| 研究課題/領域番号 |
17K08040
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
佐藤 幹 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (20250730)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 乳牛 / 抗酸化 / トレハロース |
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| 研究実績の概要 |
乳牛の酸化ストレスは、生産性の低下や周産期疾病の要因となるだけでなく、乳質、特に酸化臭を引き起こす原因となり、酪農産業における大きな問題となっている。申請者らは、この問題の解決には乳牛用配合飼料にトレハロースを添加することが有効であることを証明し、特許取得および酪農現場ですでに実用化されている。本研究では、なぜトレハロースが抗酸化活性を持つのかを明らかにすることを試みる研究である。初年度の本年度は、ルーメン微生物の観点から以下の2つを明らかにした。
①トレハロース給与牛の抗酸化能改善作用はルーメン微生物に依存する：トレハロースは、ルーメン内で微生物により急速に分解される。よって、トレハロースを給与した牛のルーメン微生物が抗酸化能改善作用を引き起こしているとの仮説を立てた。そこで、トレハロース給与牛のトレハロースを摂取した乳牛のルーメン液を、トレハロースを摂取していない乳牛へ経口投与して、乳中抗酸化活性を測定したところ、経口投与していない牛の乳中抗酸化活性が上昇した。次に、トレハロース給与牛泌乳牛のルーメン微生物数、細菌叢およびSOD活性に及ぼす影響について比較検討したところ、トレハロース給与牛と非給与牛の間に大きな差異はなく、ルーメンプロトゾア数がトレハロース給与牛で増加していた。よって、トレハロースの抗酸化能改善作用にはルーメンプロトゾアが関与していることが示唆された。
②プロトゾア存在牛と非存在牛へのトレハロース給与：プロトゾア存在牛と非存在牛を作成し、トレハロースを給与した。血漿中の抗酸化能は、プロトゾア存在牛では改善されたが、プロトゾア非存在牛では大きな改善は認められなかった。よって、ルーメンプロトゾアが抗酸化活性を発現する主体であることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度はルーメン微生物からトレハロースの抗酸化改善作用メカニズムを明らかにすることを試み、ルーメン微生物の細菌叢だけでなく、それを他の牛に経口投与することにより、in vivoにおける抗酸化発現作用を観察することができた。さらには、ルーメンプロトゾア数がトレハロース給与により増加することに着目し、プロトゾア存在牛と非存在牛を作成し、ルーメンプロトゾアが抗酸化発現に大きく関与していることを明示できた。この結果は、これまでの抗酸化物質にはないユニークな抗酸化発現メカニズムである。
本研究の成果は、現在、論文にまとめているところであり、学会発表も予定している。すなわち、初年度であるため公表における成果は現在でていないものの、研究は当初の計画通りに進行している。なお、平成30年6月には成果が論文として公表される予定である。
平成30年度は、ミルクと血清の分画を行う生化学的手法を用いて、抗酸化活性の本体を探る試験を予定している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、事業計画に沿って以下の試験を行い、トレハロース給与牛の抗酸化発現メカニズムの本体に迫る。
・トレハロース給与牛のミルクを分画し抗酸化活性を持つ因子を探索するトレハロース給与牛から採取したミルクと対照牛から採取したミルクを脂質画分、タンパク質画分、それ以外の画分で分画し、水溶性の抗酸化活性の指標となるDPPHラジカル消去活性を用いて、ミルク中の抗酸化活性を発現する因子を探索する。
・乳腺細胞にトレハロース給与牛の血清およびその分画したものを添加して、同定した因子が増加するかを検索する。
・トレハロース給与牛の血清におけるメタボローム解析あるいはプロテオーム解析を行い、トレハロース給与牛で特異的に認められる血清因子を同定する。同定された血清因子を乳腺細胞に添加し、抗酸化能発現因子が増加するかを確認する。
・血清因子がルーメン微生物由来であることをin vitro培養系で証明する。血清で検出された因子がルーメン微生物由来であることを、in vitro微生物培養の培養液にトレハロースを添加して証明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度の研究成果を旅費として学会で発表予定であったが、論文公表を優先させたため、使用しなかった。次年度に学会発表とトレハロースを給与している一般牧場の調査およびサンプリングを行うことを予定しており、それに使用する。また、生化学的手法を多く用いる次年度には消耗品等が多く必要となり、計画通りに使用する予定である。備品として購入した全自動セルカウンターはプロトゾア数の測定などに有効に使用されている。
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