャンネル aquaporin 8 (AQP8)のラット
精上皮内局在と精子形成過程における役割。
第 108 回日本解剖学会総会
2003 年４月 福岡