Gastrointestinal microflora and growth in calf

推奨研究

子牛の消化管細菌叢と成長小池聡

北海道大学大学院農学研究院（〒060−8589

北海道札幌市北区北9条西9丁目）

T E L : 011−706−2812
FAX : 011−706−2814[はじめに]始める。この間、胃構造は草食性に適応するべ動物の消化管内には多種多様な細菌が生息

く急速に発達し（図１）、ルーメンの相対的発育し、ヒト大腸内細菌は500種以上にのぼると考（複胃に占めるルーメンの割合）は３ヶ月齢までえられている。これら消化管細菌は宿主の栄養、つづく。それに伴い細菌叢も大きく変化する（図免疫および生理機能の健全な働きに深く関わっ１）。子牛ルーメンには母獣との接触などによている。通常、消化管細菌叢は健全なバランスり出生直後から他種類の細菌が侵入する。ルーを保っているが、それが崩れると様々な疾病のメン内細菌数は出生後すみやかに増加し、最初要因となる。そのため、ヒトの消化管細菌に関の数日は連鎖球菌や大腸菌が最優占種となる。

する研究は多くの研究者が精力的に取り組んで生後２週間頃から乳酸菌群が増加し始め、３ヶおり、情報が蓄積している。一方、ウシに代表月頃に成牛と同じ程度の菌数になる。セルローされる反芻家畜においても成畜の第一胃（ルース分解菌は早い段階で出現し、ほ乳中の生後１メン）
内細菌叢の解析は数多く報告されており、週目で検出されるようになる。牧草を十分に摂少なくとも400種が複雑な生態系を形成してい取した子牛では生後３ヶ月でセルロース分解菌ると考えられる。このような複雑な菌叢が絶妙数は成牛と同程度になる。また生後２ヶ月程度なバランスで機能する事で効率の良い草食性栄で菌叢のバランスは安定し（図１）、概ね菌叢構養システムが構築されている。一方、反芻動物

成は成牛と同じになると考えられる。

は単胃動物に比べて成長に伴う消化管構造の発菌叢の変化は飼料分解に寄与するだけでな達が複雑であり、発育に伴うルーメン細菌叢のく、ルーメン乳頭の発達にも深く関わっている。

変化に関する報告は限られている。以下、これ粗飼料を摂取し始めるとルーメン壁が粗飼料にまでにわかっている知見をまとめた上で今後のより物理的刺激を受け、ルーメン乳頭の発達が展望について考えてみたい。

促される。しかし、物理的刺激だけでは不十分で、そこにルーメン細菌の主要発酵産物である[ルーメンの発達と細菌叢の変化]

揮発性脂肪酸（VFA）が存在することでより乳

子牛は生まれてから一週間ほど牛乳（代用乳）頭の発達は促進される。したがって、細菌叢がを与えてから徐々に固形飼料に切り替えて３ヶ粗飼料摂取に対応して変化することで、ルーメ月程度で離乳するのが一般的な飼養管理であン機能の発達が適切に促され、その後の健全なる。生後2週間ほどすると子牛は敷料の乾草を成長につながる。つまり、ルーメン細菌と反芻口にし始め、３ヶ月後には本格的に牧草を食べ動物は出生直後から共生関係にあり、ほ乳期か− 88 −Journal of Japanese Society for Clinical Infectious Diseasein Farm Animals Vol.4 No.3 2009

子牛の消化管細菌叢と成長

図１

生後日齢にともなう子牛のルーメン発達と細菌叢変化（左図：畜産図説より引用

右図：Minatoら、1992のデータをもとに作成）

ら離乳を経て牧草主体の飼料を食べ始めるまでし始め、ルーメンpHは低下する。多くのルーの間にいかにスムーズな細菌叢変化を促すかがメン細菌は低pHに耐性が無いため活性が落ち最終的な反芻家畜生産性において重要である。

るのに対し、デンプン分解性の乳酸菌である
Streptococcus bovisはpHの低下に影響を受けない。S. bovisのルーメン内での密度は通常１％[消化管細菌叢と疾病]
生後１ヶ月以内の子牛では大腸菌感染による以下であるが、濃厚飼料多給によるpH低下に下痢や敗血症が死亡・淘汰の主な原因のひとつ

より他菌の活性が下がると急速に増加をはじめである。大腸菌は動物腸内の常在菌であり牛のる。その結果、S. bovisの産生する乳酸により消化管にも存在する。すべての大腸菌が病原性

ルーメン内のpHはさらに低下し、S. bovisや他を有するわけではなく、特定の菌株が病原性をの乳酸菌がさらに増殖を続ける。こうしてルー有する。成牛では大腸菌による感染症は散発的

メン内で大量に産生された乳酸が吸収されるとで、感染しても軽微な炎症でとどまるが、免疫血液のpHが低下しアシドーシスを引き起こす。

系が十分に発達していない子牛では集団感染がルーメンアシドーシス発症牛は食欲減退、元起こることもある。

気消沈、ルーメン運動低下の症状を示し、重症一方、成牛において近年とくに問題となってになると起立不能となり昏睡状態に陥る。肥育いるのは濃厚飼料多給にともなうルーメン発後期に濃厚飼料の給与量が急激に増加する肉牛

酵異常が引き起こす代謝障害である。代表的で特にルーメンアシドーシスの発症が問題とな代謝障害疾病であるルーメンアシドーシスのなっており、オーストラリアのフィードロット発生機序を図２に示す。乳牛の乳量増加や肉牛ではルーメンアシドーシスによる損失額は900の産肉量・脂肪交雑の向上を目的として牛の飼万豪ドルと見積もられている。さらに、ルー養管理は濃厚飼料を多給する傾向にある。穀物

メン内の乳酸増加はルーメン粘膜上皮細胞の主体の濃厚飼料はルーメン分解性の高いデンプ

代謝に悪影響を与え、不全角化症を引き起こンの含量が高く、ルーメン内で急速に分解発酵す。組織が脆弱化したルーメン粘膜は飼料などを受ける。これにより産生される発酵産物（揮の物理的刺激により容易に損傷し第一胃炎に発発性脂肪酸などの有機酸）がルーメン内に蓄積展する。ルーメン常在菌であるFusobacterium

日本家畜臨床感染症研究会誌
４巻３号 2009− 89 −

Gastrointestinal microflora and growth in calf

necrophorumは損傷したルーメン粘膜から血管ば、ルーメン発酵制御につながる可能性が考え内へ侵入し、最終的に肝臓へ運ばれて肝腫瘍をられる。以下に初期飼養条件の違いがルーメン引き起こす。

細菌叢形成に及ぼす影響に関する一例を紹介

ルーメンアシドーシスや第一胃炎の予防にイする。

オノフォア系抗生物質が有効であることが知ら

若齢期に高エネルギー飼料を摂取すると成長れている。これは抗生物質がルーメン細菌叢を後もエネルギーの利用効率が高いまま維持され変化させることで乳酸産生量を減少させることることが知られており、これは代謝生理的インによるものであり、細菌叢の適切なコントロープリンティングと呼ばれている。そこで14頭ルが疾病予防につながることを示している。の子牛を２群に分け、10ヶ月齢まで対照区は通常ほ乳と乾草のみによる育成、処理区は高[健全な成長を図るためのアプローチ]

エネルギー飼料によるほ乳および育成を実施しイオノフォア系抗生物質をはじめ、ルーメンた。10ヶ月齢以降は両区ともにまったく同じ細菌叢を変化させて発酵を制御する試みは精力粗飼料のみで肥育した。その結果、27ヶ月齢的に続けられている。しかし効果の持続性や個において体重で約100kgの差が生じた。この体差など必ずしも一定の効果が得られないケーような飼養条件で育てた牛のルーメン発酵パラスが多い。成牛では堅牢なルーメン細菌叢が形メーターと細菌叢を解析したところ、同じ飼料成されており、そのバランスを自由自在に変化を給与しているにもかかわらず27ヶ月齢時でさせることが容易ではないことに起因する。そもルーメン発酵および細菌叢は両区で異なってこで、ルーメン細菌が定着する前の若齢期をいた。この結果は初期の飼養条件により変化し狙って細菌叢をコントロールすることができれたルーメン細菌叢が成牛になっても維持され、

図２

反芻家畜におけるルーメンアシドーシスの発生機序（Nocek,1997を改変）− 90 −

Journal of Japanese Society for Clinical Infectious Disease
in Farm Animals Vol.4 No.3 2009

子牛の消化管細菌叢と成長結果として発酵に影響を与えることを示していthe rumen of young calves. Journalる。今後、飼料添加物などにより子牛に望み通of General and Applied Microbiology.

りのルーメン細菌叢を定着させることができれ

38: 447-456.

ば、成牛のルーメン発酵制御につながるかもし

３．Nocek, J. E. Bovine acidosis:

れない。

implications on laminitis. 1997.
Journal of Dairy Science. 80:[引用文献]

1005-1028.

１．Bryant, M. P., Small, N., Bouma, C.

４．Shu, Q., Gil, H. S., Hennessy, D. W.,and Robinson, I. 1958. Studies on theLeng, R. A., Bird, S. H. and Rowe,composition of the ruminal flora andJ. B. 1999. Immunisation against

fauna of young calves. Journal oflactic acidosis in cattle. Research inDairy Science. 41: 1747-1767.

Veterinary Science, 67: 65-71.

２．Minato, H., Otsuka, M., Shirasaka, S.,

５．新版畜産図説，1992, 新農業教育研究会編，

Itabashi, H. and Mitsumori, M. 1992.

農業図書，東京

Colonization of microorganisms in

Gastrointestinal microflora and growth in calf
Satoshi Koike
Research Faculty of Agriculture, Hokkaido University(Kita 9, Nishi9, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060-8589 ,Japan)

日本家畜臨床感染症研究会誌
４巻３号 2009− 91 −