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老化と男性の生殖健康

研究によると、老化がオスの生殖に与える影響が特にショウジョウバエで明らかになったよ。

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加齢が男性の生殖に与える影加齢が男性の生殖に与える影の質に影響を与えるんだって。研究によると、老化は男性の繁殖成功と精子
目次

男性が年を取るにつれて、繁殖能力が低下することがよくある。この低下は「繁殖老化」と呼ばれる。男性の場合、これは主にパートナーを見つける成功率の低下や、精子の質や量の問題によるものだ。さらに、精子を運ぶ液体の変化も、年齢とともに繁殖がどれだけうまくいくかに影響を与えることがある。この記事では、加齢が男性の繁殖健康にどのように影響するか、特に果実バエを使った研究を通じて探ってみる。

繁殖老化とは?

繁殖老化は、男性が年を取るにつれて繁殖能力が徐々に低下することを指す。これは、産まれる子供の数が減ったり、精子の質が低下したり、交尾のテクニックが効果的でなくなることとして現れる。多くの研究が、年配の男性が繁殖に苦労する傾向があることを示しているが、すべての種が同じパターンを示すわけではない。

年齢による男性の繁殖健康の変化

年配の男性が交尾を試みると、いくつかの要因で苦労することがある:

  1. 交尾成功率:年配の男性は、女性を引き寄せて成功裏に交尾するのが難しいかもしれない。これは身体的な変化や活力の低下によることもある。

  2. 精子の質:年配の男性が生産する精子は、泳ぎが良くないか、卵子を受精させる能力に影響を与える欠陥があるかもしれない。

  3. 精子の量:年配の男性が生産できる精子の総数も減少することがあり、繁殖成功を制限する可能性がある。

  4. 精液の変化:精子を運ぶ液体、いわゆる精液も年齢とともに変化することがある。年配の男性は、この液体をあまり生産できなかったり、成分が異なることがあり、精子の機能や受精成功に影響を与える。

精液の重要性

精液は繁殖においていくつかの重要な役割を果たす:

  • 精子を運び、栄養を与えるのを助ける。
  • 女性の行動や排卵に影響を与えることがある。
  • 女性の体内での精子の貯蔵に適した環境を提供する。

もし精液の質や量が年を取るとともに減少すると、年配の男性の全体的な繁殖成功に大きな影響を与えることがある。

果実バエにおける男性の繁殖健康の調査

果実バエ、特に種の「ドロソフィラ・メラノガスター」は、繁殖の老化を研究するためによく使われている。これらのバエは短い寿命と早い繁殖速度を持っているため、研究者が時の経過に伴う変化を効率良く観察できる。

前の研究結果

以前の研究では、年配の果実バエのオスは若いオスに比べて高品質の精子が少ないことが多いことが示されている。また、彼らの精液は成功した受精や子供の生産を促進するのがあまり効果的でない可能性がある。

多妻制の役割

多くの種、果実バエを含む男性は短時間で複数の女性と交尾することができる。これが年配の男性にとって追加の課題を生むことがある。交尾が彼らの資源を消耗させ、次の交尾のために利用可能な有効な精子と精液の量が減少するのだ。これは、男性の繁殖能力が続けて交尾した女性の数によって制約される多妻制の種に特に関連がある。

年齢の繁殖能力への影響

研究者たちは、年齢が果実バエのオスの繁殖能力にどのように影響するかを調べるために、一連の実験を行った。これらの実験では、若いオスと年配のオスを複数の女性と交尾させ、その結果生まれる子供を分析した。

実験A:子供の生産量を測定

最初の実験では、研究者たちは年配と若い男性を最大10匹の女性と連続で交尾させた。この期間中に各オスが何匹の子供を生産できるのかを確認するのが目的だった。結果は、若い男性が常に年配の男性よりも多くの子供を生産していることを示した。しかし、両方の年齢グループは、より多くの女性と交尾するにつれて子供の生産が減少していった。興味深いことに、若い男性の方がその減少が急激だった。

実験B:精子の質と量の検査

二番目の実験は、年配の男性が生産できる精子の量に制限があるかどうかに焦点を当てた。研究者たちは、特定の条件下で蛍光を発する遺伝的に改変されたオスを使用し、精子をより簡単に数えることができるようにした。結果は、年配の男性が精子限界に達していないように見えたことを示した。実際、彼らは特に中程度の数の女性と交尾した場合、若い男性よりも多くの精子を蓄えていることが多かった。

しかし、年配の男性は、交尾の後半で女性に転送する精子の量が少なく、これが女性に蓄えられる精子の数を減少させ、子供の数が少なくなる結果につながった。

実験C:精液の役割

最後の実験は、繁殖成功の低下が精液の問題に起因するかどうかを見極めることを目的とした。研究者たちは、若いバエからの追加の精液を加えることで、年配の男性が交尾したときの繁殖出力を改善できるかどうかを検証した。結果は、年配の男性と交尾する前に女性が追加の精液を受け取ると、若い男性と年配の男性との間で子供の生産における違いが最小限に抑えられることを示した。

研究結果のまとめ

すべての実験を通じて、年配の男性は若い男性に比べてしばしば子供の生産量が少ないことが明らかになった。繁殖成功の低下は、精子の質や量だけでなく、精液の年齢による変化にも関連している。

主要なポイント

  1. 精子と精液の相互作用:精子と精液の関係は複雑。年配の男性が大きな精子の蓄えを持っているかもしれないが、精液の問題がその効果を制限する可能性がある。

  2. 交尾順序の影響:複数回の交尾は両方の年齢グループで繁殖出力の低下を招くが、若い男性はより急激に低下するようだ。

  3. 精液の質の重要性:精液の質の年齢による変化が、年配の男性の繁殖能力に見られる多くの問題を説明するかもしれない。

  4. 逆転の可能性:追加の精液があれば、年配の男性における繁殖成功の低下を緩和するのに役立つ可能性がある。

意義

これらの発見は、様々な種、特に人間における男性の繁殖健康を理解するための広い意味を持つ。加齢、交尾行動、繁殖成功の間のダイナミクスは、成功した繁殖における精子と精液の重要性を際立たせている。

これらの要素を理解することで、繁殖の老化に関する将来の研究や、多妻制の種における性的選択や繁殖戦略への影響を探ることができるかもしれない。それは、自然や管理された個体群における生殖成果を改善する潜在的な応用にもつながるかもしれない。

結論

男性の繁殖能力、特に年齢が進むにつれて影響を受ける要因は、精子の質、精子の量、精液の変化など多岐にわたる。果実バエに関する研究結果は、男性の繁殖健康の複雑さに関する貴重な洞察を提供し、この分野における将来の研究方向を形作るのに役立つかもしれない。これらのメカニズムを深く理解することで、加齢する男性が繁殖の旅路で直面する課題をよりよく理解できるようになるだろう。

オリジナルソース

タイトル: Reproductive output of old polygynous males is limited by seminal fluid, not sperm number

概要: Advancing male age can lead to reproductive senescence, which in males is thought to be largely driven by declines in the numbers of sperm transferred by old males. This decline is predicted to be particularly pronounced in polygynous species, where males become sperm limited over a mating sequence. However, males also transfer seminal fluid to females, and little is known about the contribution of seminal fluid to constrain the reproductive output of old, multiply-mating males. Using Drosophila melanogaster, we investigated whether age-related variation in male reproductive output is driven by differential limitation of sperm or seminal fluid, over a series of experimental matings. Consistent with reproductive senescence, old males produced fewer offspring than young males. However, this pattern was not driven by sperm limitation, with old males having more sperm and transferring similar numbers of sperm to a female, compared to young males. Yet surprisingly, females stored fewer sperm when mated to old than young males. Notably, females mated to old multiply-mating males produced more offspring when supplemented with seminal fluid, suggesting that fertility of old males over successive matings was limited by seminal fluid availability. Generally, our study indicates that germline maintenance might be prioritised over somatic maintenance as hypothesized by the disposable soma theory of ageing, and that seminal fluid senescence is a key contributor of reproductive decline with age. While other factors such as differential sperm viability and female post-mating responses could have also influenced our results, our study highlights the under-appreciated role of seminal fluid in mediating male reproductive senescence in polygynous species. Significance statementA key assumption in ageing research is that old males are less fertile than young males, and that this reduced fertility is partly driven by old males producing fewer sperm. However, senescence in male fertility can be caused via other ejaculate-mediated pathways, which we investigate using fruit flies. Contrary to expectations, we reveal that senescence in male fertility is not because of declines in male sperm reserves, but is instead due to age-related changes in seminal fluid and differences in female sperm storage with male age. These declines in the reproductive output of old, multiply-mating males are alleviated by supplementing females with "extra" seminal fluid. Our study demonstrates that male reproductive senescence is reversible, highlighting the underappreciated role of seminal fluid in modulating senescence in polygynous species. These results have potential for improving animal fertility and our understanding of sexual selection.

著者: Krish Sanghvi, S. Shandilya, A. Brown, B. Todorova, M. Jahn, S. Gascoigne, T.-L. Camilleri, T. Pizzari, I. Sepil

最終更新: 2024-07-04 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.02.601670

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.02.601670.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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