阐明全球罕见的人体卵泡液粘弹性测量数据与成熟卵有无之间的关系 - 人体卵泡液流变学数据能否作为改善不孕症治疗的筛选指标？ −

演示要点

〇揭示了人体卵泡液的剪切粘度特性与成熟卵子的有无存在相关性
〇开发了光学测量系统，可以拍摄微量体液的高速伸长行为
〇我们在世界上首次成功对人体卵泡液的伸长行为进行高速成像，可视化结果揭示了人体卵泡液的粘弹性特性不依赖于蛋白质的粘弹性特性

总结

目前在日本，据说每12个婴儿中就有1个是通过ART出生的（注1），而体外受精率（每次胚胎移植的怀孕率）还不到30%，因此不孕症治疗仍然是难点治疗之一。如果我们能够阐明卵子成熟与卵泡液粘弹性特性之间的关系，预计将导致更有效治疗方法的开发，并有助于改善 ART 效果。因此，在本研究中，我们重点关注卵泡液（卵子成熟时卵泡内的体液）的流变学（注2）。包括V体育工学院研究生院武藤正和助理教授和玉野真二教授在内的流变学领域的研究小组，在名古屋大学医学研究生院大须智子副教授和村冈绫子助理教授、V体育研究生院岩田修一教授和中村正典教授的合作下，对人体卵泡液的粘弹性进行了世界罕见的测量。技术工程研究生院。结果表明，人体卵泡液的剪切粘度特性与受试者体内是否存在成熟卵子之间存在相关性（图1），这表明人体卵泡液的流变学数据可以作为筛选指标来改善不孕症治疗。
　该研究结果将于2023年12月14日发表

图1 含有和不含成熟卵子的卵泡之间卵泡液剪切粘度的差异

研究背景

　近年来，使用ART治疗不孕症的案例不断增加，ART是将成熟的卵子（以下简称“卵子”）和作为配子的精子从体内取出，并在体外使其受精。在ART治疗中，排卵前成熟卵泡中的卵子被吸出，此时，充满卵泡的卵泡液（图2）也被收集作为二次收集。成熟的卵泡（直径约150-400μm）被壁层颗粒细胞包围，卵泡内含有一个被卵丘细胞和卵泡液覆盖的卵（卵丘细胞和壁层颗粒细胞的直径均为约10-15μm）。
　卵泡液由来自血液、局部分泌物和新陈代谢的物质组成，有多个成分分析研究报告表明，其含有激素、酶、抗凝成分、电解质、活性氧和抗氧化剂等生化成分。也有人指出，卵泡液的成分根据卵子成熟程度的不同而不同。另一方面，尽管医生凭经验知道卵泡液的粘弹性特性会根据收集时患者的状况（例如年龄和月经周期）而变化，但目前只有少数出版物真正测量粘弹性并从流变学角度进行报告。

图2卵泡液示意图及外观

研究内容/结果

　为了准确掌握只能采集有限数量的生物体液的粘弹性特性，该课题组自主研发了同轴双筒流变仪和恒温室相结合的恒温剪切粘度测量装置，以及液滴滴法和高速相机相结合的拉伸粘度测量装置（图3）。
在剪切粘度测量中，通过比较超纯水、蛋白质溶液（OVA/PBS溶液）（注3）、稀聚合物溶液（PEO水溶液）和人卵泡液，我们发现蛋白质溶液、稀聚合物溶液和人卵泡液的剪切粘度是依赖于剪切速率的非牛顿流体，而蛋白质溶液、稀聚合物溶液和人卵泡液的剪切粘度是不依赖于剪切速率的牛顿流体。剪切速率。此外，我们还将人体卵泡液样品的剪切粘度数据与该样品对应的卵子成熟状态数据进行了比较，研究了剪切粘度特性与卵子成熟状态之间的关系。人体卵泡液样本数量为正常发育卵子16例，无卵子28例。结果，在低剪切速率范围内，两者的剪切粘度接近且误差棒重叠，而在高剪切速率范围内，两者的剪切粘度误差棒不重叠，导致显着差异高达01 mPa·s（图1）。这表明人类卵泡液的剪切粘度可能会根据卵子的存在与否而有所不同。我们的研究小组认为，造成这一结果的原因是卵泡液中蛋白质和肽的组成根据卵子的存在与否而有所不同。
　对于拉伸粘度测量，我们开发了一种光学测量装置，可兼容人体卵泡液等微量低粘弹性体液，并对各种溶液进行了拉伸粘度测量。通过比较和验证超纯水、蛋白质溶液、稀聚合物溶液和人卵泡液的伸长行为，证实超纯水和蛋白质溶液表现出类牛顿流体行为，其中液体束瞬间断裂，而稀聚合物溶液和人卵泡液表现出类非牛顿流体行为，其中液体纤维伸长。其原因是流体的弹力不同，我们成功地展示了世界上第一个可视化结果，这是使用传统剪切粘度测量方法无法掌握的。此外，通过从时刻衰减的韧带半径的测量数据中推导出伸长粘度和应变率，我们是世界上第一个展示人体卵泡液伸长行为的定量数据的人。这些定量数据表明，人体卵泡液的伸长粘度特性不依赖于蛋白质的伸长粘度特性。

图3恒温剪切粘度测量装置和拉伸粘度测量装置外观

　

图4 超纯水、蛋白质溶液、稀聚合物溶液和人体卵泡液的伸长行为的拍摄图像

社会意义

　日本少子化问题严重，2022年出生人数将创历史最低水平。少子化导致人口减少和年轻劳动力减少，可能导致日本经济社会失去活力、衰退。尽可能减轻想要生育和接受不孕不育治疗的患者的精神、身体和经济负担，符合人口增长带来的社会需求。这项研究的愿景是未来人类卵泡液的流变学数据可以作为筛查指标来改善不孕症治疗。如果能够选择性地让更适合人类卵泡液流变学数据的卵子在体外受精，或许有可能提高目前不孕不育治疗中的试管受精率。

未来发展

受试者数据的类型很多，如年龄、女性激素水平（雌激素）、极体数量（卵母细胞减数分裂过程中产生的子细胞）等，需要从多方面的角度研究这些与人体卵泡液流变学的关系。因此，我们相信通过引入机器学习，将有可能从海量的数据中提取出最相关的数据，这将是未来的研究课题。将这项研究结果与其他生物体的卵泡液流变学进行比较和验证，对于阐明人类卵泡液流变学的机制也将具有重要意义。在比较鸡和人类之间卵泡液的伸长行为时，已经发现弹性行为是人类所独有的。

术语表

（注1）ART：辅助生殖技术的缩写。通过卵胞浆内单精子注射（ICSI）、体外受精-胚胎移植（IVF-ET）、冷冻胚胎移植（FET）等一系列程序，在体外培养收获的成熟卵子和精子，人工诱导妊娠的治疗方法。

（注2）流变学：与材料变形和流动相关的学术领域，处理复杂流体简单流动的结构变形和粘度变化。

（注3）蛋白质溶液（OVA/PBS溶液）：OVA代表卵清蛋白，占人体卵泡液中所含蛋白质（58±1mg/mL）的40±2mg/mL。 PBS 代表磷酸盐缓冲盐水。

论文信息

论文标题：剪切和拉伸应力条件下人体卵泡液的流变学特征
作者姓名 Masakazu Muto、Keigo Kikuchi、Tatsuya Yoshino、Ayako Muraoka、Shuichi Iwata、Masanori Nakamura、Satoko Osuka、Shinji Tamano
出版杂志名称：物理学前沿
发布日期 2023 年 12 月 14 日
DOI 103389/fphy20231308322
网址

联系信息

研究相关事宜

V体育工学研究科工学部（电气机械工程领域）
武藤正和助理教授
电话：052-735-5182
电子邮件：mutomasakazu[at]nitechacjp

公共关系相关事宜

V体育企划公关科
电话：052-735-5647
电子邮件：pr[at]admnitechacjp

*请将每个 [at] 替换为 @。