放牧飼養で増強する筋線維内脂肪滴蓄積機構の解明

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07708
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 小笠原 英毅 北里大学, 獣医学部, 助教 (30535472)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 脂肪滴含有筋線維 / 放牧 / 自給飼料 / 筋線維型 / 赤身牛肉 / 日本短角種 / 組織・細胞

研究実績の概要

本研究は放牧飼養により増加する脂肪滴含有筋線維の脂肪滴蓄積機構に焦点をあて、骨格筋形成機構（赤肉産生機構）の詳細を明らかにすることを目的とした。日本短角種去勢雄を用いて､試験区を育成期（10~20ヶ月齢）の牛群で設定し、放牧期の5月末から10月末まで放牧区と舎飼区に分け、実験を計画した。給与飼料は放牧区は放牧草、舎飼区は毎朝、放牧草を刈り取り、飽食給与とした。本試験の基礎的情報の収集のため、放牧区および舎飼区の増体および血液性状（T-CHO、NEFA、Glu、CPK）を解析した。また、放牧開始前（5月）、放牧中期（8月）、放牧終期（10月）に肝臓および大腿二頭筋を採取し､脂肪酸代謝の律速酵素､CPT1a mRNAの発現変動を解析した。大腿二頭筋においては筋線維型（Ⅰ型、ⅠD型、ⅡA型、ⅡB型）構成割合を組織化学的に解析した。さらに組織中TG含量の変動を解析した。
試験期間中（5月～10月末）の放牧区および舎飼区の日増体量はそれぞれ0.72±0.1､0.96±0.2kgで､舎飼区で高い傾向にあった。血中成分では両区に全ての項目で顕著な差はなかった。放牧開始前、中期、終期で大腿二頭筋の筋線維型構成割合を算出したところ、舎飼区では脂肪酸代謝を主とするⅠおよびⅠD型（脂肪滴蓄積筋線維）が増加せず、放牧区では期間依存的に増加した。また、脂肪酸代謝に関わるCD36およびCPT1a mRNA発現では、肝臓で両区とも変動がないまたは減少傾向にあり、大腿二頭筋では放牧区のみ期間依存的に増加傾向にあった。組織中TG含量の変動も同様な結果であった。
以上より、育成期の日本短角種において放牧飼養で脂肪滴を蓄積する筋線維が増加することが明らかとなった。これらの成果は自給粗飼料のみで生産される赤身牛肉の持続的生産向上を達成する上できわめて重要であり、循環型畜産研究分野に新たな情報を提供する。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究の具体的目的である日本短角種骨格筋組織における放牧飼養時の骨格筋細胞における筋形成因子（myostatin、MyoD、myogenin、Myf5）の作用機序とそれら因子が筋線維内脂肪滴蓄積機構に与える影響に関して、筋形成因子の詳細な発現解析は行っていない。しかしながら、筋線維構成割合の変動や脂肪酸代謝関連の解析の基礎的実験は終了した。また、育成期の試験牛の筋組織のサンプリングは終了しており、解析するのみとなっている。さらに予備的実験として、放牧飼養および舎飼飼養の培養骨格筋組織を採取しており、採取条件の違いが筋分化能に与える影響を解析することで放牧飼養が赤身肉形成過程に与える影響も明らかにできる。試薬などは準備しており、予算の都合上、肥育期の試験牛のサンプリング後（28年度予定）、まとめて筋形成因子の発現解析を行う。細胞採取も終了しており、詳細な解析を行うのみであることから②の評価とした。

今後の研究の推進方策

28年度は、肥育期（20～30ヶ月齢）の牛群を放牧期である5月末から10月末まで放牧区と舎飼区に分け、以下の実験を行う。
1）家畜飼養学的解析に基づき、放牧期ならびに舎飼期の採食量を調査すると共に、草地における植生調査、給与飼料成分を解析する。2）放牧期ならびに舎飼期の自給粗飼料肥育牛の一般血液成分（Glu、NEFA、T-CHO、TG、CPK）を解析すると共に、放牧開始前、放牧中期、放牧終期、舎飼期で供試牛の肝臓と大腿二頭筋からバイオプシーを行い、肝臓では脂肪酸代謝関連因子、筋組織では筋線維型構成割合と脂肪滴含有筋線維の割合を解析する。3)筋サンプルから筋形成因子（myostatin、MyoD、myogenin、Myf5）、ミオスタチンレセプターであるActRⅡB、脂肪酸トランスポーターであるCD36、グルコーストランスポーターであるGLUT1および4の発現様式を免疫組織細胞学的および分子生物学的手法で解析する。4)培養筋芽細胞を用いて、筋分化過程における筋形成因子の発現変動と脂肪滴蓄積機構を解析する。
上記因子のクロストークを解析することで、放牧飼養における骨格筋形成因子の作用機序ならびに筋線維内脂肪滴蓄積機構を明らかにする。昨年度同様の試験であること、培養筋芽細胞は作製済みがあることから、本研究は問題なく遂行可能である。

次年度使用額が生じた理由

筋分化関連因子の変動を28年度（肥育期）とまとめて解析するため、これに関わるタンパク質実験および遺伝子実験試薬の購入を次年度とした。

次年度使用額の使用計画

27（育成期）および28年度（肥育期）の肉用牛から採取したサンプルを用いて、筋分化関連因子（myostatin,Myf5,MRF4,myogenin,MyoD）の発現解析を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Serotonin improves high fat diet induced obesity in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H.†, Nakano T.†, Saito R.†, Akasaka D., Saito K., Ogasawara H., Minashima T., Miyazawa K., Kanaya T., Takakura I., Inoue N., Ikeda I., Chen X., Miyake M., Kitazawa H., Shirakawa H., Sato K., Tahara K., Nagasawa Y., Rose M.T., Ohwada S., Watanabe K., Aso H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0147143
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0147143
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 有機管理実践牧場における植生と牛の採食行動の関係（第2報）～夏季における肉用牛の採食行動～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木由美子・小笠原英毅・梅村和弘・田中勝千・寳示戸雅之・皆川秀夫
  • 雑誌名: 農業食料工学会東北支部報 巻: 62 ページ: 41-44
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Grazing Affects Exosomal Circulating MicroRNAs in Cattle (2015)
  • 著者名/発表者名: Susumu Muroya, Hideki Ogasawara, Masayuki Hojito
  • 雑誌名: PLOS one 巻: 10 ページ: e0136475
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136475
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grazing-induced changes in muscle microRNA-206 and -208b expression in association with myogenic gene expression in cattle (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Horikawa, Hideki Ogasawara, Kaito Okada, Misato Kobayashi, Susumu Muroya and Masayuki Hojito
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 86 ページ: 952-960
  • DOI: 10.1111/asj.12381
  • 査読あり
• [学会発表] 放牧飼養した肉用牛の皮下脂肪厚抑制機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原英毅・森井崇光・高橋辰行・鈴木由美子・畔柳正・寳示戸雅之
  • 学会等名: 日本畜産学会121回大会
  • 発表場所: 日本獣医生命科学大学（東京都）
  • 年月日: 2016-03-28 – 2016-03-28
• [学会発表] 放牧と自給飼料100%で生産する北里八雲牛～生産・販売・地域普及～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原英毅
  • 学会等名: 第６回無畜舎・周年放牧技術セミナー
  • 発表場所: 東海大学（熊本県）
  • 年月日: 2016-02-13 – 2016-02-16
  • 招待講演
• [学会発表] 北海道における赤身牛肉生産～放牧と自給飼料のみで生産する北里八雲牛～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原英毅
  • 学会等名: 北海道畜産草地学会ワークショップ
  • 発表場所: 酪農学園大学（北海道）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 有機管理で生産された肉用牛における出荷時期の違いが牛肉の栄養成分と筋線維型構成に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原英毅・森井崇光・鈴木由美子・畔柳正・寳示戸雅之
  • 学会等名: 日本畜産学会第120回大会
  • 発表場所: 酪農学園大学（北海道）
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
• [学会発表] 北里八雲牛は地方活性化の起爆剤となり得るか (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原英毅
  • 学会等名: 日本産肉研究会第16回大会
  • 発表場所: 酪農学園大学（北海道）
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] ウシ血中を循環するマイクロRNAは放牧によって変動する (2015)
  • 著者名/発表者名: 室谷進・小笠原英毅・寳示戸雅之
  • 学会等名: 日本畜産学会第120回大会
  • 発表場所: 酪農学園大学（北海道）
  • 年月日: 2015-09-11 – 2015-09-11