The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

総COMMENSAL GUT MICROBIOTA AND SWINE PRODUCTIVITY

説

常在腸管微生物と養豚生産
塚原隆充 1 †1

井上亮2

株式会社栄養・病理学研究所〒 610-0231

2

京都府綴喜郡宇治田原町立川古池谷 7-2

摂南大学農学部〒 573-0101

大阪府枚方市長尾峠町 45-1†

責任著者：塚原隆充
TEL: 0774-99-7331
FAX: 0774-99-7332
E-mail: tsukahara@kyoto-inp.co.jp［要

約］

菌叢網羅解析技術の発達により、常在腸管微生物、とくに常在腸内細菌叢（CGM）が健康や生産成績と関係することが明らかになってきた。本稿では、ブタ CGM の特徴について言及すると共に、とくに繁殖母豚の CGM と生産成績の関係性について詳述した。ブタ CGM は、他の単胃雑食動物と比較す
ると単胃草食動物並みに多様で且つ近似しており、繊維分解菌も存在した。CGM は個体毎に固有であることは知られているが、さらに大きくは農場毎でも固有であることが示唆され、農場固有の CGM によって生産成績が左右される可能性について言及した。農場 CGM が固有となる原因は、飼料、飼育環
境、薬剤（とくに抗菌剤）、ストレスなどが考えられ、さらには疾病罹患によっても変動する。疾病については、腸管感染症のみならず、慢性的な呼吸器感染症でも CGM は影響を受けることが知られている。疾患の治療又は予防を目的として投与する抗菌剤は細菌に直接影響を及ぼす薬剤であるため、病原菌のみならず、CGM も影響を受ける。1 回の筋肉注射による投与でも、少なくとも 14 日間は CGM への影響は持続しており、元の菌叢へは容易に戻らない。CGM を改善もしくは維持する素材として、生菌剤やプレバイオティクスなどが知られている。生菌剤のひとつであるバチルス系生菌剤を事前に給与しておくことで抗菌剤投与後の CGM の変化を緩和させる結果も得られている。本分野の研究は端緒についたばかりであるため、今後更なるデータの蓄積が望まれる。
キーワード：常在腸内細菌叢、養豚生産、菌叢網羅解析技術、抗菌剤

ギー、非アルコール性肝炎など腸管から離れた

1．緒論

慢性疾患をも腸内細菌が関与している可能性が近年発達した菌叢網羅解析技術によって、と高まってきている［22］。我々の研究グループ

くにヒトにおいて腸内細菌と様々な疾患が密接でも、小児の食物アレルギー［7］といった消に関係していることが判ってきた。炎症性腸疾化管と密接に関連する疾患のみならず、一見腸患（IBD）など古くから腸内細菌の関与が指摘

内細菌とは関係しないと思われる自閉症スペクされてきた慢性疾患に加え、糖尿病、アレルトラム［6］についても関連を指摘してきた。
この様に、生体の健康と常在の腸管微生物は密接に関連していることが窺える。

受理：2020年10月15日－ 105 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

常在腸管微生物と養豚生産

家畜生産において「腸管微生物」といえば、の雑食性の哺乳類と比較して、草食哺乳類並み

サルモネラやウェルシュ菌など腸管侵入因子やに腸内細菌叢が多様であり且つ近似しており、毒素などの病原因子を保有する細菌を真っ先に

また腸内には繊維分解菌が存在し、実際に繊維想起し、これら病原細菌の、腸管からの排除もを分解してエネルギー源にしうることが判る。

しくは劣勢化を企図して様々な衛生管理戦略を

また余談であるが、ブタは系統間で腸内細菌立ててきた。一方で、家畜の常在腸管微生物も叢が異なることが示唆されている［35］。同じ

ヒトと同様に健康（＝生産成績）に寄与すると場所、同じ飼料で飼養されているにも関わらず、考えられ、例えばこれまでに腸管における乳酸

ブタの系統（デュロック、ヨークシャー、ラン菌の優勢化や大腸菌の劣勢化が生産性向上の指ドレース、ハンプシャー）間で腸内細菌叢が顕標として多くの学術雑誌で報告されてきた著に異なっていた。この時、遺伝的背景が比較（reviewed in［10］）。近年では畜産分野でも上的近しいランドレース種とヨークシャー種は腸記菌叢網羅解析技術が活用されるようになり、内細菌叢も比較的近しいことから、Xiao らは乳酸菌など特定の細菌を対象とする研究から、腸内細菌叢の差は系統間の腸機能差に起因して腸内に常在する比較的マイナーな菌群にもスいるとの推測を立てている。

ポットを当てて生産成績との関係を検討するこ

3．育成・繁殖成績と常在腸内細菌叢との関係とが可能になった。この技術を応用し、2017−個体間の比較−

年 以 降 に は 肉 豚 の 育 成 成 績（growth
performance）が常在腸管内細菌と関係すると

第 1 節でも述べたとおり、2017 年以降、肉いう報告が複数の研究者から報告されるように豚の発育と常在腸内細菌叢は関係するという結なった［14, 20, 27, 37］。

果が複数の研究グループから報告されるように

本稿では、菌叢網羅解析を通してわかってきなった［14, 20, 27, 37］。また、本年には繁殖

た、ブタとくに繁殖母豚の常在腸内細菌叢と生母豚の生産成績と常在腸内細菌叢が関連すると

産成績の関係性について詳述する。なお、本稿いう報告も認められている［23, 36］。これらのでは「常在腸管微生物」の中でもとくに研究が研究は全て、単一農場内での肉豚の成長差や繁進んでいる「常在腸内細菌叢」について論述す

殖母豚の成績差と常在腸内細菌叢の関係についることを予め断っておく。

て検討した例である。これらの研究は、ブタの生産成績と常在腸内細菌叢が関係していること

2．ブタ常在腸内細菌叢の特徴を示す貴重な研究である一方で、通常、コマー

まず初めに、ブタの常在腸内細菌叢の特徴に

シャルベースの養豚場ではブタの飼養管理は個ついて記述したい。筆者らが 7 種の単胃雑食又体では行わず、豚房もしくは豚舎・農場単位では草食哺乳類の腸内細菌叢を菌叢網羅解析技術行っているため、これらの研究成果が養豚経営を用いて比較したところ［11］、ブタ（成豚）にダイレクトに関わってくる情報であるとは言は他の単胃雑食哺乳類と異なり、腸内細菌の多い難い。筆者らはこの点に着目し、「個体では様性（Chao1 指数）が草食哺乳類並みに高く、なく、農場毎に固有の腸内細菌叢が存在するの

また腸内細菌叢が草食哺乳類に近似した（図か」と、「農場固有の腸内細菌叢と生産成績は1）。ブタに特徴的な菌属を他の哺乳類と比較し関係するのか」を重点的に検討した。

た と こ ろ、 草 食 哺 乳 類 に 多 く 見 ら れ る

4．育成・繁殖成績と常在腸内細菌叢との関係

Fibrobacter 属や Treponema 属などの繊維分解菌の占有率が高値を示していた。また、Niu らは、−農場間の比較−（Sutai pig という特殊な系統であり、また飼養

筆者らは、全国 18 農場の妊娠期母豚各 10 頭

条件も特殊という条件下であるが）肉豚の粗繊の糞便を採取し、腸内細菌叢網羅解析を実施し維消化率は 60 日齢から漸次増加し、150 日齢たところ［33］、養豚場間では腸内細菌叢が特では 63% にもおよび、その傾向は繁殖母豚も徴的であった一方で、農場内での菌叢の変化は

同 様（61%） で あ っ た と 報 告 し て い る［17,比較的少なかった（please see Supplementary18］。以上のことから、ブタの腸内細菌叢は他

Figure S3 in www.mdpi.com/2076-2607/－ 106 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

COMMENSAL GUT MICROBIOTA AND SWINE PRODUCTIVITY

1600

A

Chao1 index

1400
1200
1000
800
600
400
200
0

Pig

Horse

Elephant

Mouse

Human

Marmoset

0.6

Rat

B

0.4

0.2

-0.6

-0.4

-0.2

0

PC1 (26%)
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

図1

PC2 (23%)

ブタ腸内細菌の特徴（Kobayashi et al.［11］を改変）
Panel A: Chao1指数（菌叢の多様性を示す）、Panel B: 主座標分析結果（距離の近いプロットは菌叢が近似する）

図1

灰色丸、ブタ（n=20）；白三角、ウマ（n=5）；白四角、ゾウ（n=9）；黒三角、マウス（n=6）；黒菱形、ヒト（n=5）；黒四角、マーモセット（n=9）；黒丸、ラット（n=8）
8/10/1469/s1）。これらの結果から、農場毎に化していたのに対し、農場間の比較では変化は少なくとも繁殖母豚の常在腸内細菌叢は固有で認められなかった。また、報告間で類似した傾あることが示唆された。

向を示す菌属も認められるものの（例：高成績

2020 年になって、肉豚での農場間での育成

母豚では先述した繊維分解菌の 1 種である

成績差と腸内細菌叢について［34］、また筆者

Treponema 属占有率が高値化し、Streptococcus

らが、繁殖母豚の農場間での年間離乳頭数と腸属が低値化しているなど）、各研究間で逆の傾内細菌叢について［33］の関係性を報告した。

向を示す菌属もあった。現状ではまだ実施例が我々の結果と、農場内での繁殖母豚成績と腸内

少なく、また各研究間の生産成績の指標や糞便細菌叢の関連性を指摘した報告［23, 36］を比採取時期が異なっているため、厳密に研究間の較したところ（表 1）、農場内での比較では、

相同・相異を検討することは困難であるものの、菌の多様性（Chao1 指数）が低成績母豚で高値

その中で同様の傾向を示す菌群が認められたこ－ 107 －

［33］H>L: Treponema, Ruminococcus, Collinsella, Fibrobacter, Phascolarctobacterium, Butyricicoccus, Sphaerochaeta

常在腸内細菌叢と生産成績の関係性は端緒についたばかりであるが、今後筆者らを含め更に多くの研究が今後報告され、生産成績とより密接に関係する腸内細菌の一群が判明するであろうことが予想される。
5．常在腸内細菌叢に変化を与える要因
ブタの常在腸内細菌叢は、飼料、飼育環境、
薬剤（とくに抗菌剤）、ストレスなど様々な要因で変化することが知られている［8］。また当然のことながら疾病罹患によっても腸内細菌叢

L>H: Streptococcus, CF231, Parabacteroides, Campylobacter［23］
LPC>HPC: Escherichia, Streptococcus, Ruminococcus, Oscillibacter, Phascolactobacterium, Coprococcus

HPC>LPC: Treponema, Prevotella, Bacteroides, Sphaerochaeta, Parabacteroides［36］
AES>ES: Prevotella, Bacteroides

は影響を受ける。これらの要因が複雑に影響し合って農場固有の腸内細菌叢が形作られていると考えられる。農場固有の菌叢は、飼料組成の大幅な変更、新たな疾病の浸潤とそれらの対策としての薬剤投与、などで影響を受け、月から年単位で緩やかに変化していくと考えられる。
疾病に関しては、とくに腸内感染症では下痢が発症することが多いため、細菌感染症［29］、
ウイルス感染症［25］に拘わらず顕著に腸内細菌叢は変動する。さらには、慢性の呼吸器疾患（PRRSV）やサーコウイルス 2 型（PCV2）感変化無し

LPC>HPC

染でも腸内細菌叢は大きな影響を受けうる［9,16］。疾病罹患は生体にとっては最も重篤なス

妊娠安定期

分娩前3日

各農場で

飼料設計異なるる症状の重篤化は、常在の腸内細菌叢に因って左右されるという報告もある［19］。
主に細菌感染症に対する予防や治療を目的として、養豚現場では抗菌剤を投与する。抗菌剤

L群：年平均離乳頭数19頭

H群：年平均離乳頭数28頭

い［10］。 ま た、PRRSV 及 び PCV2 感 染 に よは病原菌に対して殺菌的もしくは静菌的に働く一方で、当然のことながら常在腸内細菌叢へも大きな影響を及ぼす［8］。
6．抗菌剤使用が常在腸内細菌叢へ及ぼす影響
Zeineldin らは、8 週齢の肉豚へ結晶性遊離酸

3〜6産

LW or WL系

全国に渉る

トレスであるという考え方をすれば理解しやす

セフチオフル製剤、セフチオフル塩酸塩製剤、オキシテトラサイクリン製剤、ペニシリン G
プロカイン塩、又はツラスロマイシン製剤を推

18農場

同一飼料
LPC: 低産仔数 （≤7頭）

HPC: 高産仔数 （≥15頭）

LW系

3〜6産
の1農場

湖南省

AES>ES （有意差無） ES>AES: Oscillibacter, Ruminiclostridium, Coprococcus, Phascolactobacterium

離乳時
同一飼料
ES: 正常発情周期（≤7日）

AES: 異常発情周期（≥14日）

3〜4産

WL系

とは興味深い。

であるブタ呼吸障害・繁殖障害症候群ウイルスの1農場

母豚300頭規模

種の多様性
糞便採取
飼料
試験群
系統・産歴
飼育環境

常在腸管微生物と養豚生産

奨用量で筋肉内へ 1 回注射し、各抗菌剤投与後ころ、どの抗菌剤でも投与後 14 日経過しても

日本国

共和国

中華人民

中華人民

共和国

の糞便中菌叢変化の推移を 14 日間追跡したと
実施国

表1

繁殖母豚を用いた常在腸内細菌叢と生産成績の関係性を検討した論文結果まとめ

群間に有意差があった代表的な菌属

引用元

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

元の腸内細菌叢には戻らなかったことを報告し－ 108 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

COMMENSAL GUT MICROBIOTA AND SWINE PRODUCTIVITYている［38］。抗菌剤投与による常在腸内細菌い。

叢へ影響については、筆者らも検討を行っておなお、腸内細菌叢が影響を受けた場合、重篤り、離乳期仔ブタへニューキノロン系抗菌剤をな場合には下痢などの臨床的な症状となって現

用法用量どおり筋肉へ注射し、その後の腸内細れることもある［2］。筆者らもブタへの抗菌剤

菌叢へ影響を菌叢網羅解析技術及びリアルタイ

投与による下痢発生はコハク酸や乳酸の異常蓄

ム PCR 法を用いて確認した［31］。その結果、積が一因であることを報告しており［32］、重ニューキノロン系抗菌剤投与でも常在の腸内細篤な例になると大腸粘膜の浮腫、びらん、炎症菌叢は顕著に影響を受けた（図 2）。また特筆性細胞浸潤など病理組織学的な異常も起こるすべきこととして、ニューキノロン系抗菌剤の［30］。

抗菌スペクトラムに入る常在大腸菌数が、投与7．健全な腸内細菌叢への改善と維持

後 1 〜 3 日では全例検出限界以下となったのに対し、投与後 5 日になると 4.5 × 106 個 /g をブタを用いた検討ではないが、自閉症スペク

記録し、一過性ではあるものの実に抗菌剤投与

トラム児へプレバイオティクスを給与すること前の 869 倍になった（図 3）。以上のように抗で腸内細菌叢を修飾でき、特定の臨床状態が改菌剤投与は確かに感染症に対する効果があるも善した［5］ことからも、農場固有の腸内細菌のの、投与後の腸内細菌叢へ少なからず影響を叢へ人為的に介入することで生産成績が改善す

及ぼし、ひいては農場固有の腸内細菌叢を歪める可能性は高い。

てしまう可能性があることに留意して使用した

これまでの数多くの研究報告からも判るよう

0.08

抗菌剤投与後
1日の菌叢

0.06

0.04

0.02

-0.15

-0.1

-0.05

0

PC1 (39%)
0

0.05

0.1

0.15

-0.02

抗菌剤投与後
7日の菌叢

-0.04

-0.06

-0.08

抗菌剤投与前の菌叢

PC2 (15%)
図2

ニューキノロン系抗菌剤投与による腸内細菌叢の変化（Tsukahara et al.［31］を改変）
主座標分析結果を表す。抗菌剤投与前の菌叢（白丸、n=3）が抗菌剤投与後、黒丸の位置へ移動する。抗菌剤投与後7日を経過しても（灰色四角）、投与前の菌叢へは戻らない。

図2－ 109 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

大腸菌数 (log cells/g)

常在腸管微生物と養豚生産

8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
<3.1
3.0

Pre

d1

d3

d5

d7

抗菌剤投与後日数
図3

ニューキノロン系抗菌剤投与による常在大腸菌数の変化（Tsukahara et al.［31］を改変）に、適切な資材給与によってブタの常在腸内細因みに、近年になって、ファーミキューテス

菌叢を修飾することが可能であり、生産成績が（Firmicutes） 門 と バ ク テ ロ イ デ テ ス

改善することが示唆されている。その代表とし（Bacteroidetes）門菌が肥満と関連することがて生菌剤［4, 21, 24］やプレバイオティクス・

報告され［12］、ファーミキューテス門とバク

食物繊維［13, 15］などがある。一方で、元のテロイデテス門の存在比（F/B 比）を算出す

腸内細菌叢が農場毎に固有であるため、これらることで肥満を推定するパラメータとなり得るの資材の給与効果は農場毎に差があり、普遍的ことが示された。この概念は早速畜産分野にもではない。また、これらの資材給与開始直後は応用され、成ブタの肥満型の方がやせ型よりも腸内細菌叢が安定しないため［28］、腸内細菌

F/B 比が高値を示す報告があった［3］。しか叢の安定を待って効果判定を行うべきである。

し最近になるとこの概念に反証を示す論文がヒとくに繁殖母豚では産仔の生産性で効果を判断

トで報告され［26］、またブタにおいても、少するため、数ヶ月〜年単位での給与が必要となくとも我々が実施した研究結果では、F/B

なってくる。この様な「使いにくさ」、「判定の比と生産性に相関は認められなかった。筆者は難しさ」から、これまで菌叢修飾資材の利用はこの概念を養豚分野に使用することには、まだ敬遠される傾向にあった。現在筆者らは、これ

まだ情報が不足しており、使用にはリスクが伴らの判定を簡便にすべく、検討を重ねている。

うと考えている。

図3

成果が得られ次第、順次公表していく予定であ

8．まとめるため、今後の発表をお待ち頂きたい。
最近筆者らは、ニューキノロン系抗菌剤投与

以上、本稿では①ブタの常在腸内細菌叢と生時の常在腸内細菌叢の変動を、バチルス系生菌

産性は関係する、②ブタの腸内細菌叢は農場毎

剤の事前給与で緩和できることを報告したに固有である、③常在腸内細菌叢は様々な要因［31］。さらには、上述した常在大腸菌数の一過で変化する、④「良い」腸内細菌叢の維持が安性の上昇も抑制することが可能であった（抗菌

定した養豚生産に重要である、の計 4 点につい

4

剤投与後 5 日で 3.3 × 10 個 /g）。そのメカニて論述した。疾病と異なり、常在腸内細菌叢のズムについては現状では不明であるが、バチル変化は目視で確認できず、現状では直接腸内細ス系生菌剤は芽胞形成が可能である［1］こと

菌叢を調べる以外には月単位、年単位での農場がひとつの要因と推測できる。このように、あ成績で判断するしかない。今後は、各農家でもる種の資材給与は抗菌剤投与時の常在腸内細菌

簡単に常在腸内細菌叢を調べ、経営に役立てる

叢変動にも対応が可能である。抗菌剤を投与す

システム構築が必要になってくるであろう。まる機会が多い離乳期ではとくに、バチルス系生

た、数年後の安定した養豚生産を実現するため菌剤は安定した結果を発揮する有力な素材の一にも、農場固有の常在腸内細菌叢にも留意するつであると考えられる。

ことを心がけたい。

－ 110 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

謝辞
本稿を取りまとめるに当たり、公益財団法人
京都産業 21「令和元年度次世代地域産業推進事業」の助成金を用いた。
引用文献［1］ Bernardeau M, Lehtinen MJ, Forssten SD, Nurminen
P. 2017. Importance of the gastrointestinal life cycleof Bacillus for probiotic functionality. J. Food Sci.
Technol. 54: 2570-2584.
［2］ Fekety R. 2001. Antibiotic-associated diarrhea. In:
Diarrheal Disease (Field M.ed.) pp. 293-317.
Elsevier Science, New York.
［3］ Guo X, Xia X, Tang R, Zhou J, Zhao H, Wang K.
2008. Development of a real-time PCR method for
Firmicutes and Bacteroidetes in faeces and its
application to quantify intestinal population of obese
and lean pigs. Lett. Appl. Microbiol. 47: 367–373.
［4］ Hayakawa T, Masuda T, Kurosawa D, Tsukahara T.
(2016) Dietary administration of probiotics to sows
and/or their neonates improves the reproductive
performance, incidence of postweaning diarrhea,
and histopathological parameters in the intestine ofweaned piglets. Anim. Sci. J. 87: 1501–1510.
［5］ Inoue R, Sakaue Y, Kawada Y, Tamaki R, Yasukawa
Z, Ozeki M, Ueba S, Sawai C, Nonomura K,
Tsukahara T, Naito Y. 2019. Dietary supplementation
with partially hydrolyzed guar gum helps improve
constipation and gut dysbiosis symptoms andbehavioral irritability in children with autism
spectrum disorder. J. Clin. Biochem. Nutr. 64: 217–
223.
［6］ Inoue R, Sakaue Y, Sawai C, Sawai T, Ozeki M,
R o m e r o - P é r e z G A , Ts u k a h a r a T. 2 0 1 6 . A
preliminary investigation on the relationshipbetween gut microbiota and gene expressions inperipheral mononuclear cells of infants with autism
spectrum disorders. Biosci. Biotechnol. Biochem.
80: 2450–2458.
［7］ Inoue R, Sawai T, Sawai C, Nakatani M, RomeroPérez GA, Ozeki M, Nonomura K, Tsukahara T.
2017. A preliminary study of gut dysbiosis inchildren with food allergy. Biosci. Biotechnol.
Biochem. 81: 2396–2399.
［8］ I sa a c so n R, K im H B. 2 0 1 2 . T h e in tes tina lmicrobiome of the pig. Anim. Health Res. Rev. 13:
100-109.
［9］ Jiang N, Liu H, Wang P, Huang J, Han H, Wang Q.
2019. Illumina MiSeq sequencing investigation of
microbiota in bronchoalveolar lavage fluid and

COMMENSAL GUT MICROBIOTA AND SWINE PRODUCTIVITY

cecum of the swine infected with PRRSV. Current
Microbiol. 76, 222–230.
［10］Knecht D, Cholewinska P, Jankowska-Makosa A,
Czyz K. 2020. Development of swine’s digestive
tract microbiota and its relation to production
indices—A review. Animals 10, 527.
［11］Kobayashi R, Nagaoka K, Nishimura N, Koike S,
Takahashi E, Niimi K, Murase H, Kinjo T,
Tsukahara T, Inoue R. 2020. Comparison of fecal
microbiota in seven monogastric mammals; twoherbivores and five omnivores. Anim. Sci. J. 91,
e13366.
［12］Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S, Gordon JI. 2006.
Human gut microbes associated with obesity. Nature
444, 1022–1023.
［13］Lindberg JE. 2014. Fiber effects in nutrition and gut
health in pigs. J. Anim. Sci. Biotechnol. 5: 15.
［14］McCormack UM, Curião T, Buzoianu SG, Prieto
ML, Ryan T, Varley P, Crispie F, Magowan E,
Metzler-Zebeli BU, Berry D, O’Sullivan O, Cotter
PD, Gardiner GE, Lawlora PG. 2017. Exploring a
possible link between the intestinal microbiota andfeed efficiency in pigs. Appl Environ Microbiol, 83,e00380-17.
［15］Montagne L, Pluske JR, Hampson DJ. 2003. A
review of interactions between dietary fibre and theintestinal mucosa, and their consequences ondigestive health in young non-ruminant animals.
Anim. Feed Sci. Technol. 108: 95–117.
［16］Niederwerder MC. 2017. Role of the microbiome inswine respiratory disease. Vet. Microbiol. 209, 97–
106.
［17］Niu Q, Li P, Hao S, Kim SW, Du T, Hua J, Huang R.
(2019) Characteristics of gut microbiota in sows andtheir relationship with apparent nutrient digestibility.
Int. J. Mol. Sci. 20, 870.
［18］Niu Q, Li P, Hao S, Zhang Y, Kim SW, Li H, Ma X,
Gao S, He L, Wu W, Huang X, Hua J, Zhou B,
Huang R. 2015. Dynamic distribution of the gut
microbiota and the relationship with apparent crudefiber digestibility and growth stages in pigs. Sci.
Rep. 5, 9938.
［19］Ober RA, Thissen JB, Jaing CJ, Cino-Ozuna AG,
Rowland RRR, Niederwerder MC. 2017. Increased
microbiome diversity at the time of infection isassociated with improved growth rates of pigs after
co-infection with porcine reproductive andrespiratory syndrome virus (PRRSV) and porcine
circovirus type 2 (PCV2). Vet Microbiol. 208, 203211.
［20］Oh JK, Chae JP, Pajarillo EAB, Kim SH, Kwak M-J,
Eun J-S, Chee SW, Whang K-Y, Kim S-H, Kang

－ 111 －

家畜感染症学会誌
9 巻 4 号 2020

常在腸管微生物と養豚生産

D-K. 2020. Association between the body weight ofgrowing pigs and the functional capacity of their gut
microbiota. Anim. Sci. J. 91: e13418.
［21］Ohashi Y, Ushida K. (2009). Health-beneficial
effects of probiotics: Its mode of action. Anim. Sci.
J. 80, 361–371.
［22］Sekirov I, Russell SL, Antunes LCM, Finlay BB.
2010. Gut microbiota in health and disease. Physiol.
Rev. 90: 859–904.
［23］Shao Y, Zhou J, Xiong X, Zou L, Kong X, Tan B,
Yin Y. 2020. Differences in gut microbial and serum
biochemical indices between sows with different
productive capacities during perinatal period. Front.
Microbiol. 10, 3047.
［24］Soccol CR, de Souza Vandenberghe LP, Spier MR,
Pedroni Medeiros AB, Yamaguishi CT, De Dea
Lindner J, Pandey A, Thomaz-Soccol V. 2010. The
potential of probiotics: A review. Food Technol.
Biotechnol. 48, 413–434.
［25］Song D, Peng Q, Chen Y, Zhou X, Zhang F, Li A,
Huang D, Wu Q, Ye Y, He H, Wang L, Tang Y. 2017.
Altered gut microbiota profiles in sows and neonatal
piglets associated with porcine epidemic diarrhea
virus infection. Sci Rep. 7: 17439.
［26］Takagi T, Naito Y, Inoue R, Kashiwagi S, Uchiyama
K, Mizushima K, Tsuchiya S, Dohi O, Yoshida N,
Kamada K, Ishikawa T, Handa O, Konishi H, Okuda
K, Tsujimoto Y, Ohnogi H, Itoh Y. 2018. Differencesin gut microbiota associated with age, sex, and stool
consistency in healthy Japanese subjects. J.
Gastroenterol. 54: 53–63.
［27］Tan Z, Wang Y, Yang T, Ao H, Chen S, Xing K,
Zhang F, Zhao X, Liu J, Wang C. 2018. Differencesin gut microbiota composition in finishing Landrace
pigs with low and high feed conversion ratios.
Antonie Van Leeuwenhoek, 111, 1673-1685.
［28］塚原隆充（2019）盲腸静脈血、門脈血、末梢血中濃度から予測する大腸内短鎖脂肪酸生産量
In: 腸内細菌―宿主のクロストークと食事要因、
pp97-119, 建帛社、東京［29］Tsukahara T, Inoue R, Nakanishi N, Nakayama K,
Matsubara N, Ushida K. 2007. Evaluation of the lowdose level of a heat-killed and dried cell preparationof Enterococcus faecalis to prevent porcine edema
disease using experimental infection model withenterotoxcemic Escherichia coli in weaning pigs. J.
Vet. Med. Sci. 69: 103-109.
［30］Tsukahara T, Iwasaki Y, Nakayama K, Ushida K.
2003. Microscopic structure of the large intestinal
mucosa in piglets during an antibiotic-associateddiarrhea. J. Vet. Med. Sci. 65: 301–306.
［31］Tsukahara T, Kimura Y, Inoue R, Iwata T. 2020.
Preliminary investigation of the use of dietary
supplementation with probiotic Bacillus subtilis
strain QST713 shows that it attenuates
antimicrobial-induced dysbiosis in weaned piglets.
Anim. Sci. J. in press.
［32］Ts u k a h a r a T, U s h i d a K . 2 0 0 2 . S u c c i n a t e
accumulation in pig large intestine during antibioticassociated diarrhea and the constitution of succinateproducing flora. J. Gen. Appl. Microbiol. 48: 143–
154.
［33］Uryu H, Tsukahara T, Ishikawa H, Oi M, Otake S,
Ya m a n e I , I n o u e R . 2 0 2 0 . C o m p a r i s o n o fproductivity and fecal microbiotas of sows incommercial farms. Microorganisms 8, 1469.
［34］Vigors S, O’Doherty JV, Sweeney T. 2020. Colonicmicrobiome profiles for improved feed efficiency
can be identified despite major effects of farm oforigin and contemporary group in pigs. Animal. inpress.
［35］Xiao Y, Li K, Xiang Y, Zhou W, Gui G, Yang H.
2017. The fecal microbiota composition of boar
Duroc, Yorkshire, Landrace and Hampshire pigs.
Asian-Australas J Anim Sci. 30:1456-1463.
［36］Xu K, Bai M, Liu H, Duan Y, Zhou X, Wu X, Liao P,
Li T, Yin Y. 2020. Gut microbiota and blood
metabolomics in weaning multiparous sows:
Associations with oestrous. J. Anim. Physiol. Anim.
Nutr. 104, 1155–1168.
［37］Yang H, Huang X, Fang S, He M, Zhao Y, Wu Z,
Yang M, Zhang Z, Chen C, Huang L. 2017.
Unraveling the fecal microbiota and metagenomic
functional capacity associated with feed efficiency inpigs. Front. Microbiol. 8, 1555.
［38］Zeineldin M, Aldridge B, Blair B, Kancer K, Lowe J.
2018. Impact of parenteral antimicrobialadministration on the structure and diversity of the
fecal microbiota of growing pigs. Microb.
Pathogenesis. 118, 220–229.

－ 112 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.9 No.4 2020

COMMENSAL GUT MICROBIOTA AND SWINE PRODUCTIVITY

Commensal gut microbiota and swine productivity
Takamitsu Tsukahara1†, Ryo Inoue2
1
2

Kyoto Institute of Nutrition & Pathology, Inc.; 7-2 Furuikedani, Tachikawa, Ujitawara-cho, Kyoto 610-0231
Setsunan University, Faculty of Agriculture, 45-1, Nagaotoge-cho, Hirakata, Osaka 573-0101【Abstract】
Development of meta-analyses of gut microbiota is revealing deep association of commensal gut microorganisms, particularly commensal gut microbiota (CGM) with health and/or productive performance of livestock.
In this review, we mention the characteristics of swine CGM, and consider the relationship between the
reproductive performance of sows and their CGM. CGM of swine and monogastric-herbivores is similar, sharing
some common features such as higher diversity and higher abundance of fiber-degrading bacterium. It is wellknown individual CGM is unique, but unique CGM of farm is also observed. We have found CGM of each farm
can link with sows’ productivity. CGM in each swine farm is modified by many factors such as feed, environment,chemical agent (particularly antimicrobials), stresses and pathogen infection. Not only gastrointestinal infection
but also chronic respiratory infection influences the swine CGM. Antimicrobial is usually used to treat and/or
prevent these infections. Antimicrobial treatment eliminates the pathogenic bacteria, but at the same time, it also
influences CGM. Even one-shot injection of antimicrobials endures the modification of CGM at least for 14 days;
CGM modification by antimicrobial treatment cannot be recovered easily to the original CGM. For improvement
or maintenance of CGM, probiotics and/or prebiotics are used frequently in swine industry. We have shown theadministration of Bacillus probiotics can attenuate the negative effect of antimicrobial treatment on CGM in
weaning piglets. The study in this field has just begun, we believe bright future of CGM research in this field.
Keywords: commensal gut microbiota, swine productivity, meta-analyses, antimicrobials－ 113 －