COVID-19　男性の生殖能力への影響

SARS-CoV-2は男性の生殖能力に影響を与える可能性があるか？

onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/and.13712

要旨

我々は、SARS-CoV-2感染が男性の生殖能力に及ぼす影響の可能性を評価するために、本システマティックレビューを実施した。SARS-CoV-2はACE2の助けを借りて細胞内に侵入するため、ACE2の精巣発現をトランスクリプトームシーケンシング研究と我々の未発表データから解析した。文献によると、SARS-CoV-1（2002年～2004年のSARS）は精巣構造に大きな影響を与えており、SARS-CoV-2も影響を与える可能性が高いことが示唆された。

COVID-19感染者の精液を対象とした2件の研究のうち、1件は精液中にSARS-CoV-2の存在を報告したが、他の1件は否定しており、精液中のSARS-CoV-2の存在と性感染の可能性について矛盾が生じていると考えられた。

ラット精巣生殖細胞を対象としたトランスクリプトーム解析の結果、ラット精巣生殖細胞ではACEが発現していることが明らかになった。また、ヒト精巣生殖細胞のトランスクリプトーム解析データからもACE2の発現が確認され、精巣生殖細胞にACEが存在することを裏付ける結果となった。

文献検索で得られたトランスクリプトーム解析データから、精巣生殖細胞、セルトリ細胞、ライディッヒ細胞でACE2が発現していることが明らかになった。

ほぼすべての精巣細胞でACE2が発現していること、および過去のSARSコロナウイルスが精巣に大きな影響を与えたことが報告されていることから、SARS-CoV-2は精巣組織、精液パラメータ、および男性の生殖能力に影響を与える可能性が高いことが示唆された。

1 はじめに

中国湖北省の省都である武漢市は、2019年12月に発生した肺炎の震源地となった。まもなく、原因ウイルスが分離され、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）が原因であることが判明した。その後、WHOは2020年2月にコロナウイルス病2019（COVID-19）に指定した（2020年2月11日のメディアブリーフィングでのWHO事務局長の発言、2019-NCoV）。

今回の発生は、生きた動物の市場からの人獣共通感染が原因とされているが、間もなくヒトからヒトへの感染が明らかになった。

COVID-19は世界的に急速に拡大しており、人々に急性呼吸器疾患を残し、重大な罹患率と死亡率を引き起こしている。COVID-19はWHOによってパンデミックと発表されており、2020年5月11日現在、すでに約400万人のアクティブ感染で278,892人の命を奪っている（WHO COVID-19 Dashboard, 2020）。

あなたがこの記事を読む頃には、この数字はより脅威的な数字に変わっているであろう、それはこのウイルスがどれだけ早く人々に影響を与え、殺しているかということである。

この病気の最も重要な点は、罹患期間の異常な長さであり、中央値は22日（Yang et al 2020）、免疫反応の程度が高く、一次感染した臓器以外の臓器にも影響を及ぼす可能性があることである。

 

SARS-CoV-2の精巣または精液パラメータへの影響を分析した研究はこれまでにないが、過去のコロナウイルスの発生から得られたデータは、SARS-CoV-2が男性の受胎可能性に及ぼす可能性のある影響に関する重要な情報を提供している。

精巣サンプルを対象とした単独の研究では、SARS コロナウイルスが生殖システムに与える影響が明らかになった（Xu et al. この研究では、著者らはSARSで死亡した6人の患者の精巣の病理学的変化を調べ、対照群と比較した。

その結果、SARSは睾丸炎を引き起こし、精巣は広範な生殖細胞の損傷を示し、精巣の精子はほとんどないか、あるいはほとんどないことがわかった。また、精巣では、精巣の基底膜が肥厚し、白血球の浸潤とマクロファージの染色が著明であり、免疫反応が精巣に影響を与えていることが示唆された。

しかし、罹患した精巣ではSARSのゲノム配列は斑点化されておらず、精巣への影響は免疫反応によるものであることがさらに示唆された。この研究は、SARSコロナウイルスが睾丸炎を引き起こし、不妊症につながる可能性があることを明確に示唆した（Xu et al.

COVID-19から回復した中国人患者34人を対象とした最近の研究では、包括的な生殖器検査は行われなかったが、6人（19%）の患者が活動期に陰嚢の不快感を報告した（Pan et al 2020）。思春期前の子供を含むすべての年齢層に影響を及ぼすため、生殖能力への影響は依然として大きな懸念材料である。

感染者からのデータ収集には時間がかかるため、他のウイルスから得られた教訓は、SARS-CoV-2が男性の受胎能力に与える影響について多くの情報を提供することができる。

2 文献スキャン

関連する研究は、GoogleScholar、PubMed、EMBASE、Scopusなどの電子データベース、LitCovidやWHOのウェブサイトなどのCOVID-19に特化したデータベースか et al 2020年5月11日まで検索した。

キーワード「ウイルスと男性不妊」、「ウイルスと精巣」、「ウイルスと生殖細胞」、「SARSコロナウイルスと精巣」を用いて、ウイルスの男性不妊への影響を評価した研究を検索した。

同様に、「ACE2発現」、「アンジオテンシン変換酵素」、「ACE2転写物」というキーワードで、精巣、生殖細胞、セルトリ細胞、ライディッヒ細胞におけるACE2の発現を評価するトランスクリプトーム／遺伝子発現研究を検索した。

検索対象は、英語で発表されたヒト、マウス、ラットの研究に限定した。

検索した論文の中から引用された参考文献を用いて追加の論文を特定した。

合計128件の論文がヒットしたが、そのうち12件はACE2の発現に関する研究に関連するもので、精巣・生殖細胞に関するものが8件、セルトリ細胞に関するものが2件、ライディッヒ細胞に関するものが2件、残りはウイルスと男性の生殖能力に関するものであった。

我々は最近、精巣生殖細胞と成熟ヒト精子を対象にトランスクリプトームシークエンス研究を行い、ACE2転写産物の有無を調べた。

2.1 精巣および精液中のSARSコロナウイルス

つのコロナウイルス、すなわちSARS-CoVおよびMERS-CoVは、ヒトにおける呼吸器疾患の感染源として広く知られている（De Wit, Van Doremalen, Falzarano, & Munster, 2016）。SARSコロナウイルスは、ヒトの精巣を含む複数の臓器を損傷することが知られている(Xu et al., 2006)。

SARSに感染した患者は、白血球浸潤、精子形成障害、および精巣障害を示し、精管内の精子が数個または完全に欠乏した状態での広範な生殖細胞の破壊を伴う（Xu et al. SARSは、ヒトにおいて睾丸炎を引き起こす可能性がある（Xu et al. COVID-19の研究では、38人の参加者が精液検体を提供し、そのうち23人（60.5%）が臨床的回復を達成し、15人（39.5%）が感染の急性期にあった。

精液検査の結果、6人の患者（15.8%）がSARS-CoV-2に陽性の結果を示し、その中には感染の急性期にあった15人中4人（26.7%）と回復期にあった23人中2人（8.7%）が含まれており、特に注目すべき結果となった（Li, Jin, Bao, Zhao, & Zhang, 2020）。

それにもかかわらず、中国からの別の同様の研究では、中央値31日後にCOVID-19患者34人の精液サンプルからウイルスが検出されなかった。

この研究では、34人の患者のうち6人（19%）が陰嚢の不快感を報告しており、これはウイルス性睾丸炎を示唆するものと考えられたが、包括的な泌尿器科検査は実施されなかった（Pan et al.

2.2 精巣細胞におけるACE2

ACE2は、アンジオテンシン変換酵素（ACE）の最初の既知のヒトホモログである。ACEの発現はユビキタスであるが、ACE2の転写産物は心臓、腎臓、精巣にしか存在しない(Donoghue et al., 2000)。その後、ACE2の触媒活性は成体ラット精巣全精巣とライディッヒ細胞の膜調製物に限局していることが示された。

免疫組織化学的にはラット精巣のライディッヒ細胞にACE2が存在することが示された。しかし、ヒト精巣では、精巣細胞とライディッヒ細胞の両方に局在していた(Douglas et al., 2004)。また、精巣におけるACE2の発現は、産後7日目か et al 19日目にかけて徐々に増加し、その発現は、前駆細胞がステロイド原性ライディッヒ細胞へと成熟する時期と一致していることを示した（Douglas et al 2004）。

さらに、ライディッヒ細胞をエタンジメタンスルホン酸（EDS）という特異的な毒素で切除したところ、間質からACE2の免疫反応性が消失し、ライディッヒ細胞がこのタンパク質の主な精巣源であることが示された。

ACE2陽性細胞は、EDS処理後の回復期にライディッヒ細胞の数が増加するにつれて、構成的に増加した(Douglas et al., 2004)。

 

興味深いことに、テストステロン注入によるLHおよびテストステロンレベルの抑制は、精巣におけるACE2活性の発現を有意に変化させず、この酵素はホルモン的に制御されていないことを示唆している(Douglas et al., 2004)。以上のことから、ACE2は成人型ライディッヒ細胞の構成産物であり、まだ知られていないメカニズムで精巣機能を制御している可能性があることが示された(Douglas et al., 2004)。

新たに同定されたコロナウイルス（SARS-CoV-2）はSARSと同じ受容体を共有していることから、精巣がSARS-CoV-2感染の標的となる可能性がある。

最近のトランスクリプトーム解析では、精子細胞と円形精子においてACE2の発現が確認された（我々の未発表データ）。また、ヒト精子を対象とした最近のトランスクリプトーム解析では、ACE2の発現が確認され、生殖細胞での発現が確認された（当社未発表データ）。また、精巣細胞におけるACE2の発現を明らかにするために、公開されているトランスクリプトーム研究を検索した。

 

RNA-Seqによる500個の個別のレーザーキャプチャー微小解剖細胞のプールから得られたヒト精巣生殖細胞のサブタイプのトランスクリプトーム解析は、ヒト精巣の精巣卵巣、精子細胞および精子嚢におけるACE2転写物の存在を明らかにした(Jan et al., 2017)。

同様に、別のRNA-Seq研究もまた、マウス精巣におけるACE2転写物の存在を報告した（Soffientini et al 2017）。成熟雄マウスからの>62,000個の個体精巣細胞に対する単細胞RNA-Seqトランスクリプトームは、マウス精巣および精巣集団におけるACE2転写物の存在を明らかにした(Hermann et al., 2018)。

 

最近、単細胞トランスクリプトームシークエンシングによるヒト成体精巣におけるACE2発現の解析により、ACE2発現はヒト精巣のライディッヒ細胞およびセルトリ細胞に主に限定されていることが明らかになった（Wang & Xu, 2020）。

さらに、Gene Set Enrichment Analysis（GSEA）を用いて、ACE2陽性精巣は、ACE2陰性精巣と比較して、ウイルスの生殖・伝達に関連する遺伝子の数が多く、精子形成に関連する遺伝子の数が比較的少ないことを示した。

同様に、ACE2陽性のライディッヒ細胞およびセルトリ細胞は、細胞-細胞接合や免疫に関連する遺伝子数が高く、ミトコンドリアや生殖に関連する遺伝子数が低いことが示された（Wang & Xu, 2020）。この研究により、精巣はSARS-CoV-2感染に対して脆弱なハイリスク臓器であり、精子形成不全につながる可能性があると結論づけた（Wang & Xu, 2020）。

 

最近、成人ヒト精巣の単細胞RNA-Seqにより、ACE2が生殖細胞と体細胞の両方で発現していることが示された。セルトリ細胞、造精幹細胞、ライディッヒ細胞は、セルトリ細胞においてACE2発現が有意に濃縮されている（細胞の90%）大多数のクラスターである（Shen et al. さらに、不妊男性では不妊男性に比べてACE2陽性の細胞数が多く、ACE2の過剰活性化が精子形成に影響を与える可能性が示唆された（Shen et al. また、ACE2の発現は男性の年齢と関連しており、20歳と60歳の男性に比べて30歳の男性のACE2陽性細胞数が最も多くなっていることも示された（Shen et al 2020）。

SARS-CoV-2の発症率や重症度は女性よりも男性の方が高いと報告されていることから、Shastriらは、年齢中央値37歳の総勢68人（男性48人、女性20人）を対象に、感染後のウイルスクリアランスまでの時間を調べる研究を行った（Shastri et al 2020）。

彼らは、女性の方が男性よりも有意に早くウイルスクリアランスを達成できたことを観察した。さらに、男性と女性の両方の患者を持つ3家族を対象とした連続追跡評価では、同じ世帯の女性の方が各家族でSARS-CoV-2感染症を早期にクリアしていることが示された（Shastri et al 2020）。

また、男性のクリアランスが遅れた理由を明らかにするために、組織特異的リポジトリでのACE2の発現も調べた。その結果、3つの独立したRNA発現データベース（Human Protein Atlas、FAMTOM5、GETx）において、精巣組織がACE2の発現を示す組織の一つであることが判明した。興味深いことに、卵巣組織は非常に低いACE2の発現を示した（Shastri et al.

3 考察

ウイルスは私たちが理解しているよりもはるかに浸透しており、古くから男性の不妊に影響を与えることが知られている。ウイルスによる不妊症の古典的な例として、おたふくかぜウイルスがある。

1914年から18年と1939年から45年の間に、おたふくかぜの大パンデミックが何度かあった。おたふくかぜの生殖能力への影響に関する信頼できる古典的な報告の一つであるBallewとMasters（1952）は、家族におたふくかぜ感染歴のある79人を評価し、合計19人（23%）のおたふくかぜ眼窩炎患者を発見した（Ballew, 1954）。

おたふく風邪性耳下腺炎の既往歴のある19人の男性のうち、12人（63%）に両側精巣の病変が認められ、11人（58%）は反復検査で無精子症であることが判明した。

1927年のBenardの論文では、成人おたふくかぜ後の不稔は神話であると述べられている（Benard, 1927）。この神話は、おたふくかぜによる不妊に関する別の研究で明らかになった。

Scott (1960)は、彼の不妊クリニックに通う不妊症の夫の21.4%が小児期におたふくかぜの既往歴があり、1.8%が思春期以降におたふくかぜを発症していたことを発見した。Scottは、25,000例の広範なレビューから、おたふくかぜの症例の約20%は睾丸炎を有し、約15%は両側性の病変を有することを報告した(Scott, 1960)。

 

男性生殖管は、80年代にヒト免疫不全ウイルス（HIV）の感染が急増した後、ウイルス学の大きな関心の対象となった（Stekler et al 2008）。HIVは歴史上最も致命的で、最も詳細に研究されているウイルスの一つである。HIVは7,500万人に感染し、約3,200万人の死亡者を出している。世界的には、2018年末時点で3,790万人がHIVとともに生活していた（「WHO｜HIV/AIDSによる死亡者数」、2019）。

世界中で多数のHIV感染者が生殖年齢に達しているため、この集団では妊娠と生殖欲が臨床的に関連する問題として生じている(Khawcharoenporn & Sha, 2016)。

多くのHIV/AIDS関連疾患は、日和見菌やHIV感染に近い感染経路で獲得した性感染症（STI）によって誘発される睾丸炎、急性精巣上体炎、その他の骨盤内炎症性疾患で構成されている（Brookings, Goldmeier, & Sadeghi-Nejad, 2013）。

同時に、特定の抗レトロウイルス薬は細胞のミトコンドリアに有害であり、精子を苦しめる可能性がある(White, Mital, Taylor, & John, 2001)。射精量の減少、精子の数の減少、進行性の運動性など、精子の発生および精子生成の障害は、HIV感染者で発見されている(Bujan et al., 2007; Nicopoullos, Almeida, Vourliotis, & Gilling-Smith, 2011; White et al., 2001)。

中でも、HIVと診断された人は、粘性のある精液を持ち、丸い細胞が少ない乏精子症であることが判明した（Kushnir & Lewis, 2011）。さらに、精巣解剖に関する研究では、エイズの生存期間の延長において、生殖細胞が徐々に破壊されることが報告されている（Shevchuk, Pigato, Khalife, Armenakas, & Fracchia, 1999）。

より高度な免疫抑制剤を使用した男性は、二次性腺機能低下症に起因する総血清テストステロンのレベルが低下しており（Gomes, Aragüés, Guerra, Fernandes, & Mascarenhas, 2017）、後者はAIDSを持つ男性の不妊を引き起こす重要な内分泌疾患の1つである（Wong, Levy, & Stephenson, 2017）。

3.1 BTBはウイルスに限定されない

血液-精巣バリア（BTB）は、特に全身性または局所性の炎症またはウイルス血症の発症に伴い、ウイルスに対して不浸透性ではない。最終的には、いくつかのウイルスが精液中に発見され得る（Li, Wang, & Han, 2012; Salam & Horby, 2017）。

哺乳類では、パラインフルエンザウイルス、日本脳炎ウイルス、口蹄疫ウイルス、パラバチニアウイルスなどのウイルスは、はるか昔に精液中に検出されていた（Kahrs, Gibbs, & Larsen, 1980）。現在までに27種類以上のウイルスが精液から発見されている(Salam & Horby, 2017)。

科学者たちは、肺炎、デング熱、極端な急性呼吸器症候群の原因となるウイルスを含む、少なくとも11種類のウイルスが精巣に住んでいるという証拠を、3,800以上の研究論文を分析した結果、発見した(Salam & Horby, 2017)。

ウイルスはその侵入経路にかかわらず、精子や生殖細胞の内部で感染や生殖が起こる程度は不明瞭なままであるが、ヒトの射精液中では認識されている(Mansuy et al., 2016)。

また、HIV/AIDS、ジカ、肝炎ウイルスなどのウイルスの中には、精液を介して感染するものもある（Atkinson et al 2017）。ジカウイルスは精子の中に存在し、受精時に卵子に移行する可能性がある。ZIKAウイルスの性感染は、風土病地域での感染者数の上昇を促すことが示唆されている(da Silva, 2018)。

ウイルスの劇症的影響には、精巣、精子のあからさまな損傷、不規則な性ホルモン発現、および炎症性サイトカインの調節障害が含まれる(Puggioni et al., 2018)。

当初、ウイルスは通常、男性の生殖管内では繁殖せず、細胞内または分泌物中に遊離粒子として何年も保持されると考えられていた（Murray et al 2010）；しかしながら、研究では、ウイルスは男性の生殖管内では繁殖せず、細胞内または分泌物中に遊離粒子として何年も保持されると考えられていた（Murray et al 2018）。

2010）；しかしながら、ある研究では、ブルートンウイルスが精巣内で精管周囲領域の内皮細胞で繁殖し、I型インターフェロン反応の増加、ライディッヒ細胞のテストステロン形成の低下、さらにはセルトリ細胞の破壊を誘発することが明らかになった（Ma, Zhang, & Zheng, 2017; Puggioni et al 2018）。

精巣は主に半分管と管内組織で構成されている。半分細管は精子を産生する場所であり、精子を産生する細胞（スペルマトゴニア）とそれを支持するセルトーリ細胞から構成されている（Puggioni et al 2018）。LH調節下では、間質性ライディッヒ細胞がテストステロンの産生を担っている。

ライディッヒ細胞やセルトリ細胞は血液を浴びているので、BTBがウイルスに不透過性であったとしても、これらの細胞へのウイルスの影響は不妊症を引き起こすのに十分である。

3.2 SARSコロナウイルスの精巣・精液パラメータへの影響

上述したように、精液検体中の SARS-CoV-2 の存在を分析した研究は 2 件のみである。

そのうちの1件では、38人の参加者が精液検体を提供したが、そのうち23人（60.5%）が臨床的回復を達成し、15人（39.5%）が感染の急性期にあった。

精液検査の結果、6人の患者（15.8%）がSARS-CoV-2に陽性の結果を示し、その中には感染の急性期にあった15人中4人（26.7%）と回復期にあった23人中2人（8.7%）が含まれており、特に注目すべき結果であった（Li, Jin, et al. 2020）。

それにもかかわらず、中国からの別の同様の研究では、中央値31日後にCOVID-19患者34人の精液サンプルからウイルスが検出されなかった（Pan et al 2020）。精液サンプル中のSARS-CoV-2の存在を調べ、対照的な結果を示した研究は2件のみである。

したがって、精液サンプル中のウイルスの存在を調べ、それゆえに性感染の可能性を確認するには、さらなる研究が必要である。しかし、これらの研究では、洗浄された精子、精液中の血漿、または清澄な精液サンプルのいずれでウイルスを分析したかについては言及されなかった。

清浄な精液サンプルで分析されたと仮定すると、洗浄された精液での分析は、生殖補助における精液サンプルの使用の指針となりうるため、魅力的な提案であることに変わりはない。

 

SARS-CoV-2の精巣への影響を分析した研究は現在までにないが、過去のコロナウイルスの発生から得られたデータは、SARS-CoV-2が男性の受胎能力に与える影響についての重要な情報を提供している。

精巣サンプルを対象とした単独の研究では、SARS コロナウイルスが生殖システムに与える影響が明らかになっている（Xu et al. この研究では、著者らはSARSで死亡した6人の患者の精巣の病理学的変化を調べ、対照群と比較した。

その結果、SARSは睾丸炎を引き起こし、精巣では生殖細胞が広範囲に損傷しており、精巣の精子はほとんどないか、あるいはほとんどないことがわかった。また、精巣には白血球の浸潤とマクロファージの染色が認められ、免疫反応の影響を受けていることが示唆された。

しかし、罹患精巣ではSARSゲノム配列は斑点化されておらず、精巣への影響は免疫反応によるものであることがさらに示唆された。この研究は、SARSコロナウイルスが精管内に入らなかったり、精液サンプルから検出されなくても、睾丸炎を引き起こし、不妊症につながる可能性があることを明確に示唆している（Xu et al.

 

SARS-CoV-2は、宿主細胞への侵入を得るための受容体としてアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）を用いることが知られている（Hoffmann et al 2020）。ウイルスは呼吸器を介してヒトの体内に侵入するが、体内に入ると、ACE2を発現する様々な細胞への侵入を得ることができ、これがその多臓器への影響を説明する可能性がある。

単細胞トランスクリプトーム研究により、サートーリ細胞、精巣、ライディッヒ細胞はACE2酵素を豊富に発現しているため、SARS-CoV-2感染に対して非常に脆弱であることが明らかになっている（Fan, Li, Ding, Lu, & Wang, 2020; Wang & Xu, 2020）。

Gene Set Enrichment Analysis（GSEA）は、ACE2陽性精巣ではウイルスの複製と伝達に関連する遺伝子オントロジーのカテゴリーが明確に濃縮されていることを示唆しているが、雄性配偶者の生成に関連する用語はダウンレギュレーションされている（Wang & Xu, 2020）。これらのことから、SARS-CoV-2は精巣細胞を傷つけるリスクが高いことが推察される。

3.3 脳への影響を介したSARSコロナウイルスの生殖能力への影響

ほとんどのウイルスは鼻や口から体内に入り、嗅球、あごの生え際付近から舌を通る舌神経、首や胸郭を通る迷走神経などを経由して増加・分散して脳を通過する(van den Pol, 2009)。ウイルス粒子は、血液脳関門（BBB）を合法的に、あるいは感覚系との通信中に内皮細胞が侵入することによって、あるいは、脳内に入った後に白血球を複製してオーバーフローさせる前に関門を突破する単球を汚染することによって、破れる可能性がある。

逆に、特定のウイルスはBBBを通過しないが、サイトカインまたはケモカインによって分裂の破断を活性化する免疫反応を誘発する(Chai, He, Zhou, Lu, & Fu, 2014)。

インフルエンザ、ポリオウイルス、麻疹、おたふくかぜ、風疹、HIV、SARS-CoVおよびSARS-CoV-2を含む多数のウイルスが脳内で検出されている（Cai et al 2020；Sarrrazin、Hezode、Zeuzem、＆Pawlotsky、2012）。

炎症は、髄膜、脳、脊髄などの中枢神経系内の様々な解剖学的位置で起こり得るか、または髄膜炎、脳炎、脊髄炎、または髄膜脳炎および脳脊髄炎のようなより重篤な状態をもたらす可能性のある複数の領域で同時に起こり得る。

脳細胞はグリア細胞およびニューロンの上で観察されたACE2受容体を発現しており、SARS-CoV-2の標的となりうることが文書化されている（Zhao et al 2016；Zhou et al 2020）。

最近の研究では、SARS-CoV-2のゲノム配列が以前のSARS-CoVウイルスと類似しており（Yu, 2020）、特にSARS-CoV受容体結合ドメインがSARS-CoV-2と構造的に同一であることが示された（Lu et al 2020）。これは、SARS-CoVとSARS-CoV-2が受容体ACE2を共有していることを示唆しており、これがSARS-CoVとSARS-CoV-2がヒトの脳内の同じ場所に侵入する理由である可能性がある。

これまでの実験では、SARS-CoVがマウスの嗅上皮周辺の鼻から脳に侵入し、神経細胞死を誘発することが示されている（Hamming et al 2004；Netland, Meyerholz, Moore, Cassell, & Perlman、2008）。

神経学的損傷は、SARS-CoVおよびMERS-CoV感染においても観察された（Arabi et al 2017；Desforges et al 2019）。24歳男性の脳MRIで観察されたSARS-CoV-2関連髄膜炎/脳炎の非常に最初の症例（Moriguchi et al 2020）は、右側脳室壁に沿った高強度と右中側頭葉と海馬の高強度信号シフトを明らかにし、SARS-CoV-2関連髄膜炎の可能性を示した。患者214人の分析では、214人中78人が重度の神経学的症状を呈していた（Mao et al 2020）。これらの患者は中枢神経系と末梢神経系の症状を示した。

他にも、疲労感、吐き気、下痢などの報告があり、消化器症状や神経症状である可能性があった（Li, Bai, Bai, & Hashikawa, 2020; Mao et al. CTスキャンとMRIを実施した結果、SARS-CoV-2と診断された患者から、SARS-CoV-2感染が原因であることがまだ示されていない異常なタイプの脳症が報告された(Poyiadji et al., 2020)。

SARS-CoV-2の微小侵襲能力は、肺や下気道の力学受容体や化学受容体から髄質心肺コアへのシナプス連結ルートの連結により、COVID-19患者の呼吸不全に一役買っている可能性がある（Li, Bai, et al. 拡大する証拠は、コロナウイルスが、侵入の主要な器官、例えば呼吸器系に拘束されるだけでなく、同様に中枢感覚系および生殖管に侵入し得ることを示している。

中枢神経系は、COVID-19の罹患率および死亡率に大きな役割を果たしている可能性がある。中枢神経系は、精子形成の発症および内分泌制御において重要な役割を果たしている。視床下部-下垂体-性腺軸は、思春期の成長と生殖において重要な役割を果たしている。

ゴナドトロピンホルモン（GnRH）を放出する神経細胞は、GnRHを分泌し、その脈動的な放出はゴナドトロピンの合成と放出に重要であり、その調節障害は不妊症をもたらす（Singh, Agrawal, Verma, & Singh, 2017）。

視床下部からのGnRHの制御された脈動的な放出は、卵胞刺激ホルモン（FSH）と下垂体黄体化ホルモン（LH）の放出を活性化する。GnRHが低下すると、FSHやLHの分泌が低下し、セルトリ細胞やライディッヒ細胞の発育や機能が低下し、不妊症の原因となる。

また、GnRHのパルスの変化は、不妊に関係することが知られているエストラジオールやプロラクチンのレベルを乱す可能性がある。したがって、SARS-CoV-2は、精巣への直接的な影響とは別に、中枢神経系への影響により、間接的に生殖機能の発達や受胎可能性に影響を及ぼす可能性がある。

3.4 SARSコロナウイルスの前立腺への影響による生殖能力への影響

前立腺は、主要な精液成分の一つである前立腺液を分泌することが主な機能である男性生殖器である（Verze, Cai, & Lorenzetti, 2016）。また、前立腺の筋肉は、射精時にこの精液を尿道を通して押し出すのを助ける（Aaron, Franco, & Hayward, 2016; Verze et al. 前立腺から分泌される精液は、全体の精液量の約3分の1を占め、多数のタンパク質、カルシウム、およびクエン酸を含む（Lu et al 2020；Ricardo、2018）。

前立腺は、正常および健康な前立腺肥大症ではACE2を発現することが知られているため、SARS-CoV-2感染を受けやすく、その分泌物に影響を及ぼす可能性がある。呼吸器液にかかわらず、研究者らは患者の尿、唾液、結膜にSARS-CoV-2を効果的に認識した（Guan et al 2020；Xia, Tong, Liu, Shen, & Guo, 2020）。それは、ウイルスが異なる感染経路を有する可能性があることを示唆している。

上記の情報の全体から、呼吸器系、消化器系および泌尿生殖器系はすべてSARS-CoV-2の標的臓器であることが示唆される。したがって、COVID-19患者の精巣および前立腺もSARS-CoV-2に対して脆弱である。

最近の研究では、COVID-19患者の18例では、前立腺の媒介分泌にSARS-CoV-2が認められなかったことが報告されている（Quan et al 2020）。今のところ、実際に前立腺に影響があるかどうかを検証するための他の研究はない。

4 結論

以上のことから、SARS-CoV-2は複数の生殖器に影響を及ぼす可能性があり、生殖能力に影響を及ぼす可能性があると考えられる。

特に思春期を迎える幼児の場合、SARS-CoV-2感染は、精巣や前立腺の発育に影響を与えることに加えて、生殖機能の発達や精子形成を調節する神経内分泌軸にも影響を与えるため、性の発達や生殖能力に大きな影響を与える可能性がある。

成人男性では、ウイルス感染は精巣組織、特にセルトリ細胞に大きなダメージを与え、精子形成に障害を与える可能性がある。

精液サンプルを対象とした2つの研究のうち、1つはウイルスの存在を報告し、1つは否定しており、精液中にウイルスが存在するかどうかは疑問視されている。もし精液中にウイルスが存在するのであれば、その発生源を調べることは興味深いことである。

前立腺の分泌物はウイルス陰性であることが判明しているので、精巣を含む他の臓器からも精液中にウイルスが分泌されている可能性がある。

SARS-CoV-2感染の全体的な転帰には合併症が大きく影響するため、酸化ストレスやその他の不妊症の素因が著しい人は、SARS-CoV-2誘発性不妊症にさらに脆弱である。このような生命を脅かす感染症の下では、救命が大きな関心事であるが、回復した患者ではSARS-CoV-2の不妊への影響を研究することが可能である。

SARS-CoV-2の影響は長く持続し、造精が完了するまでに70～75日を要することから、SARS-CoV-2回復者は造精や受胎可能性への影響を研究する上で理想的な被験者であると考えられる。SARS-CoV-2と睾丸炎や不妊症との相関性を研究するためには、SARS-CoV-2を優先的に研究すべきであることを示唆している。

今後の不妊検査にSARS-CoV-2の感染歴を記載することは、これらの推測をより強固なものにすることにつながると考えられる。

COVID-19とヒトの精子細胞　不妊症と性感染の潜在的リスク

COVID-19 and human spermatozoa – potential risks for infertility and sexual transmission

onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/andr.12859

COVID-19 とヒト精子 – 不妊と性感染の潜在的リスク

JAMA Network Open誌に発表された最近の報告では、COVID-19患者の38の精液サンプルを解析したところ、6人（4人は感染の急性期、2人は回復期）がRT-PCRでウイルス陽性であったことが明らかになった1。

それにもかかわらず、このコロナウイルスが精巣に病態生理学的な影響を与える可能性が示唆されたのは、COVID-19の活性感染がテストステロンとLHの比率を劇的に減少させ、LH刺激に対するライディッヒ細胞の反応性に大きな影響を与えることを示唆する追加のデータがあったからである2。

精巣にダメージを与えて宿主を不妊に陥れる可能性のある病原性ウイルス（HIV、肝炎、おたふくかぜ、乳頭腫）が広範囲に存在することが知られていることを考えると、精巣の血液バリアはウイルスの侵入に対する防御機能をほとんど持たないことが知られているため、このような観察結果に驚くべきではない。

さらに、COVID-19ウイルスにそのコロナを与えるスパイクタンパク質は、ライディッヒ細胞、セルトリ細胞および生殖細胞を含む精巣内のいくつかの細胞型によって高度に発現されるACE2（アンジオテンシン変換酵素2）を標的とすることが知られている。

これらのことから、すでにいくつかの意見書が発表されており、COVID-19感染による精巣障害や不妊の可能性が指摘されている2-4が、一旦精巣を離れた男性生殖細胞が精巣上体や射精後に侵入する可能性もある。

 

本意見書では、この精巣後の感染経路に注目し、成熟した精子にはウイルスが結合し、融合し、ウイルスRNAをプロウイルスDNAに逆転写するために必要なすべてのメカニズムが備わっていることを初めて指摘したい。

精子のこの高度な感染性疾患の潜在的なベクターとして機能する可能性がある。これは昆虫でも起こる5 – なぜ私たちには起こらないのか？

ヒトの精子表面がACEを発現していることは長年知られている。実際、既存のプロテオミクスデータベース6-8やモノクローナル抗体を用いた精子表面の調査9では、これらの細胞が文字通りすべてのACEを保持していることが明らかになっている。

精巣は、不活性なデカペプチドホルモンであるアンジオテンシンIを活性なオクタペプチドであるアンジオテンシンIIに変換するACE1の精巣変異体を発現することが以前から知られている（図1）。精巣ACEは、ACE遺伝子の先祖代々の非重複型に相当し、複数の5’エクソンを欠き、明瞭なN末端を持つが、生化学的には体性ACE1と全く同じ機能を果たす10。

ヒト精子のプロテオームを参照すると、これらの細胞がアンジオテンシンIIのための2つの既知の受容体を持っていることも示されている。アンジオテンシンII 1型受容体（AT1R）と（アンジオテンシンII 2型受容体）（AT2R）である。

これらの細胞は、アンジオテンシンシグナル伝達経路をサポートするために必要なリガンド処理酵素と受容体の完全なレパートリーを持っているため、これらの経路が果たす生理的な役割やCOVID-19とどのように交差するかについての疑問が生じている（図1）。

ACE1はアンジオテンシン系の進化に先立って出現した非常に古いタンパク質である。その結果、アンジオテンシン処理以外の機能を持っている可能性が高い。

実際、精子はACE1の複数の役割の良い例である。この酵素はACE2とは全く独立しているが（ACE2はX染色体から転写されているのに対し、ACE2は17番染色体に位置している）、これらのペプチダーゼの間には、その一次アミノ酸配列の点でかなりの配列相同性（〜41%）がある。

そのような類似性にもかかわらず、COVID19はACE1の機能を妨害しないし、その結果、このウイルスへの感染の結果の一つは、アンジオテンシンに対するアンジオテンシンIIの利用可能性の増加を生成することである(1-7)。これは精子細胞生物学的には何を意味するのであろうか？

ACE1は、生存可能で機能的な精子の表面に最も多く発現しており、細胞の頸部と中間部に集中している11 。この酵素が完全に欠如している患者は受精できないため、ACE1の発現は精子の機能に重要であると考えられる12 。ACE1は、順番に、ジシンテグリンの安定化にリンクされている精巣発現遺伝子101（TEX101）の発現のために重要である。

13 アルツハイマー病AM3を欠いたマウスは、子宮-管接合部を交渉することができないとellucida帯に結合するために障害された能力を示す運動性精子を持っている。

興味深いことに、精子の輸送と卵子との相互作用を媒介するACE1の重要性は、必ずしもそのアンジオテンシン処理機能と関連しているのではなく、むしろ精子表面からのグリコシルホスファチジルイノシトール（GPI）に固定されたタンパク質の放出を触媒する能力と関連しているかもしれない14。

体細胞との類推により、ヒト精子に対するCOVID-19の攻撃は、アンジオテンシンIIの蓄積につながるACE2活性に影響を与えると予想される（図1）。

アンジオテンシンIIの局所的な利用可能性の増加は、好中球による精子の貪食を促進し、おそらく貪食過程で生成された活性酸素種（ROS）の局所的な利用可能性を増加させると予想される。

不思議なことに、AT1R はミトコンドリア型リボソーム上のデノボ翻訳の結果、成熟精子で活発に生成されると考えられる一握りのタンパク質の一つとして同定されており、この受容体は受精に至るまでの過程で重要な役割を果たしているはずであることを示唆している17。

アクロソーム反応の誘導には、AT1R アンタゴニストであるロサルタンがウシ精子におけるアクロソームエクソサイトーシスの誘導を阻害する能力に基づいて役割が示唆されている18。アンジオテンシン II はヒト精子においてもアクロソーム反応を刺激するので、COVID-19 感染の結果としてアンジオテンシン II の高レベルへの長期暴露は、我々の種では早期のアクロソームエキソサイトーシスと精子の老化につながる可能性がある19。

この反応性窒素ラジカルは、短期的にはアクロソーム反応を刺激し、酸化ストレスや老化を引き起こすと予想される21。

一方、AT2R 受容体は、ACE1 によって生成されたアンジオテンシン II に応答して精子の運動を制御するために重要であるように思われる22,23。

24 ACE2の重要性は、最近、ヒト精子のMAS受容体の発見によって強調されている。25 アンジオテンシン（1-7）によるMAS受容体の活性化は、順番にAKTのリン酸化につながる、PI3Kのリン酸化につながる、25 AKTがリン酸化されている間、そのようなアポトーシスレギュレータとして下流のリン酸化ターゲット、BCL2関連-agonistof-cell-death（Bアルツハイマー病）もリン酸化されている。

Bアルツハイマー病は14-3-3キーパータンパク質とヘテロ二量体を形成し、Bcl-2がBaxをトリガーとしたアポトーシスを抑制することで、精子を生存可能な運動状態に維持する（図1）。しかし、PI3Kの活性が阻害されると、AKTとその下流の標的は脱リン酸化され、それにより、急速な運動性の低下、ミトコンドリアの活性酸素の発生、細胞質でのカスパーゼの活性化、細胞表面へのアネキシンVの結合、細胞質の液胞化、酸化的DNA損傷などの特徴を持つ切断されたアポトーシスカスケードが開始される25。

このように、ACE2は精子の生物学において重要な役割を果たしており、PI3K/AKTのリン酸化を刺激することで、精子が内在性のアポトーシス経路に関与するのを積極的に防いでる（図1）。COVID-19結合との相互作用後のACE2の運命は複雑であり、細胞タイプに依存している。細胞がエンドサイトーシスが可能であれば、ACEはエンドサイトーシス小胞内に内在化する可能性がある。

しかし、精子は一般的に非エンドサイトーシスとみなされているので、ACE2のより可能性の高い運命は、アルツハイマー病AM17.26,27のような表面プロテアーゼの作用を介して、そのエクトドメインの切断（シェディング）である。

一方、膜融合を促進するためにウイルスによってリクルートされたプロテアーゼ、特にTMPRSS2（タイプII膜貫通型セリンプロテアーゼ）は、アミノ酸697から716でACE2を切断し、その結果、細胞表面から13 kDのACE2フラグメントが脱落し、ウイルスの侵入を促進することができる。

さらに、ヒト精子の表面上でACE2が処理されることで、これらの細胞が効果的にウイルスベクターとなり、COVID-19を集団内の他の個体に性感染させることができる可能性がある。

ウイルスとヒト精子との間の実際の融合は、S1／S2境界またはS2サブユニット内でウイルススパイクタンパク質（S）を切断し、それによってS2上のS1の構造的制約を取り除き、内膜融合ペプチドを放出するために、上述のプロテアーゼであるTMPRS2の存在を必要とする（図1）。

このプロテアーゼは、射精時に前立腺から精液中に放出されるプロスタソームに存在することが知られている。さらに、ヒト精子のプロテオームデータベースを詳しく調べると、これらの細胞には関連するプロテアーゼTMPRSS11BとTMPRSS127、およびFURIN,6が存在しており、これらはすべてコロナウイルスを含むウイルス感染のための活性化プロテアーゼとして機能していると考えられている。

これらの活性化プロテアーゼやACE2が精子の形質膜に存在することで、COVID-19ウイルスが細胞表面に結合し、最終的に融合することが期待される。

対照的に、卵母細胞にはTMPRSS2,33が完全に欠如しているように見えるため、女性の生殖細胞への感染の可能性は非常に低い。この文脈では、例えばジカウイルスの性感染の際に起こったように、精子は男性から女性の生殖管にウイルス感染を運ぶ能力を持っていることを強調しなければならない34。

精子はまた、エンベロープされたウイルスと融合する能力も証明されており35、ヒト免疫不全ウイルス1の場合のように、プロウイルスDNAを生成することができる逆転写酵素活性を持っている36。いざという時に備えて、入手すべき情報や検討すべき研究がある。

現時点では、精子動物におけるアンジオテンシンIIによるAT1RとAT2Rの相対的な活性化を調節する条件を知らないし、これらの特異的な受容体を活性化することによる生物学的帰結を完全に理解していない。

高いレベルの標的特異性を示すAT1R vs AT2R受容体アンタゴニストが現在入手可能であることを考えると、精子の精巣が精巣上皮から射精に至るまでの様々な段階で、COVID-19感染の結果として生じるアンジオテンシンIIの上昇の可能性をより深く理解するために、これらの化合物を利用することは時宜を得ているかもしれない38。

38 我々はまた、COVID-19が精子表面から予想されるACE2の放出をどの程度誘発するのか、またこの酵素の喪失が精子の老化と細胞死の割合の増加につながるのかどうかを評価する必要がある。

最も重要なことは、精巣上体の成熟と射精後の活性化のさまざまな段階で、このコロナウイルスと融合し、対応するDNAを作成するためにそのゲノムを逆転写する精子の能力を調査する必要がある。その後、受精時にウイルスRNAとプロウイルスDNAが卵子に放出されたときに何が起こるかは、特に、予想されるように、COVID-19後の患者が不妊の問題を解決するために生殖補助技術を要求するようになった場合には、対処しなければならない重要な問題である。

COVID-19については、明らかにまだ多くのことを学ばなければならない。COVID-19の登場は比較的最近のことであり、男性の生殖能力への影響や、この病気の性感染のベクターとして機能する精子の可能性を示す決定的なデータはまだない。

それにもかかわらず、精子細胞生物学におけるレニン-アンジオテンシンおよびTMPRSSファミリープロテアーゼの重要性は明らかであり、またこれらの細胞がウイルスと融合する能力も明らかであることから、少なくともその可能性を受け入れるべきであることが示唆されている。