ルーメンから乳房までを考える – 微生物の影響は、反芻動物の生産成績に波及

この10年間、ヒトや動物の腸内マイクロバイオーム（微生物とその遺伝子群など）を解明するために、数多くの研究が行われてきました。消化管内のマイクロバイオータ（微生物群集）は、消化機能に重要な役割を担っています。しかしそれだけではなく、免疫や代謝・行動などの他の機能にも関与することが分かってきています。

ルーメン内で起こる事象は、広範囲に影響を与える可能性

ルーメン内で起こる事象の影響が、消化管機能や代謝状態、肝機能、免疫反応、乳房に波及する可能性があることは、理解が進んできた事実です。ルーメン内の混乱を端緒とするこの連鎖反応の結果は、例えば乳量や乳成分などの測定値に表れます。

このような事象の例としては、亜急性ルーメンアシドーシス (SARA) とそれによる悪影響などが挙げられます。

SARAの間にルーメン内で起こる微生物の変化

発酵しやすいでんぷんや糖類を多く含む飼料は、ルーメン微生物コミュニティの構成や多様性、そして機能を変化させ易いことが知られています。この変化は発酵プロファイルの変移をもたらし、SARAの特徴であるルーメンpHの低下を引き起こします。ルーメンpHが低い状態が長く続いた場合、繊維分解菌の活性と増殖が抑制されることによって、飼料摂取量や微生物代謝、飼料効率が低下する可能性があります (Villot et al., 2018)。

ルーメンから体の炎症まで : 細菌の役割

SARAが血中への無細胞リポ多糖(LPS)の多量放出を引き起こすことは、よく知られています (Plaizier et al., 2012)。 LPSはグラム陰性細菌の細胞壁を構成する成分であり、主に細菌が死滅した際に放出されます。この成分は、ルーメン壁での炎症反応を誘発します。ルーメンアシドーシスの原因となる飼料は、ルーメン内細菌の死滅を引き起こすとともに、分裂から死滅までの時間を速めるため、ルーメン内のLPSを著しく増加させることがあります。またSARAの間には、LPSだけでなくヒスタミンなどの他の炎症物質も、ルーメン内に放出される可能性があります。ヒスタミンは低pHに耐性のある細菌によって産生され(Garner et al., 2002) 、急性アシドーシス時に蓄積することがあります (Golder et al., 2013, 2014; Silberberg et al., 2013)。

配合飼料や穀物主体の飼料のような、急速な発酵が起こりやすい炭水化物飼料を多く給与した場合、動物のエネルギー源となる揮発性脂肪酸（VFAs）の産生が促されます。しかし急速発酵性の飼料炭水化物は、有害な乳酸の産生をも増加させ、乳酸をルーメンに蓄積させる可能性があります。ルーメン内で酸の蓄積量が多くなった場合、ルーメン壁が損傷し、絨毛のただれやルーメン壁の浸食が起こります。これは結果として、ルーメン壁の全体的な透過性の亢進につながります。

ルーメン壁の透過性が亢進した場合、LPSやヒスタミンなどの炎症物質が、ルーメンから血流に移行しやすくなります。これは全身性の炎症を誘発し (Kent-Dennis and Penner, 2021)、グルコースの要求量とエネルギーの需要を増加させる可能性があります。誘発された炎症は、乳成分の合成に必要不可欠な栄養素を浪費します(Dong et al., 2011)。 ヒスタミンは蹄の炎症を誘発することもあり、蹄葉炎の原因になります(Garner et al., 2002)。

まとめとしてSARAは、ルーメン内での複数の毒性物質の生成につながる可能性があります。このSARAの有害な影響は、ルーメン以外にも波及します。

乳房の健康や、乳成分に及ぶ影響

血流中の毒性物質の存在は、体の維持や乳成分の合成に利用できるエネルギーの減少につながります。それだけでなく、乳房の免疫反応や炎症にも影響を与えます。

LPSは、血流によって乳房にまで運ばれます (Dong et al., 2011, Zhang et al. 2016) 。そして乳腺に侵入し、局所的な免疫反応を引き起こします(Aditya et al., 2020)。この免疫反応は、乳頭の免疫防御を損なわせ、バリア機能を壊してしまう可能性があります(Dong et al. 2011)。これにより動物は細菌の侵入に曝される機会が増加し、乳房炎 のリスクが高まります。

乳房での炎症反応は、乳たんぱく質量の減少にも関係していることがわかっています (Zhang et al., 2016)。同様の知見は、ヒスタミンでも得られています (Chang et al., 2018)。さらにSARAは、ルーメンと下部消化管内のマイクロバイオータに影響を与えるだけでなく、乳中のマイクロバイオータの構成を変化させる可能性もあります(Zhang et al., 2015)。

結果としてSARAは、ルーメン内の混乱によって、体調維持と乳生産に悪影響を与える可能性があります。これは、SARAが微生物発酵を変化させ、ルーメンや全身の炎症や免疫反応に影響を及ぼすためです。

著者：ラレマンドアニマルニュートリション

フレデリック　チャウチェイラス–デュランド/Frédérique Chaucheyras-Durand, Ph.D

参考文献

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