The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.6 No.4 2017

総ENDOTOXIN IMPAIRS OVARIAN AND IMMUNE FUNCTION

説

ウシ炎症性子宮疾患における生殖機能および免疫応答－エンドトキシンの即時的影響とキャリーオーバー効果－
真方文絵 1）、清水隆 2）

1）全国農業協同組合連合会 ET 研究所
2）帯広畜産大学

研究開発室

生命・食料科学研究部門

生命科学分野連絡担当者：真方文絵〒 080-1407

北海道河東郡上士幌町字上音更西 6 線 331-11

Tel：01564-2-5811

Fax：01564-2-5813

Email：magata.fumie@gmail.com［要約］

ウシ炎症性子宮疾患による繁殖障害の発生機序を明らかにするため、グラム陰性細菌が放出するエン
ドトキシン（リポポリサッカライド：LPS）が生殖機能および免疫応答に及ぼす即時的影響とキャリーオーバー効果について検証した。炎症性子宮疾患に罹患した乳牛では、血中 LPS 濃度は分娩後長期にわたり健康牛よりも高値で推移した。また、子宮の炎症度合とは関係なく卵胞液中から LPS が検出され、卵胞への LPS 移行・蓄積の可能性が考えられた。LPS 濃度が高い卵胞ではエストラジオール産生が低下しており、卵胞液中の LPS が卵胞の機能を抑制する可能性が示された。卵母細胞に及ぼす LPS の影
響について検証したところ、LPS は卵母細胞の核成熟を阻害するとともに、ミトコンドリアの機能を低下させることが明らかとなった。LPS の存在下で成熟した卵母細胞では胚盤胞期胚への発生率が低
下し、胚盤胞を構成する栄養膜細胞の細胞数が減少していた。続いて免疫応答に及ぼす炎症性子宮疾患の影響について検証したところ、子宮炎罹患牛では治癒後も長期にわたりリンパ球数の上昇が認められ、さらに好中球の活性酸素産生能が高値を示した。以上の結果から、分娩後早期に炎症性子宮疾患に罹患したウシでは LPS が卵巣へと移行し、卵胞発育および卵子の胚発生能を低下させるとともに（即時的影響）、LPS に惹起された全身における免疫応答の長期的な変化および卵胞への LPS 蓄積（キャリーオーバー効果）が生じる可能性が考えられた。
キーワード：炎症性子宮疾患、エンドトキシン、生殖機能、乳牛、免疫応答

明らかではない。卵巣機能には卵胞発育に伴う【緒論】

ステロイドホルモン産生や免疫細胞の関与など

炎症性子宮疾患に起因する雌家畜の繁殖機能

複雑な機構が関連するが、炎症性子宮疾患によ

低下は、我が国の家畜生産を阻害する重要な問

る卵巣機能低下をこれらの機構と関連付けて解題として取り上げられるようになったが、炎症析した研究は極めて少ない。本研究では、炎症性子宮疾患がどのような機序を介して繁殖機性子宮疾患の起因菌であるグラム陰性細菌が放能、特に卵巣機能を低下させるのかについては出するエンドトキシン（リポポリサッカライド：
LPS）に着目し、LPS が生殖機能および免疫応
答に及ぼす即時的影響とキャリーオーバー効果

受理：2017年10月11日－ 113 －

家畜感染症学会誌
6 巻 4 号 2017

ウシ炎症性子宮疾患における生殖機能および免疫応答について検証した。

E. coli 感染を起こしているウシでは分娩後最初の優勢卵胞の発育が遅延すること、また卵胞【炎症性子宮疾患と細菌感染】で合成されその発育や発情発現に関わるエスト

妊娠中の子宮は無菌的な環境であるが、分娩

ラジオールの血中濃度が低下することが報告さ

後 2 週以内には 90% 以上のウシで子宮から細れており［19, 23］、E. coli は炎症性子宮疾患菌が検出される［20］。分娩後 3 週以降、子宮による卵巣機能障害の発生機序を解明する上でから細菌が分離されるウシの割合は減少し、分重要な細菌であるといえる。

娩後 31 ～ 45 日には 50%、46 ～ 60 日には 9% と【炎症性子宮疾患とエンドトキシン】

なる。
Escherichia coli (E. coli)および Trueperellapyogenes は炎症性子宮疾患における主要な病

我々は E. coli を含むグラム陰性細菌の産生

原性感染細菌であり、続いて Prevotella species

するエンドトキシンである LPS に着目し、卵や Fusobacterium necrophorum な ど の 嫌 気 性巣機能に及ぼす影響について検証を行ってき細菌が高い頻度で検出される［3, 6, 9, 19, 24］。

た。炎症性子宮疾患に罹患したウシにおける末食肉処理場において子宮の炎症の程度と子宮内梢血中 LPS 濃度の推移を分娩前 2 週から分娩

感染細菌との関連性を調べた我々の研究では、

後 6 週まで経時的に測定したところ、子宮炎を

子宮内膜の充血および糜爛などの炎症兆候が認発症した乳牛の血中 LPS 濃度は、分娩直後かめられた子宮では、炎症の認められなかった子ら分娩後 3.5 週まで健康牛と比較して有意に高宮と比較して細菌の検出率が有意に高かった。

い値で推移した（図 1,［16］）。また、食肉処理

また、膿性の貯留液が認められた子宮における場において子宮の炎症が認められるウシの卵巣細菌検出率は貯留液なしの子宮よりも有意に高を採取し、卵胞液中の LPS 濃度を測定したとく、さらに炎症性子宮疾患の原因菌となる病原

ころ、血中よりも高い濃度の LPS が検出され性細菌の割合が有意に高いことが明らかになった［12］。過去の報告において、重度の子宮内た。最も検出率の高かった細菌は E. coli であ

膜炎では我々の研究よりもさらに高濃度の LPS

り、続いて Pasteurella 属や Acinetobacter 属とが検出されている［11］。これらの知見は、子いった病原性の高い細菌が多く検出された。こ宮から体循環に移行した LPS が卵胞へと到達のように、乳牛の炎症性子宮疾患においてはし、卵巣機能に影響を及ぼす可能性を示唆して様々な細菌が感染するが、感染細菌の種類によいる。

りその症状や疾病の重篤度は異なる。子宮への健康 (n = 5)

0.12
1.2
0.10
1.0

LPS (ng/ml)

子宮炎 (n = 5)

*
*

0.08
0.8

**

*

**

0.06
0.6
0.04
0.4

Mean ± SEM* : P < 0.05** : P < 0.01

0.02
0.2
0
0.0

-2 -1

0

1

2

3

4

5

6

分娩後週数
健康牛と子宮炎牛における血中LPS濃度の推移
図1 図1.
健康牛と子宮炎牛における血中LPS濃度の推移－ 114 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.6 No.4 2017

ENDOTOXIN IMPAIRS OVARIAN AND IMMUNE FUNCTION【卵巣機能に及ぼすエンドトキシンの影響】

は、LPS 処理による影響を受けないことが示

卵胞液中の LPS 濃度と卵胞におけるステロ

された。続いて、ミトコンドリアの局在変化にイドホルモン産生との関連性を調べたところ、ついて検証したところ、LPS の存在下で成熟高濃度の LPS が存在する卵胞では、卵胞液中させた卵母細胞ではミトコンドリアが細胞質全のエストラジオール濃度およびエストラジオー

体に拡散することなく表層部に凝集したままのル産生酵素の遺伝子発現が低下していた［12］。

状態である割合が高かったことから（図 2）、

このことは、卵胞液中に存在する LPS が卵胞

LPS は卵母細胞の成熟に伴うミトコンドリアの機能に影響を及ぼす可能性を示している。さの細胞質への移動を阻害する可能性が考えられらに LPS を添加した培地を用いて卵胞を構成た。卵母細胞の成熟に伴うミトコンドリアの拡する卵胞膜細胞と顆粒層細胞の体外培養を行っ散は、受精後に生じるカルシウムオシレーショ

たところ、LPS はウシ卵胞膜細胞および顆粒

ンにおいて重要な役割を果たすと考えられてい層細胞におけるステロイドホルモンの産生を抑る。さらに、ミトコンドリア活性の指標として制した［13, 21］。これらの知見より、LPS は膜電位差を測定したところ、LPS 処理を行っステロイドホルモンの産生を低下させることにた卵母細胞ではミトコンドリアの膜電位差が低よって、卵胞発育や排卵を阻害する可能性が示下していた（図 3）。ミトコンドリアの膜電位された。

差は ATP の合成と輸送に必要不可欠であるこ

続いて、卵胞内で起こる卵母細胞の成熟過程とから、LPS 存在下で成熟した卵母細胞ではを模倣した体外成熟培養法を用いて、卵母細胞

ATP 産生が低下し、受精後の胚発生が阻害さの成熟能および胚発生能に及ぼす LPS の影響れる可能性が推察された。そこで、LPS 存在について検証した［17］。その結果、LPS は第下で成熟させた卵母細胞を用いて体外受精を行

二減数分裂中期に進行する卵母細胞の数を減少

い胚発生能の検証を行ったところ、胚盤胞期胚させ、核成熟率を低下させた（表 1）。卵母細への発生率が低下した（表 2）。さらに、LPS

胞の成熟過程では、核分裂の進行に加えて、細存在下で成熟した卵母細胞に由来する胚盤胞期

胞質においても細胞内小器官のダイナミックな胚を構成する栄養膜細胞の細胞数は有意に減少変化が生じる。核分裂に伴って起こる細胞質のしていた。ウシにおいて、胎盤へと分化する栄

変化は細胞質成熟と呼ばれ、受精や胚発生に必

養膜細胞は妊娠認識に重要な役割を果たすイン

要不可欠な過程である［7］。ミトコンドリアは、

ターフェロンτを産生し、着床に向けての準備

卵母細胞の細胞質に最も豊富に存在する細胞内を整えると考えられている。そのため栄養膜細小器官であり、卵母細胞の成熟に伴ってその数胞の数が減少することでインターフェロンτのや局在を大きく変化させる［22］。ミトコンド

産生が低下し、着床が起こりにくくなる可能性

リアの数や機能における LPS の影響についてが推察された。このような LPS による卵母細検討したところ、体外成熟過程の卵母細胞に含胞の成熟阻害は、子宮や卵巣が正常な状態に回まれるミトコンドリア DNA の相対コピー数

復し排卵するにも関わらず受胎しないという現表1. 卵母細胞の核成熟能に及ぼすLPSの影響
表1

卵母細胞の核成熟能に及ぼすLPSの影響

LPS (μg/ml)

供試卵子数

成熟卵子数a) (%)

0
0.001
0.01
0.1
1
10

384
104
106
103
107
146

326 (84.9)
82 (78.8)
79 (74.5)*
76 (73.8)*
73 (68.2)**
87 (59.6)**a)

第2減数分裂中期像を呈した卵子数*: 対照区と比較して有意差あり (P < 0.05)－ 115 －

家畜感染症学会誌
6 巻 4 号 2017

ウシ炎症性子宮疾患における生殖機能および免疫応答(A)(A)(B)
100%

Distribution pattern (%)

i

ii

80%
60%

**

**

**

**

40%

**

20%
0%

0

0.001

0.01
0.1
LPS conc. (μg/ml)

110** : P < 0.01**: P < 0.01
(vs. control)(vs. control)

卵母細胞のミトコンドリア局在に及ぼすLPSの影響
図2図2.
卵母細胞のミトコンドリア局在に及ぼすLPSの影響(A-i)
辺縁に局在，(A-ii)
全体に拡散，(B)LPS添加による影響
図2.
卵母細胞のミトコンドリア局在に及ぼすLPSの影響（A-i）
辺縁に局在、（A-ii）
全体に拡散、（B）
LPS添加による影響(A-i) 辺縁に局在，(A-ii) 全体に拡散，(B) LPS添加による影響(A)(A)

ii-1

i-2

1.0

ii-2

Red/Green ratio

i-1(B) 1.2

*

**

0.8

**
**

0.6

**

0.4
0.2
0.0

図3

0

0.001

0.01
0.1
LPS conc. (μg/ml)

1

10* : P < 0.05
< 0.05* : P**:
P < 0.01< 0.01** : P(vs.
control)(vs. control)

図3. 卵母細胞のミトコンドリア膜電位差に及ぼすLPSの影響
卵母細胞のミトコンドリア膜電位差に及ぼすLPSの影響
図3.
卵母細胞のミトコンドリア膜電位差に及ぼすLPSの影響(A)膜電位差が高い
膜電位差が高い(i-1, ii-1）
ii-1) および低い
および低い （i-2,(i-2, ii-2)
ミトコンドリアを持つ卵子
（A）
（i-1,
ii-2）
ミトコンドリアを持つ卵子(A)
膜電位差が高い(i-1, ii-1)
および低い (i-2,
ii-2)
ミトコンドリアを持つ卵子(B)
LPS添加による影響（B ）(B)
LPS添加による影響
LPS添加による影響

表2. 卵母細胞の胚発生能に及ぼすLPSの影響
表2

卵母細胞の胚発生能に及ぼすLPSの影響

LPS (μg/ml)

供試卵子数

分割胚数a) (%)

胚盤胞数b) (%)

0
0.001
0.01
0.1
1
10

617
149
138
112
222
232

465 (75.4)
107 (71.8)
100 (72.5)
85 (75.9)
158 (71.2)
163 (70.3)

162 (34.8)
23 (21.5)*
22 (22.0)*
14 (16.5)*
35 (23.6)*
40 (24.5)*a)

媒精後48時間に観察した2細胞期以上の胚数
Day 8 (媒精日＝Day 0) に発生した胚盤胞数*: 対照区 (0μg/ml) と比較して有意差あり (P<0.05)b)－ 116 －

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Vol.6 No.4 2017

ENDOTOXIN IMPAIRS OVARIAN AND IMMUNE FUNCTION

象を説明できるかもしれない。つまり、卵胞内た後も継続的に高値を示した。この血液中へのに存在する LPS は卵胞構成細胞の機能を阻害

LPS 蓄積により、全身の免疫応答が継続的にするだけでなく卵母細胞の質を低下させること影響を受ける可能性が考えられる。そこで、炎で、乳牛の受胎率低下の要因の一つとなってい症性子宮疾患罹患牛における免疫応答の変化をる可能性が考えられた。

経時的に解析したところ、子宮炎に罹患したウ
シでは白血球のうちリンパ球数が分娩後長期に【炎症性子宮疾患の即時的影響とわたり高い値で推移し、この現象は分娩後 8 週

キャリーオーバー効果】

まで継続した（図 4,［15］）。さらにリンパ球のう ち、 ウ ィ ル ス 感 染 細 胞 な ど の 除 去 を 行 う

して感染時の即時的影響の他に、治癒後も長期

CD8 陽性のキラー T 細胞の割合が子宮炎罹患

にわたり卵巣への影響が持続するキャリーオー

牛で高値を示し、それに伴って CD4+ / CD8+

バー効果の存在が考えられる。炎症性子宮疾患（CD8 陽性細胞に対する CD4 陽性細胞の割合）に罹患したウシでは適切な治療が行われ治癒しの値は分娩後 8 週まで継続的に低値を示した

たと思われても、同じ牛群内の正常牛よりも受［15］。末梢血中の CD8 陽性細胞数の増加は早胎性が低下することが報告されている［4］。さ

期胚死滅や着床障害の増加に関係する可能性がらに、分娩後に子宮内膜炎と診断され、その後考えられており、CD8 陽性細胞の割合が高い

治癒して子宮内膜からの多型核好中球の消失がウシでは空胎日数が延長することが報告されて確認されたウシにおいて、大卵胞の卵胞液中エいる［2］。また好中球の活性酸素産生能を測定

ストラジオール濃度が低下していたことが報告したところ、子宮炎罹患牛では分娩後 7 週までされている［8］。これらの報告は、炎症性子宮

継続的に高値を示した（図 5、［16］）。興味深

疾患のキャリーオーバー効果が存在することをいことに、この好中球活性酸素産生能は健康な示唆しているが、その機序は未だ不明である。

牛から採取した血液においても、子宮炎罹患牛

そこで、炎症性子宮疾患におけるキャリーオー

の血中 LPS 濃度と同レベルである 1EU/ml のバー効果の発生機序を明らかにするために、

LPS 処理により有意に増加することが明らか

LPS の蓄積という観点から研究を行ってきた。

となった。つまり、子宮炎罹患牛の血液中に存最初に着目したのが、子宮から体循環に移行

在する LPS が継続的に全身の免疫応答を刺激した LPS による免疫応答への影響である。前し、好中球の活性酸素産生を促進していた可能

述したように、分娩後早期に子宮炎を発症した性が考えられる。好中球により産生された活性乳牛の血中 LPS 濃度は、子宮の炎症が消失し酸素は殺菌に働くだけでなく、周囲に存在する

(B)

8000

2000

6000

**
**

4000

4000

**

1500

*

1000

*

500

2000

0

(C)

Lymphocytes/μl(A)

Monocytes/μl

PMNs/μl

炎症性子宮疾患による繁殖障害の発生要因と

-2

-1

0

1

2

3

4

5

分娩後週数

6

7

8

0

* *

3000

2000

1000

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

-2

-1

分娩後週数

健康牛と子宮炎牛における白血球数の経時的変化
図4. 健康牛と子宮炎牛における白血球数の経時的変化（A）好中球、（B）単球、（C）リンパ球(A) 好中球，(B) 単球，(C) リンパ球
－ 117 －

0

1

2

3

4

5

6

7

8

分娩後週数

Mean ± SEM* : P < 0.05** : P < 0.01

図4** * ****

健康牛 (n=11)
Healthy
子宮炎 (n=5)Metritis

家畜感染症学会誌
6 巻 4 号 2017

ウシ炎症性子宮疾患における生殖機能および免疫応答

好中球活性酸素産生能

0.07

*

0.06

健康牛 (n=11)* *子宮炎 (n=5)

*

0.05
0.04
0.03
0.02

Mean ± SEM* : P < 0.05

0.01
0
-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

分娩後週数

図5

健康牛と子宮炎牛における好中球活性酸素産生能の経時的変化

図5. 健康牛と子宮炎牛における好中球活性酸素産生能の経時的変化
正常な細胞を破壊することで組織障害や臓器不一症例ではあるが、自然発生の子宮炎における全を引き起こすことが知られている［18］。そ

血中、子宮内貯留液中および卵胞液中の LPSのため、子宮炎牛でみられた過剰な活性酸素の濃度を測定・比較したところ、7 個の卵胞のう

産生は、他の好中球を損傷することによる病原ち 1 個において、血液および子宮内貯留液より体への抵抗性を減少させるとともに、組織障害も高濃度の LPS が検出された（表 3、［14］）。

の誘引により疾病を助長しているかもしれな

高濃度の LPS が検出された卵胞とその他の卵い。これらの解析に用いた子宮炎罹患牛は、メ胞における卵胞サイズ、外観、血管分布および

トリチェックを用いた膣内粘液の評価により分卵巣内での位置について比較してみたところ、

娩後 5 週までに子宮の炎症が消失したことを確

いずれの項目においても違いは認められなかっ認している。末梢血白血球の数および機能の変た。LPS が卵胞に移行あるいは蓄積するメカ化は子宮の炎症が消失した後も継続していたこ

ニズムについては未だに不明であり、なぜ 1 個とから、分娩後早期の炎症が長期にわたって全の卵胞の卵胞液中にだけ他の卵胞の 10 倍以上

身の免疫応答に影響を与え続ける可能性が示さという高濃度の LPS が存在していたのかにつれた。

いては不明である。しかしながら、本症例で認

卵 胞 液 に お け る LPS 蓄 積 も キ ャ リ ー オ ー

められた卵胞間での LPS 濃度の違いは、卵胞

バー効果の一因となっている可能性が高い。子への選択的あるいは受動的な LPS の蓄積現象

宮の炎症と卵胞への LPS 移行との関連性を調が存在する可能性を示唆している。

べるために、食肉処理場にて採取した子宮およ

LPS によるキャリーオーバー効果を明らか

び卵巣を用いて子宮の炎症度合と卵胞液中 LPSにするためには、卵巣内で長期間にわたり LPS

濃度との関連性を調べたところ、肉眼的評価おの影響を受けながら発育する原始卵胞への影響

よび組織学的評価による子宮の炎症度合と卵胞についての検証が必須である。胎子期に形成さ液 中 LPS 濃 度 と の 間 に 関 連 性 は 認 め ら れ なれる原始卵胞は、活性化開始から約 180 日で成かった。炎症性子宮疾患以外に血中に LPS が熟卵胞となり排卵へと至る。そのため、分娩後認められる疾患として、壊疽性乳房炎および早期に炎症性子宮疾患に罹患したウシでは、原

ルーメンパラケラトーシス等があげられるが始卵胞が数ヶ月かけて排卵卵胞へと発育する間［10］、我々が解析に使用したウシでは乳房炎やに卵巣へと移行した LPS に曝露される可能性

ルーメン異常の症状が認められなかった。つまが考えられる。Bromfield らは、ウシ原始卵胞

り、子宮の炎症度合の進行に関係なく卵胞液中を含む卵巣組織片を LPS 含有培地にて 6 日間に LPS が存在するということである。卵胞へ培養すると、原始卵胞から一次卵胞への活性化の LPS 蓄積の可能性について検証するため、が異常亢進したと報告している［5］。同様の現－ 118 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.6 No.4 2017

ENDOTOXIN IMPAIRS OVARIAN AND IMMUNE FUNCTION

表3. 子宮炎罹患牛におけるLPS濃度の分布
表3 子宮炎罹患牛におけるLPS濃度の分布
卵胞位置a) 卵胞直径 (mm)
血漿
子宮内貯留液
卵胞1
卵胞2
卵胞3
卵胞4
卵胞5
卵胞6
卵胞7
a)
b)

LO
LO
LO
RO
RO
RO
RO

10.5
7.9
7.9
12.1
8.9
6.3
7.2

E/P比b)LPS (EU/ml)

0.26
0.05
0.03
0.32
0.06
0.02
0.01

0.94
6.34
0.97
12.40
0.62
0.87
0.70
0.71
0.64

LO；右卵巣，RO；左卵巣
卵胞液中エストラジオールおよびプロジェステロン濃度の比

象はマウスでも認められ、LPS を投与したマ

LPS の即時的影響とキャリーオーバー効果に

ウスの卵巣では原始卵胞数が減少し、閉鎖卵胞

ついて検証した。その結果、分娩後早期に炎症数が増加した［5］。これらの知見は動物種にか性子宮疾患に罹患したウシでは LPS が卵巣へかわらず原始卵胞が LPS の影響を受ける可能と移行し、卵胞発育および卵子の胚発生能を低性を示しているが、LPS の曝露により発育誘下させるとともに（即時的影響）、全身におけ導された一次卵胞に含有される卵母細胞への影る免疫応答の長期的な変化および卵胞への LPS

響についてはさらなる検証が必要である。

蓄積（キャリーオーバー効果）が生じる可能性が考えられた。これらの知見が、疾病予防に対【予防の重要性】

する啓蒙活動の一助となることを期待してい本研究で対象とした炎症性子宮疾患罹患牛でる。

は血中 NEFA および 3HB の値が分娩前 3 週か

【参考文献】

ら継続的に健康牛よりも有意に高値を示しており、肝機能が低下していたことが推察される。
肝臓は LPS 代謝のための主要な器官であり、LPS を静脈内投与した場合に健康な乳牛では投与後 30 分以内に血中から LPS が消失したが、脂肪肝の乳牛では LPS の消失が全く起こらず、死亡する個体がいたことが報告されている［1］。
つまり、移行期の栄養状態低下により肝機能障害が生じると、子宮で発生した LPS を代謝することができずに血中および卵胞液中に蓄積し、長期間にわたって生殖機能を低下させる可能性がある。本研究により得られた知見を新たな治療法の開発へと応用するために、さらなる研究が必要である。
【まとめ】
本研究では、乳牛の炎症性子宮疾患における繁殖機能低下の発生機序を解明するために、E.
coli が産生するエンドトキシンである LPS を取り上げ、生殖機能および免疫応答に及ぼす［1］ Andersen, PH., Jarløv, N., Hesselholt, M. and Baek,
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The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.6 No.4 2017

ENDOTOXIN IMPAIRS OVARIAN AND IMMUNE FUNCTION

The negative impact of uterine inflammation on the ovarian function andimmune response in dairy cows : Immediate and carry-over effect of endotoxin

Fumie Magata1), Takashi Shimizu2)
1) Research and Development Room, Zennoh Embryo Transfer Center2) Department of Life and Food Sciences, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
Correspondence: Fumie Magata
Research and Development Group, Zen-noh Embryo Transfer Center
331-11 Kamishihoro, Hokkaido 0801407, Japan
Tel: +81 1564 2 5811, Fax: +81 1564 2 5813
E-mail: magata.fumie@gmail.com【Abstract】
The objective of the present study was to investigate the immediate and carry-over effect of bacterial
endotoxin lipopolysaccharide (LPS) on the ovarian function and immune response of cows with uterine
inflammation. The cows with metritis had high plasma LPS concentrations compared to those in healthy cows until
6 weeks postpartum. LPS was also detected in follicular fluid of bovine ovaries, although the severity of uterine
inflammation did not affect the concentration of LPS in follicular fluid. In follicles with a high level of LPS, theconcentration of estradiol was low compared to follicles with a low level of LPS, suggesting that LPS present infollicular fluid inhibit follicular activity. LPS perturbed the nuclear maturation of oocytes by inhibiting meiotic
progression. LPS inhibited the mitochondrial diffusion in cytoplasm and decreased mitochondrial membranepotential, indicating that LPS perturbed cytoplasmic maturation of oocytes. Oocytes matured under the LPS
treatment showed decreased development to the blastocyst stage. In the immune response, the lymphocyte countand the proportion of CD8+ lymphocytes were higher in cows with metritis compared to healthy cows, which
persisted weeks after the uterine inflammation had self-resolved. The increased generation of reactive oxygen
species by circulating phagocytes was observed in cows with metritis. These findings highlight possible
mechanisms whereby uterine inflammation inhibits ovarian functions: (1) the impaired follicular activity and the
reduced developmental competence of oocytes caused by LPS present in the follicular fluid (immediate effect),and (2) the long-term alteration of immune response and the accumulation of LPS in follicular fluid (carry-overeffect).
Keywords: Dairy cows, Endotoxin, Immune response, Ovarian function, Uterine inflammation－ 121 －