The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.1 No.3 2012

総Effect of progesterone on bovine lymphocytes

説

プロジェステロンが牛のリンパ球に及ぼす作用前田洋佑
北里大学大学院

獣医畜産学研究科・日本学術振興会特別研究員 DC（〒 034-8628

青森県十和田市東 23 番町 35-1）

構、すなわち交配や分娩などに伴う微生物の侵［はじめに］入を防ぎ、異物となる精子や受精卵を攻撃する

近年、乳牛の泌乳能力は遺伝的改良と飼育管ことなく着床へと導き、胎子出生まで育てると理技術の発展により向上しているが、その一方いう、ある面では相反するような免疫機構が備で着床率の低下や分娩間隔の延長など繁殖成績わっている。また、最初の妊娠に至るまでの段の低下が深刻な問題となっている。こうした背階で免疫応答の排除機構が働くと妊娠は成立し景の中、受胎率向上に向けた研究が数多く進めないことになり、早期胚芽死、流産、または不られている。しかし、最も基礎的な情報となる妊症と関係してくると考えられる。

べき受精や受胎のメカニズムが複雑であるとと免疫応答を主導する白血球は顆粒球、単球、もに、未だに不明な点が多く残されていることリンパ球に大きく分類することができる（図は繁殖成績向上の実効を上げるための障壁と1）。リンパ球はさらに T 細胞、B 細胞、ナチュなっていると考えられる。ヒトやマウスなどのラルキラー細胞（NK 細胞）に分けるられる。

研究において、妊娠の成立と維持には生殖免疫免疫応答の中でも T 細胞は中心的な役割を担が関わっており、プロジェステロン（P4）などい、その特異性が明らかにされてきている。Tの内分泌調整は免疫機能に大きく影響を与えて細胞は表面抗原の特徴からαβ型 T 細胞であいるとされている。家畜の子宮の形態および機るヘルパー T（Th：CD4＋T）、キラー T（Tc：能や、胎児（子）と母体間の接触部位（境界面）

CD8＋T）細胞およびγδ型 T 細胞に区分されである胎盤と子宮との接合様式は、有胎盤類のる。このうち Th 細胞として、①感染細胞や癌動物種間により各々異なるため、他種動物にお細胞の排除を担う細胞性免疫応答を誘導する

ける妊娠と内分泌および免疫学的相互作用に関Th1、②抗体産生による免疫である液性免疫をわる知見をウシに外挿し、ウシの生殖免疫を考誘導する Th2、③感染症に対して好中球など察することは必ずしも適当とはいえない。本稿により排除する機構である炎症性免疫反応を誘では、妊娠における免疫学的現象に関する知見導する Th17、そしてこれらの免疫応答とは別を中心に、ウシの生殖免疫と P4 に関する我々に④免疫制御機能に特化して免疫寛容を誘導すの知見を紹介する。

る制御性 T 細胞（Treg）の存在が知られている。
妊娠の成立には細胞性免疫を促進する Th1 細［免疫学における生殖免疫］

胞よりも液性免疫応答を促進する Th2 細胞が免疫とは自己と非自己を識別し、非自己を排優位に反応し、胎子に対する拒絶反応を抑制す除する機構である。妊娠における免疫は、非自る［17］。ヒトの流産患者では末梢血の Th1 サ

己である精子が雌の体内に入り受精し、半分がイトカインが促進することで Th1/Th2 バラン

非自己である胚が子宮に着床し、体内で発育し、スが Th1 にシフトすることから［12］、妊娠の分娩によって出生するまでの過程と考えること成立と維持における免疫機構の特殊性が窺えができる。この間、極めて特殊な免疫学的な機る。近年、妊娠の成立・維持における免疫機構－ 91 －

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図 1プロジェステロンが牛のリンパ球に及ぼす作用

図 2

免疫に関わる細胞の分類

 妊娠および妊娠期乳牛の末梢血単核球におけ非る Treg 関連因子遺伝子発現量の比較における T 細胞の Th1/Th2 バランスに加え、［8］、P4 の存在はウシの妊娠認識に関わる IFN-免疫応答を負に制御し、免疫寛容を誘導するτに対して促進的に作用していると考えられTreg 細胞の役割についても解明されつつある。

る。

ヒトでは正常妊娠の末梢血中 Treg 細胞率が非［着床を助ける免疫細胞］

妊婦末梢血または流産症例の末梢血に比して明らかに高く、流産や早産、妊娠中毒症において、受精成立後に、受精卵は分割を繰り返しなが末梢血や胎児－母体境界面において Treg が減ら子宮内膜に接着して胎盤を形成、胎子として少し、Th17 の割合が増加することが報告され成長し続ける。ヒトでは、この過程において子ている［5，13］。

宮内にナチュラルキラー（NK）細胞の一種で大顆粒リンパ球（CD56＋CD16－ ）細胞が増殖［ウシに特徴的な生殖免疫］する。NK 細胞は細胞質内顆粒中にパーフォリ

ウシにおいても妊娠の成立と維持に上述したンなどの殺細胞物質を含み、ウイルス感染したような免疫機構が存在していると考えられる。

細胞や癌化した細胞の攻撃をする細胞性免疫応

我々は妊娠牛では非妊娠牛に比べて末梢 T 細答の中心的役割を担う細胞である。この NK 細胞 の Treg 関 連 因 子 で あ る Foxp3、TGF-β、胞は排卵後に子宮内で増殖しはじめ、子宮内膜IL-10 および CTLA4 が高いことを確認してい間質の 30％以上を占めるようになり、子宮内る（図 2）。一方、ウシではαβ型 T 細胞の一膜間質が脱落膜化すると NK 細胞は移動し、やつ で あ る Treg 細 胞 よ り もγδ 型 T 細 胞 のがて着床部位に集族する。ヒトでは、母子の接IL-10 産生は高いことが知られており［3］、ヒ点である子宮脱落膜の免疫担当細胞のうち約トとは異なるウシ特有の妊娠免疫システムが妊70％が NK 細胞を占める程になるとされる。

娠の維持に関与している可能性がある。
さらに、NK 細胞は主要組織適合遺伝子複合体（majorinterferon-tau（IFN-τ）は反芻獣に特異的なhistocompatibility complex：MHC） の 不 一 致

母体の妊娠認識因子と考えられており、ヒツジを認識し異物と認識して細胞障害反応を示す

では妊娠 13-15 日、ウシでは 15-19 日の受精卵が、絨毛外絨毛細胞には MHC 抗原が存在せず、の栄養膜細胞から分泌され、黄体の退行を阻止NK 細胞の攻撃を回避しており、胎子組織は母する［15］。この IFN-τの刺激により誘導され体に対して免疫寛容の状態となっていると考える遺伝子として Interferon-stimulated gene 15られている。ヒトとウシでは胎盤の構造も異な（ISG15）の存在が知られ、妊娠牛では子宮内るため、妊娠免疫の全てをヒトやマウスと同等だけでなく妊娠 18 日のウシの末梢血細胞におとは考えられないものの、異物である胎子と共いても上昇することが知られている［4］。また、存できる免疫寛容の存在は考慮する必要がある。

ウシの排卵後の時期における P4 製剤の投与は、また、末梢血中の免疫細胞が性ホルモンの支子宮内の IFN-τ濃度を 6 倍に増加させ、初期配により子宮内における胚着床の準備・維持に胚を 4 倍の伸長させることが報告されており関与していることが明らかにされつつある。ヒ－ 92 －

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Effect of progesterone on bovine lymphocytes

トにおいて、妊婦から採取した末梢血中の免疫に よ っ て 特 徴 的 に Th2 サ イ ト カ イ ン で あ る細胞が胚の子宮内膜面への接着を促進する現象

IL-4 が増加した。また、非妊娠期の乳牛の中でが確認され、自己の末梢血リンパ球を子宮内膜も BCS（body condition score）が 2.25 以下のに局所投与することで、子宮内膜への胚の着床

ウシでは P4 刺激によるリンパ球の P4 感受性がを誘導する不妊治療の確立に関する研究が取り劣っており［11］、低 BCS の乳牛の受胎率低下組まれている［18］。このような現象は、ウシの一要因となる可能性がある。

においても末梢血リンパ球の子宮内投与が胚移［乳牛の周産期疾患と免疫］

殖時の受胎率を改善することが報告されており［4］、性ホルモンによる末梢血細胞の機能調節

乳牛の周産期疾患の発症が受胎率の低下を招と、子宮内での白血球の役割に関しては今後、く大きな要因であることは良く知られている。

さらに注目される研究である。

乳牛の繁殖障害の原因の一つである子宮内膜炎
は、分娩時のトラブルや代謝性疾患、牛群の飼［P4 の作用と生殖免疫］養内容の影響により発生しやすい疾病であり、黄体ホルモンである P4 は妊娠の成立と維持細菌感染が疑われるため子宮洗浄や子宮内へのに重要な役割を果たしており、妊娠の維持にお薬注などにより処置することもある。免疫的なける特殊な免疫機能のために、主導的な役割を見地として、子宮内に強い炎症があれば好中球担っていると考えられる。P4 はリンパ球の P4が主体となった化膿性滲出物の排出が見られレセプターを介して作用し、末梢血の Th1/る。一方、Cirkel ら［1］はヒトの子宮内膜炎Th2 バランスを Th2 優位な状態にすることがの患者の子宮粘膜においてマクロファージと明らかとなっている［14］。さらにヒトやマウ

CD4＋T 細胞が顕著に増数していることを観察

スにおいて P4 が T 細胞に直接作用して Th1 へしている。子宮内膜炎のウマにおいても子宮内の分化を抑制し、Th2 への分化を促進するこ膜における CD4＋T 細胞が CD8＋T 細胞に比べとが明らかにされている［10］。さらに、P4 はて 2 倍程度に増数していることが観察されていTh17 細胞への分化を抑制し［6］、Treg を誘る［16］ことから、子宮疾患の動物では子宮内導するといった報告もなされてきている［9］。の CD4＋T 細胞数が増量することが考えられ

我々は、妊娠期および非妊娠期のウシにおいて、る。我々は疾病発症の履歴のない健康な乳牛のP4 が Th1 サイトカイン（IFN-γ）および Th17

子宮潅流液中の CD4＋T 細胞は CD8＋T 細胞にサイトカイン（IL-17）の発現を抑制すること比べて低値であるのに対して、周産期に何らかを明らかにした（図 3）［7］。したがって、ウの代謝性疾患の治療履歴のある乳牛の子宮灌流

シにおいても P4 は Th1 および Th17 を選択的液中の CD4＋T 細胞は CD8＋T 細胞に比べて高に抑制することにより、母体の免疫を変化させ値であることを確認している（図 4）。よって、ることが示唆された。また、妊娠期と非妊娠期周産期に疾病の罹患歴のある乳牛では子宮内のの乳牛では P4 感受性が異なり、妊娠期では P4

細菌数の増減に関わらず子宮内膜症の症例と類似した子宮内リンパ球の組成となることが示唆される。
［おわりに］
受胎・妊娠の維持のために、リンパ球は非自己である受精卵・胎子を排除しない免疫応答に積極的に関与していると考えられる。搾乳によるエネルギー要求量の増大や体調不良などによるエネルギー摂取量の低下など栄養状態や疾病の罹患歴などは免疫機能に影響する重要な要因

図 3であり、これらは分娩後の正常な妊娠免疫応答 4 が妊娠および非妊娠乳牛の末梢血単核球におPける Th 関連遺伝子発現量に及ぼす作用をかく乱する可能性が高い。これまで、受胎に－ 93 －

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プロジェステロンが牛のリンパ球に及ぼす作用

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図 4 周 産期に代謝性疾患の治療履歴のある疾病群および対照群の子宮潅流液における CD4＋ およびCD8＋T 細胞（％）の比較

おいて血中 P4 濃度の重要性が指摘されてきたが、これに加えリンパ球を含めた妊娠の維持に関与する細胞の P4 感受性が妊娠の維持において重要であると考えられる。今後、ウシの妊娠と免疫に関する研究が進展することで、免疫学的見地に基づいた乳牛の健康管理や、子宮を中心とした免疫学的治療法の開発にも着手できるものと期待される。
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Effect of progesterone on bovine lymphocytes
Yousuke Maeda

Graduate School of Veterinary Medicine, Kitasato University
Research Fellow of the Japan Society for the Promotion of Science(35-1 Higashi 23 bancho, Towada, Aomori 034-8628, Japan)－ 95 －