2016 Fiscal Year Annual Research Report
動物の暑熱ストレス耐性向上のための包括的研究：生体と腸内細菌叢の統合制御
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15H04582
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
豊水 正昭 東北大学, 農学研究科, 教授 (80180199)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 彰 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (10233173)
陶山 佳久 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60282315)
喜久里 基 東北大学, 農学研究科, 准教授 (90613042)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ストレス制御 / タンパク質分解制御 / 免疫能制御 / 腸内細菌叢制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は暑熱負荷ニワトリにおける①生体応答（酸化ストレス・タンパク質分解・自然免疫）と腸内細菌叢の時系列応答を包括的に解明し②実践的飼料資材を合理的に設計することを目的とする。
本年度は①のうち、免疫担当臓器の一つである脾臓における暑熱応答の経時的変化、ならびに②の暑熱ストレス緩和の飼料資材候補である黒麹の有用性について検討した。その結果、33℃の慢性暑熱感作期間中において、ニワトリの脾臓では感作1日後においてTFG－βの遺伝子発現量が上昇し、それに伴い3日目でIL（インターロイキン）6が低下し、CD3＋のT細胞数が著しく低下し、それはその中に含まれるCD4＋細胞、CD8＋細胞の双方が減少することが原因であった。一方7日後においてはTFG－βの遺伝子発現量が低下し、それに伴いIL10が低下し、Bu1 positiveのB細胞が対照区と比べ低下した。暑熱初期後のT細胞の低下後の回復期（暑熱3～5日目）においては、糖の取り込みを代償的に担っていると考えられるGLUT２の発現は高く維持されているにもかかわらず解糖系の律速酵素の一つであるフォスフォフルクトキナーゼ活性は低下していることから、ペントースリン酸化回路が賦活化されていると予想されβ酸化関連遺伝子HADHの発現上昇によりATPは供給されていると考えられた。このように免疫担当臓器における代謝の変動は暑熱後に安定化に向けた振動を伴っていた。
さらに肉用鶏への黒麹給与の腸管の形態やその組織の酸化ストレスに対する影響を調べたところ、消化吸収能の指標と考えられる絨毛高：陰窩深比は回腸において黒麹区で有意に増加した。またカルボニル化タンパク質含量は回腸では黒麹区で有意に低下した。なお、浅胸筋重量は黒麹区で有意に増加しており、これには腸管の酸化ストレス軽減、さらにそれに伴う腸管の組織状態の改善による消化吸収能の向上が関係している可能性が考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
暑熱感作早期段階では、体温上昇とともに摂食量の低下やパンティング、腸内環境の変動、エンドトキシン流入など、胸腺における免疫応答の変化をこれまで示してきているが、本年度の研究より、脾臓における免疫応答の変化、T細胞やB細胞の数変化しているなか、栄養代謝の変動が大きく揺らいでおり、恒常性の維持に多大なエネルギー要していることが予想された。腸内環境の改善を期待できる黒麹の有用性についても明らかに出来ており、暑熱ストレス制御に向けては、感作期間に応じた多様な最適制御資材を試験する必要があることが推察された。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究最終年度にあたるH29年度においては、ニワトリの暑熱ストレス抑止に向けた、実践的機能性飼料資材候補の組み合わせ効果を検証する。2週齢肉用鶏ブロイラーに候補物質を添加した飼料をあらかじめ1週間給与した後、34℃（湿度60％RH）で21日間暑熱曝露する。曝露期間中も機能性物質を給与し、暑熱ストレス軽減および生産性向上のための飼養実験を行う。最終日に、ニワトリを放血屠殺し、血液、各種主要組織・消化管内容物を迅速に採取・凍結保存する。前年度と同様に、酸化ストレス・筋タンパク質分解・免疫応答および血中内毒素、ならびに腸内細菌叢を網羅的に調べ、その結果を統合的に解析することで暑熱ストレス抑止を可能とする最適な実用機能性飼料を考案する。なお、前年度のスクリーニング試験によって選抜された飼料資材候補で、暑熱ストレスの改善が実現できなかった場合は、すでに暑熱ストレス抑制効果がある程度実証されている電解水素水の給水やトレハロースを併用することも視野に入れて、これまでの改善効果を超える新規飼料配合設計を提示する。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Oleuropein induces mitochondrial biogenesis and decreases reactive oxygen species generation in cultured avian muscle cells, possibly via an up-regulation of peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α2016
Author(s)
Kikusato, M., Muroi, M., Uwabe, Y., Furukawa,K., and Toyomizu, M.
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Journal Title
Animal Science Journal
Volume: 87
Pages: 1371-1378
DOI
Peer Reviewed
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