JPH08332098A - ラットの精子生存率識別方法 - Google Patents

ラットの精子生存率識別方法

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JPH08332098A
JPH08332098A JP16153895A JP16153895A JPH08332098A JP H08332098 A JPH08332098 A JP H08332098A JP 16153895 A JP16153895 A JP 16153895A JP 16153895 A JP16153895 A JP 16153895A JP H08332098 A JPH08332098 A JP H08332098A
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JP
Japan
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sperm
reagent
dead
tail
head
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JP16153895A
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English (en)
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Hitoshi Kimura
均 木村
Masayuki Kato
真之 加藤
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NIPPON BIO RES CENTER KK
Oriental Yeast Co Ltd
Original Assignee
NIPPON BIO RES CENTER KK
Oriental Yeast Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 エステラーゼ活性を標識する生存膜透過性蛍
光色素(例えばCalceimAM)、及び、損傷した細胞膜に
のみ透過性を有し核酸と選択的に結合する蛍光色素(例
えばEthidium Homodimer)を用いて、ラットの精子を染
色することにより、生存精子及び死滅精子をそれぞれ識
別する。 【効果】 染色部位及び発色の相違によって、生存精子
と死滅精子とが、同時にしかも正確に識別でき、ラット
精子の生存率が効率的に識別できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラットの精子生存率識
別方法に関するものであって、検体中の生存精子と死滅
精子を同時にしかも明確に判定することができる効率的
な識別方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ラットは実験動物として飼育され、薬効
試験、安全性試験のみでなく、遺伝の研究等広範に利用
されている。そのため、ラットを大量に繁殖せしめるこ
とが行われているが、繁殖を効率良く行うためには、先
ず受精を効率良く行うことが必要である。
【0003】受精を効率良く行うためには、人工受精の
場合はもちろん自然受精の場合においても、少なくとも
精子は生きていることが必要であって、受精率を高める
には、生存精子の割合の高いラット精子を使用すること
が必要である。
【0004】そして、現に、ICHガイドラインでは、
「受胎能および着床までの初期胚発生に関する試験」に
おいて雄性生殖器の機能的影響を検索するため「精巣上
体または精巣中の精子数の精子の生存率」の評価が推奨
されている。しかし、生体染色(エオジン、エオジン・
アニリンブルーなど)を用いた従来の方法ではラット精
子の生存率算定は非常に困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ラッ
ト精子の生存率を迅速且つ正確にしかも格別の熟練を要
することなく容易に識別することのできる新規システム
を開発することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであって、精子の生存率を正
確に識別するには、生存精子と死滅精子の双方を正確に
識別する必要がある点にはじめて着目した。
【0007】そこで各方面から検討した結果、精子が呼
吸し、運動を行うために必要なエネルギー供給源の1つ
として、細胞膜の主要構成成分であるリン脂質を基質と
した内因性呼吸の存在が知られている。この点に着目し
て、本発明者らは、この脂質代謝により上昇したエステ
ラーゼ活性を、生体膜透過性の蛍光色素(Calcein AM)
で標識することにより生存精子の識別に成功した。同時
に、損傷した細胞膜にのみ透過性を有し、核酸と選択的
に結合する蛍光色素(Ethidium Homodimer)を用いるこ
とにより、死滅精子の確認も併せて行うことに成功し、
更に研究を継続し、遂に本発明の完成に至ったものであ
る。
【0008】すなわち本発明は、2種類の蛍光プローブ
を用いて生存精子と死滅精子を同時に且つ明確に識別す
る点を基本とするものであって、更に詳細には、エステ
ラーゼ活性を標識する生体膜透過性蛍光色素(試薬A)
によって生存精子を特異的に識別し、損傷した細胞膜に
のみ透過性を有し核酸と選択的に結合する蛍光色素(試
薬B)によって死滅精子を特異的に識別し、もって精子
生存率を判定するものである。
【0009】試薬Aとしては、例えばカルセイン エイ
エム(Calcein AM:アメリカ、Molecular Probes社製
品)が好適に使用され、Calcein AMで染色す
ると、生存精子は、頭部〜尾部に至る全体がすべて緑色
の蛍光を発色するか、又は、頭部は赤色の蛍光を発色す
るが尾部は緑色の蛍光発色するので、直ちに生存精子の
識別、計数が可能となる。
【0010】Calcein AM蛍光プローブの発光
メカニズムは、現時点では次のように考えられている。
ほとんど蛍光を有しないCalcein AMが、細胞
内に偏在するエステラーゼによって蛍光の強いCalc
einに変換される。Calceinは多陰イオン性
で、生細胞内によく保存され、生細胞内に強力で均一な
緑色(約530nm)の蛍光を発する。
【0011】試薬Bとしては、例えばエチジウム ホモ
ダイマー(Ethidium Homodimer、以下EthD-1ということ
もある:アメリカ、Molecular Probes社製品)が好適に
使用され、EthD−1で染色すると、死滅精子は、頭
部のみが赤色の蛍光を発色し、中間部〜尾部は染色され
ないので、直ちに死滅精子の識別、計数が可能となる。
【0012】Ethidium Homodimer発
光メカニズムは、現時点では次のように考えられてい
る。EthD−1は損傷した膜を有する細胞に侵入し、
核酸と結合して40倍の蛍光増強を受け、死細胞中に明
るい赤色(>600nm)の蛍光を発する。EthD−
1は生細胞の無傷の細胞膜によって排除される。なお、
530nmでの測定も可能である。
【0013】本発明を完成するには、雄性生殖器におけ
る受胎能に及ぼす機能的な影響を検索するための精子検
査の常法にしたがい、ラットの麻酔→採血・放血→精巣
上体の摘出→重量測定→精子原液の作製を行った後、上
記した2種類の蛍光プローブを用いて精子の生存率を算
定すればよい。
【0014】すなわち、精子原液は、牛血清アルブミン
加ハンクス平衡塩液その他既知の精子培養液を用いて約
2〜4倍に希釈して、精子希釈液を調製する。
【0015】一方、試薬A及びBのリン酸緩衝化生理食
塩水と混合して蛍光染色液を調製する。例えば試薬Aと
してCalcein AMを使用する場合、1〜20m
M、好ましくは15〜18mM濃度のものを使用し、試
薬BとしてEthD−1を使用する場合には、0.5〜
15mM、好ましくは7〜8mM濃度のものを使用する
のが好ましい。詳細には、10mlのダルベッコ・PB
S溶液に、4mM カルセインAMを40μlと2mM
エチジウム ホモダイマーを40μl添加、混合し
て、蛍光染色液を調製する。
【0016】このようにして調製した精子希釈液と蛍光
染色液とを混合し(その混合比率は、精子希釈液1部に
対して蛍光染色液0.1〜5部程度とするのが通常であ
るが、場合によってはこの範囲を逸脱してもよい)、得
られた混合液を炭酸ガス培養器内(1〜10%CO2
35〜39℃)で30〜90分間保持、培養、染色す
る。
【0017】しかる後に、蛍光顕微鏡、蛍光マルチウエ
ル・プレート・スキャナー、フローサイトメーター、そ
の他既知の蛍光検出システムによって検出、識別すれば
よく、例えば試薬A、BとしてCalcein AM、
EthD−1を使用した場合、生存精子と死滅精子の判
定は次のようにして簡単に行うことができ、その結果か
ら精子の生存率を算出することができる。 生存精子:頭部〜尾部が緑色の蛍光を発する精子。頭
部が赤色の蛍光を、尾部が緑色の蛍光を発する精子。 死滅精子:頭部が赤色の蛍光を発し、尾部が染色され
ていない精子。
【0018】本発明の実施態様のひとつとして、蛍光顕
微鏡を使用する例を説明すれば、次のとおりである。先
ず、ラットから摘出した精巣(上体)、電気刺激等によ
って採取したラット精液からその一部をサンプリング
し、得られた試料を希釈した後、Calcein AM
及びEthD−1を含有する蛍光染色液を加えて炭酸ガ
ス培養器内で培養、染色する。
【0019】染色終了後、蛍光顕微鏡を用いて、上記し
た判定法にしたがって蛍光発色の違いに基づき生存精子
と死滅精子とを識別し、それぞれの数をカウントする。
観察部位をかえて同様に生存精子数と死滅精子数とをカ
ウントする。これらの結果から生存率を算出し、精子の
起源であるところの精巣(上体)及び雄性ラット個体の
生殖能を判断する。
【0020】以下、本発明の実施例について述べる。
【0021】
【実施例1】 (1)精子培養液の調製 精製培養液(0.5%牛血清アルミブミン加ハンクス平
衡塩液:0.5%BSA・HBSS)を以下により調製
する。
【0022】 1)組成 Hank's Balanced Salt Solution(HBSS):GIBCO BRL 塩化カルシウム(無水)(CaCl2(Anhydrous)): 140mg/L 塩化カリウム(KCl) : 400mg/L リン酸2水素カリウム(KH2PO4) : 60mg/L 硫酸マグネシウム(MgSO4) : 97.7mg/L 塩化ナトリウム(NaCl) :8000mg/L リン酸水素2ナトリウム(Na2HPO4) : 48mg/L グルコース(D-Glucose) :1000mg/L 蒸留水あるいは日局注射用水 :1000ml 炭酸水素ナトリウム(NaHCO3) : 200mg/L 試薬特級 牛血清アルブミン(BSA) :5000mg/L Fraction V
【0023】2)調製方法 HBSS原末9.75g、炭酸水素ナトリウム0.2gおよび牛血
清アルブミン5.0gを蒸留水あるいは日局注射用水に溶解
し、全量1000mlにメスアップする。 pHメータを用いて、pHを7.2に調製する。 メンブランフィルター(0.45μ以下を使用)を用いて、
濾過滅菌する。
【0024】(2)蛍光染色液の調製 試薬A、Bとして、それぞれCalcein AM、E
thidium Homodimer(Molecular Prob
es社製)を用いて、以下により蛍光染色液を調製する。
【0025】 1)組成 蛍光プローブ 4mM Calcein AM:40μL×2(Frozen) 2mM Ethidium Homodimer:150μL×2(Frozen) Dalbecco's Phosphate Buffered Saline(D-PBS):GIBCO BRL 塩化カルシウム(無水)(CaCl2(Anhydrous)): 100mg/L 塩化カリウム(KCl) : 200mg/L リン酸2水素カリウム(KH2PO4) : 200mg/L 塩化マグネシウム(無水)(MgCl2(Anhydrous)):47mg/L 塩化ナトリウム(NaCl) :8000mg/L リン酸水素2ナトリウム(Na2HPO4) :1150mg/L 蒸留水 :1000ml
【0026】2)調製方法 D-PBS原末9.7gを蒸留水に溶解し、全量1000mlにメス
アップする。 メンブランフィルター(0.45μ以下を使用)を用いて、
調製したD-PBSを濾過滅菌する。 Calcein AMおよびEthidium Homodimerの必要量を室温
下で融解する。 蛍光染色液の調製 D-PBS :10ml 4mM Calcein AM :40μl 2mM Ethidium Homodimer :40μl D-PBSに必要量のCalcein AMおよびEthidium Homodimer
を加え、タッチミキサーを用いて良く混和する。蛍光染
色液の調製は、用時に行う。
【0027】(3)生存率の算定 1)上記により、精子培養液及び蛍光染色液を調製し、
準備しておく。 2)精子培養液を炭酸ガス培養器内(5%CO2、37℃)で60
分以上加温・ガス置換する。 3)ホットプレートの電源を入れ、温度を37℃に安定さ
せる。 4)マイクロウェルプレートをホットプレート上あるい
は炭酸ガス培養器内で37℃に加温する。 5)加温した精子培養液をマイクロウェルプレートに50
μl分注し、ホットプレート上で37℃に保温する。 6)精子原液を精子培養液で約3倍に希釈する。精子数
が少ないと判断される場合には、希釈倍率を適宜変更す
る。 7)蛍光染色液50μlと精子希釈液25μlをマイクロウェ
ルプレート内で混合する。 8)炭酸ガス培養器内で約60分間染色する。 9)染色終了後、精子染色液を適量スライドガラス上に
取り、カバーガラスをかけて蛍光顕微鏡にて200〜600倍
で観察する。 10)蛍光顕微鏡のフィルターの設定 a)ダイロックミラー:B-G励起ユニット b)吸収フィルター:O530 11)観察部位を変えて約100個づつ計300個の精子を数
え、生存精子と死滅精子とに分類する。 12)生存精子と死滅精子の判定法 生存精子 頭部〜尾部が緑色の蛍光を発する精子。 頭部が赤色の蛍光を、尾部が緑色の蛍光を発する精子。 死滅精子 頭部が赤色の蛍光を発し、尾部が染色されていない精
子。
【0028】(4)結果 本法にしたがって染色を行った結果、緑色と赤色の蛍光
の発色がそれぞれ同時に且つ明確に認められ、生存精子
と死滅精子の標別がきわめて容易に行われ、これらの数
を蛍光顕微鏡のもとでカウントすることはきわめて容易
であった。したがって、これらの精子数に基づき、正確
な生存率を容易に算出することが可能となった。
【0029】また現に、生存精子を指標として算出した
ラットの精巣上体尾部精子の生存率は、96.8%±
3.65(Max:99.7%、Min:82.3%、n=45)であっ
た。さらに、物理的に死滅させた精子と生存精子とを任
意の割合で混合したサンプルを用いて生存率を算出した
ところ、理論値との間に良い相関が得られた。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、1回の操作で生存精子
と死滅精子が同時に識別できるので、識別が短時間に且
つ簡単な操作で行うことができる。そのうえ、生存精子
と死滅精子とは染色部位及び発色が明らかに相違するた
め、識別が容易にしかも正確に行われ、格別の熟練も要
しないという著効が奏される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エステラーゼ活性を標識する生体膜透過
    性蛍光色素(試薬A)、及び、損傷した細胞膜にのみ透
    過性を有し核酸と選択的に結合する蛍光色素(試薬B)
    を使用して、ラットの生存精子及び死滅精子を識別する
    こと、を特徴とするラットの精子生存率識別方法。
  2. 【請求項2】 試薬Aとして蛍光色素カルセイン エイ
    エム、試薬Bとして蛍光色素エチジウム ホモダイマー
    を使用すること、を特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 1〜20mM、好ましくは15〜17m
    Mの試薬A、及び、0.5〜15mM、好ましくは7〜
    8mMの試薬Bを使用すること、を特徴とする請求項1
    又は請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 試料、試薬A、Bを炭酸ガス培養器内で
    35〜39℃、30〜90分間保持して培養、染色を行
    い、蛍光発色にしたがって生存精子と死滅精子を判定、
    識別すること、を特徴とする請求項1〜請求項3のいず
    れか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 頭部〜尾部が緑色の蛍光を発する精子、
    又は、頭部が赤色の蛍光を発し尾部が緑色の蛍光を発す
    る精子を生存精子と判定し、頭部が赤色の蛍光を発し尾
    部は染色されていない精子を死滅精子と判定すること、
    を特徴とする請求項4に記載の方法。
JP16153895A 1995-06-06 1995-06-06 ラットの精子生存率識別方法 Pending JPH08332098A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000054026A1 (en) * 1999-03-05 2000-09-14 Hatting-Ks Determination of sperm concentration and viability for artificial insemination
CN112184708A (zh) * 2020-11-04 2021-01-05 成都朴华科技有限公司 精子存活率检测方法及装置
CN112184708B (zh) * 2020-11-04 2024-05-31 成都朴华科技有限公司 精子存活率检测方法及装置

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CN112184708B (zh) * 2020-11-04 2024-05-31 成都朴华科技有限公司 精子存活率检测方法及装置

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