ニュース

Sep 30, 2023

ヘンプシードケーキを与えるとウシの腸、呼吸器および生殖微生物叢が変化する

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8121 (2023) この記事を引用

750 アクセス

9 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ヘンプ副産物を家畜の飼料として利用する実現可能性を調査する研究が増えています。 しかし、家畜のマイクロバイオームに対するそれらの影響はまだ調査されていません。 今回、我々は、牛の未経産牛の胃腸、呼吸器、生殖微生物叢に対するヘンプシードケーキの給餌の影響を評価しました。 アンガス交雑種の未経産牛（生後 19 か月、初期体重 = 494 ± 10 kg [SE]）に、20% のトウモロコシ乾燥蒸留穀粒（DM基準;対照;n = 16/グループ) 屠殺まで 111 日間。 ルーメン液および深咽頭スワブ (0、7、42、70、98 日目)、および膣および子宮スワブ (屠殺時) を収集し、16S rRNA 遺伝子配列決定を使用して微生物叢を評価しました。 食事は、ルーメン（d 7〜98; 0.06 ≤ R2 ≤ 0.12; P < 0.05）、鼻咽頭（d 98; R2 = 0.18; P < 0.001）、および膣（R2 = 0.06; P < 0.01）の群集構造に影響を与えました。微生物叢。 ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛は、ルーメン内の微生物の多様性が増加し、膣内の微生物の豊富さが減少し、子宮内の微生物の多様性と豊かさが増加しました。 第一胃、鼻咽頭、膣、子宮の異なる微生物群集に加えて、これらのサンプリング場所全体で共有される 28 の中核分類群 (全サンプルの 60% 以上) を特定しました。 ヘンプシードケーキを与えると、ウシの腸、呼吸器および生殖微生物叢が変化するようです。 私たちの結果は、家畜の飼料におけるヘンプ副産物の使用を評価することを目的とした将来の研究では、動物のマイクロバイオームおよびマイクロバイオームが媒介する動物の健康と生殖効率への影響を考慮する必要があることを示唆しています。 私たちの調査結果は、ヘンプ関連食品やパーソナルケア製品がヒトのマイクロバイオームに及ぼす影響を評価する研究の必要性も強調しています。

持続可能な方法で動物の生産性を向上させるために、畜産業界は飼料効率を向上させ、代替飼料や新規飼料を模索しています1。 低コストで十分に利用されていない代替飼料を特定する探求は、伝統的な飼料源のコストの上昇と、食用作物をめぐる家畜と人間の間の競争の激化によっても推進されています1。 エタノール生産の副産物 (トウモロコシや小麦の蒸留穀物)2,3 や脂肪種子作物の副産物 (大豆やキャノーラ粕、綿実の皮)4,5,6 などの地元の代替飼料が実行可能であることが証明されています。代替飼料。 近年、産業用大麻の実とその副産物を牛7、8、9、羊10、ヤギ11、豚12、家禽13に給与する実現可能性を探ることへの関心が高まっています。 産業用大麻の副産物を代替飼料原料として使用することに新たな関心が集まっているのは、(1) 世界の多くの地域で産業用大麻の栽培が合法化されているためです。 (2) 食品・飲料、パーソナルケア、動物飼育業界からの産業用大麻に対する世界的な需要の増加7。

産業用ヘンプの種子には、栄養濃度（タンパク質、脂質、ミネラル、ビタミン）が高く、抗酸化物質や生理活性化合物も豊富に含まれているため、機能性食品や医療用としての使用が魅力的です7,14。 麻の実から抽出された油には多量の不飽和脂肪酸が含まれており、心血管疾患、癌、炎症状態に対する保護効果で知られています15。 2 つの必須脂肪酸、リノール酸 (18:2 オメガ-6) とアルファ-リノレン酸 (18:3 オメガ-3) は、他の植物油と比較してヘンプシード油に豊富に含まれています15。 さらに、ヘンプシードオイルの抗酸化剤（トコフェロールやトコトリエノールなど）15、16、抗炎症剤17、抗菌剤（揮発性テルペンなど）18、19の特性により、機能性食品および製薬業界にとって魅力的なものとなっています14、15。

ヘンプシードオイルは、塗料、洗剤、ワニス、その他のコーティング配合物にも使用されており (Fike、2016)、ヘンプシードオイルの需要は増加すると予想されています20。 ヘンプシードオイルの抽出により、高濃度の栄養価の高い繊維（50％）、粗タンパク質（30％）、油（7％）を含むヘンプシードケーキ（ヘンプシードミールとも呼ばれる）として知られる副産物が生成されます9,21。 驚くことではないが、家畜の飼料としてのその潜在的な使用に対する関心が高まっている。 ヘンプには栄養価があり、潜在的な治療効果があるにもかかわらず、ヘンプ副産物を動物の食事に取り入れることは規制当局によって制限されています。 たとえば、ヨーロッパの反芻動物の飼料に含まれるヘンプシードケーキの含有量は 50 g/kg 未満 (DM ベース) でなければなりません 22 が、米国では FDA の承認なしにヘンプもその副産物も家畜に与えることはできません 23。 同様に、カナダでは家畜の飼料原料としてのヘンプ製品の使用が制限されており、各ヘンプ製品は家畜の飼料として使用する前に政府の承認（RG-1規制ガイダンス）が必要です。 これらの制限は、ヘンプ製品を与えられた動物の可食組織にTHCやカンナビジオール（CBD）などのカンナビノイドが蓄積する可能性に関する懸念によるものです7、22、23、24。

ヘンプシード副産物の給餌はいくつかの家畜種で評価されていますが、これらの研究の焦点は主に副産物の栄養価、つまり消化率と動物の能力指標に限定されています。 ヘンプシードの副産物を与えることが動物のマイクロバイオームに及ぼす影響は、ほとんど解明されていません。 消化管、呼吸器、生殖管内に存在する微生物群集は、栄養代謝への関与だけでなく、感染症や代謝性疾患に影響を与えるため、動物の健康と生産性にとって不可欠です25、26、27。 大麻の実副産物に含まれる生理活性、抗炎症、抗菌、抗栄養化合物を考慮すると、牛の飼料に大麻の実副産物が含まれると、腸の生態学的および機能的微小環境の変化を誘発する可能性があり、長期にわたる影響はあるのではないかと仮説を立てています。ヘンプシード副産物の長期摂取は腸を超えて広がる可能性があり、呼吸器官や生殖器官の微生物叢に影響を与える可能性があります。 この仮説を検証するために、私たちは肉牛の縦断実験を実施しました。 この研究の主な目的は、仕上げ肉牛の未経産牛の胃腸、呼吸器、生殖微生物叢に対するヘンプシードケーキの給与の影響を評価することでした。 第 2 の目的は、第一胃液、鼻咽頭、膣、子宮に関連する微生物群集を比較し、これらの微生物生態系全体で共有される中心的な細菌分類群を特定することでした。 ウシはヒトと同様の生理学的特徴（単胎妊娠および妊娠期間）を有しており、その微生物叢はげっ歯類と比較して生物地理学的および系統発生学的にヒトの微生物叢により類似しています28。 したがって、機能性食品や医薬品としてのヘンプおよびカンナビジオール製品の使用の増加と相まって、ここで報告された研究結果は牛にとって重要であるだけでなく、ヘンプ製品の消費とヒトのマイクロバイオームとの関係についての重要な推測的洞察も提供します。

すべての動物の世話と管理の実践は、ノースダコタ州立大学の施設内動物管理使用委員会によって承認されました (承認された IACUC プロトコル # A21010)。 すべての方法が関連するガイドラインおよび規制に従って実行されたことを確認します。

成長性能、枝肉の品質特性、血漿、尿、組織のカンナビノイド残留物、摂食行動、消化管、呼吸器、生殖管に対する仕上げ飼料に含まれるヘンプシードケーキの影響を評価するために、縦断的（16週間にわたる）研究が実施されました。肉牛の微生物叢。 摂食研究の生存段階については、Winders らによって詳細に説明されています 29。 簡単に説明すると、合計 32 頭の交雑種仕上げ未経産牛 (初期体重 = 494 ± 10 kg [SE]、平均年齢 = 19 か月) が、麻 (n = 16) 群または対照 (n = 16) 群のいずれかに無作為に割り当てられました (図 1)。 1)。 麻グループの未経産牛には、20％の麻の実ケーキ（乾物ベース）を含む配合飼料が与えられましたが、対照グループの未経産牛には、麻の実ケーキの代わりに20％の可溶分を含む乾燥トウモロコシ乾燥蒸留穀粒（DDGS）を使用したことを除いて同じ飼料が与えられました。 トウモロコシ DDGS は、米国 30 の肉牛の最終飼料に含まれる最も一般的なエタノール副産物であり、栄養成分はヘンプシードケーキと同様です。 したがって、20%のトウモロコシDDGSを含む飼料を対照飼料として使用した。 2 つのグループの未経産牛は、ファーゴ (米国ノースダコタ州) にある NDSU 肉牛研究施設の別々の囲いに収容され、Insentec BV 給餌システム (オランダ、マルクネーゼの Hokofarm Group) を使用して 111 日間、個別に治療食を与えられました。 ) 個々の動物の飼料摂取データ。 混合飼料全体の残りの 80% には、55% の乾式圧延トウモロコシ、20% のトウモロコシサイレージ、および 5% のサプリメントが含まれていました (乾物ベース、図 1)。

研究デザイン、食事、サンプリング計画。 この図はバイオレンダーを使用して作成されました。

ルーメン液および鼻咽頭スワブサンプルは、研究の生存期部分（0 ～ 98 日）中に同じ担当者によってサンプリング日および未経産牛にわたって収集されました。 収集日内では、すべてのサンプルが 3 時間の枠内 (午前 8 時から午前 11 時まで) に収集されました。 屠殺時（112～120日目）に膣および子宮の綿棒を採取した。

Amat et al.31 の記載に従って、ルーメン液を 0、7、42、70、および 98 日目に収集しました。 簡単に説明すると、硬い金属製の検鏡を未経産牛の口に入れ、遠位端に複数の穴を備えた柔軟な PVC 胃管を検鏡を通して食道に通しました (図 1)。 検鏡は、プラスチックチューブが未経産牛の歯によって損傷していないこと、およびチューブが食道に入り、第一胃および第一胃マットの下に通過できることを確認するために使用されました。 収集チューブに軽い真空を適用し、そこから第一胃液（最大容量 120 mL）をサイドアーム三角フラスコに吸引しました（図 1）。 相互汚染を避けるために、各未経産牛に別個のチューブと収集フラスコを使用しました。 完全に混合した後、40 mL の第一胃液のアリコートを 50 mL ファルコン チューブに入れ、ドライアイス上で直ちに凍結しました。

深部咽頭スワブは、前述のように 0、7、40、および 98 日目に収集されました 31 (図 1)。 簡単に説明すると、綿棒を挿入する前に、未経産牛の右鼻孔を 70% エタノールとペーパータオルできれいに拭きました。 レーヨンのつぼみ（MW 128、Medical Wire & Equipment、Corsham、England）を備えた延長されたガード付きスワブ（27 cm）を鼻孔に通し、シース付きスワブが鼻咽頭領域に到達したとき、スワブの先端を数センチメートル進めてスワブを採取しました。鼻咽頭を回転させます。 スワブをシース内に引き抜き、次に鼻腔から取り出した。 次いで、滅菌ワイヤーカッターを使用して、綿棒の先端(約2.5cm)を滅菌微量遠心管に切り込み、氷上の研究室に運んだ。 研究室に到着したら、鼻咽頭スワブを 20% グリセロールを含む 1 mL のブレイン ハート インフュージョン (BHI) ブロスに移し、DNA 抽出まで -80 °C で保存しました。

子宮および膣のスワブは、枝肉データ収集のための 111 日間のヘンプシードケーキ給餌試験の完了時に安楽死の直後に収集されました。 未経産牛は研究 112 ～ 120 日目に屠殺されました (29 の記載に従って休薬日 0、1、4、および 8 日)。牛の組織からのカンナビノイド残留物の枯渇を調べるために屠殺前の休養期間が設定されました。安楽死直後に膣スワブが完全に収集されました。 70% エタノールを染み込ませたペーパータオルで外陰部を洗浄し、手袋をはめた手で大陰唇を開いたままにし、15 cm の滅菌綿棒 (Puritan、メイン州ギルフォード) を通過させました。膣の中心にある膣壁に当て、4 回回転させ、汚染を最小限に抑えるために慎重に引き抜きました。膣スワブはすぐに滅菌 Whirl Pak バッグに入れられ、氷上で研究室に運ばれ、1 ml の液体に移されました。 20% グリセロールを含み、DNA 抽出まで -80 °C で保存された BHI ブロス。

子宮のサンプリングのために、生殖管が切除され、すぐに研究室に運ばれました。 付属器（過剰な広靭帯、脂肪など）を除去した後、子宮角の頭側面を滅菌メスで 1 cm 除去しました。 二重に保護された培養スワブ (長さ 71 cm のスワブ、Reproduction Provisions LLC) を子宮角の内腔に配置し、角を通して子宮体部に誘導しました。 子宮体内に入ったら、内側のプラスチック部分と綿棒を伸ばして汚染されていないサンプルを採取し、綿棒を内側のスリーブに引っ込め、内側と外側のスリーブの両方を子宮から取り外しました。 次に、綿棒の先端 (約 2.5 cm) を切断し、滅菌微量遠心管に入れ、DNA 抽出まで直ちに -80 °C で保管しました。

ルーメン液サンプルからの全 DNA は、Qiagen DNeasy PowerLyzer PowerSoil キット (Qiagen Inc.、ジャーマンタウン、メリーランド州、米国) を使用して抽出されました 31。 鼻咽頭、膣、および子宮のスワブからのメタゲノム DNA を、Qiagen DNeasy Tissue キット (Qiagen Inc.、メリーランド州ジャーマンタウン、米国) を使用して、以前に概要を示したようにいくつかの変更を加えた製造元の指示に従って抽出しました 31。 DNA は環境対照 (膣および鼻咽頭サンプリング中に収集された室内空気綿棒) からも抽出されました。 すべての抽出キットにはネガティブ抽出コントロールが含まれていました。 抽出された DNA の濃度は、NanoDrop ND-1000 分光光度計と PicoGreen アッセイを使用して測定されました。 DNA は、16S rRNA 遺伝子配列決定に使用するまで -20 °C で保存されました。

16S rRNA 遺伝子の V3-V4 超可変領域は、前述のように SP フローセル (2 × 250 bp) を備えた NovaSeq 6000 装置 (Illumina、サンディエゴ、カリフォルニア州、米国) で増幅および配列決定されました 31。 16S rRNA 遺伝子配列は、R. 4.0.3 の DADA2 v. 1.20.032 を使用して処理され、フォワード リードは 225 bp で切り詰められ、リバース リードは 220 bp でマージされ、最小 20 bp のオーバーラップでマージされ、アンプリコン配列バリアント ( ASV) が生成されます。 分類法は、ナイーブ ベイジアン RDP 分類器と SILVA SSU リリース 138.1 データベースを使用して ASV に割り当てられました33。 葉緑体、真核生物、またはミトコンドリアとして分類された ASV は除去されました。 陰性抽出および環境 (室内空気綿棒) 対照も、生物学的サンプルの平均存在量以上の陰性対照中に存在する ASV が除去された潜在的な汚染物質を特定するために使用されました。 サンプルあたりの ASV の数 (豊富さ)、シャノンおよび逆シンプソンの多様性指数、およびブレイ・カーティスの非類似度は、Phyloseq 1.38.034 およびビーガン 2.5-735 を使用して R で計算されました。 不均一な配列の深さを説明するために、Bray-Curtis の相違点とアルファ多様性の尺度を計算する前に、サンプルはルーメン液、鼻咽頭、膣、子宮のサンプルについてそれぞれ 38,500、6700、27,000、および 4600 にランダムにサブサンプリングされました。

lme4 v 1.1.27.1 R パッケージ 36 の lmer 関数を使用した線形混合モデルを使用して、サンプリング時間と食餌による微生物の多様性と豊富さの測定値を比較しました。 線形混合モデルには、動物のランダム効果と、固定効果として食事、サンプリング時間、およびそれらの相互作用の固定効果が含まれていました。 事後比較は各サンプリング時間内で実行され、Tukey の正直な有意差を使用して多重比較について補正されました。 第一胃、鼻咽頭、膣および子宮の微生物群集構造に対する食事の影響は、ビーガンとの R における Bray-Curtis の相違点と PERMANOVA (adonis2 機能) を使用して評価されました。 R パッケージのペアワイズ Adonis v. 0.437 を使用して、鼻咽頭サンプルと第一胃サンプルの各サンプリング時間内の Bray-Curtis の相違点を比較し、Benjamini-Hochberg 手順を使用して多重比較の P 値を補正しました。 R の MaAsLin2 v. 1.8.038 を使用して、各サンプル タイプ内で食餌タイプ間で量が異なる属を同定しました。評価対象のサンプル内で相対存在量が 0.1% 以上である属のみが含まれました。 SAS (バージョン 9.4、SAS Institute) の一般化ライナー混合モデル推定手順 (PROC GLIMMIX) を使用して、2 つの食餌グループ間の ASV の数 (豊富さ)、多様性指数、子宮サンプル中の最も豊富な門の相対存在量を比較しました。 Inc.、米国ノースカロライナ州ケアリー）。 統計的有意性は P < 0.05 で考慮されました。

処理と品質フィルタリングの後、サンプルあたりの平均シーケンス数は、第一胃、鼻咽頭、膣、子宮のサンプルでそれぞれ 74、360 ± 1275 (SEM)、50,233 ± 2574、63,204 ± 3191、および 29,617 ± 8068 でした。 これらの配列から、全サンプル中から合計 78,156 個の古細菌および細菌性 ASV が同定され、34 門 (1 つの古細菌門と 33 の細菌門) および 1,432 の固有の属に分類されました。

全体として、すべてのルーメン液サンプルから 31 の異なる細菌門 (n = 30) と古細菌門 (n = 1) が検出されました。 第一胃サンプルの 16S rRNA 遺伝子配列の 99.19% が細菌、0.81% が古細菌でした。 主要な細菌門に​​は、バクテロイドータ (62.2%)、ファーミクテス属 (16.9%)、プロテオバクテリア (16.3%)、およびアクチノバクテリオタ属 (2.8%) が含まれていました。 第一胃微生物叢は、研究期間中のサンプリング時間によって顕著な影響を受けました（R2 = 0.39; P < 0.001）。 しかし、7日目から98日目まで第一胃微生物叢の構造に対する食事の影響があり、最大の効果はサンプリングの最終日である98日目に記録されました（R2 = 0.12; P < 0.001; 図2A）。 第一胃内の微生物の豊富さ（ASV の数）は、飼料にヘンプシードケーキを含めることによって影響を受けませんでしたが（P > 0.05）、微生物の多様性（シャノン多様性指数）は、42 日目、70 日目、およびおよび98（図2B; P < 0.05）。 ルーメン微生物叢内の多くの細菌属は、42 日目から対照食とヘンプシードケーキ食の間で差次的に豊富になりました (図 3)。 Eubacterium nodatum グループ、Lachnospiraceae UCG-002、Oribacterium、Prevotellaceae UCG-001、Prevotellaceae UCG-004、および Rikenellaceae RC9 腸グループは、牛に与えられたヘンプシードケーキのルーメン微生物叢が豊富な属の中に含まれます。 しかし、Defluviitaleaceae UCG-011 (d 42 および 70) および Succinivibrio (d 42) 属は、対照牛と比較して、麻群では相対的に存在量が減少しました。

(A) 食餌およびサンプリング日ごとの第一胃微生物叢のブレイ カーティスの非類似性の主座標分析 (PCoA) プロット。 毎日の食事の影響に関する PERMANOVA R2 および P 値が各プロットに含まれています。 各主座標によって説明される変動のパーセンテージが軸に示されています。 (B) サンプリング日および食餌による第一胃微生物叢のシャノン多様性指数値の箱ひげ図。 *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 対照とは、DDGS を飼料に入れて与えた未経産牛のグループ (n = 15) を指し、ヘンプとは、ヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 16) を指します。

1 つまたは複数のサンプリング日における食餌処理によって差次的に豊富になったルーメン微生物叢内の細菌属の相対存在量のパーセントを示す箱ひげ図。 *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 対照とは、DDGS を飼料に入れて与えた未経産牛のグループ (n = 15) を指し、ヘンプとは、ヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 16) を指します。

合計 25 の異なる細菌 (n = 24) および古細菌 (n = 1) の門が鼻咽頭スワブ全体で検出されました。 鼻咽頭微生物叢は、アクチノバクテリオタ属 (41.7%)、ファーミクテス属 (30.8%)、バクテロイドータ属 (18.2%)、プロテオバクテリア属 (5.2%)、およびデイノコッコタ属 (1.6%) によって占められていました。 第一胃微生物叢と同様に、サンプリング時間は食事療法よりも鼻咽頭微生物叢の構造に大きな影響を及ぼしました（R2 = 0.18; P < 0.001; 図 4A）。 98日目にのみ、食事中のヘンプシードケーキが鼻咽頭微生物叢の構造に影響を及ぼしました（図4; R2 = 0.08; P < 0.05）（図4A）。 食餌は鼻咽頭における微生物の豊富さと多様性に影響を与えず（図 4B; P > 0.05）、どのサンプリング時間においても 2 つの食餌グループ間に有意に豊富な属は存在しませんでした（P > 0.05）。

(A) 食餌およびサンプリング日ごとの鼻咽頭微生物叢のブレイ・カーティス非類似性の主座標分析 (PCoA) プロット。 毎日の食事の影響に関する PERMANOVA の結果が各プロットに含まれています。 各主座標によって説明される変動のパーセンテージが軸に示されています。 (B) ASV の数と、サンプリング日および食餌による鼻咽頭微生物叢のシャノンおよび逆シンプソンの多様性指数のボックスアンドウィスカープロット。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 対照とは、飼料中に 20% DDGS を与えた未経産牛のグループ (n = 15) を指し、ヘンプは 20% のヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 16) を指します。

膣微生物叢では、20 の細菌門と 1 つの古細菌門が特定されました。 配列の大部分は、ファーミクテス属 (53.5%)、バクテロイドータ属 (13.4%)、アクチノバクテリオタ属 (11.5%)、フソバクテリオタ属 (6.3%)、カンピロバクテリオタ属 (4.8%)、またはプロテオバクテリア属 (4.6%) に属していました (図 5A)。 古細菌の配列は微生物叢全体のわずか 0.05% を占めていました。 112日目（屠殺時）には、膣微生物群集構造に対する食事の有意な影響があった（R2 = 0.06; P < 0.01）（図5A）。 微生物多様性の測定値は 2 つの処理グループ間で差がありませんでしたが (P > 0.05)、麻未経産牛は対照未経産牛と比較して微生物の豊富さ (ASV の総数) が低い傾向がありました (P = 0.07) (図 5B)。 8つの細菌属（アガトバクター、セルロシリティクム、クロストリジウム、フソバクテリウム、ネガティビバチルス、パエニクロストリジウム、ロンブーシアおよびルミノコッカス・ガヴロアウイのグループ）は、2つの食餌グループ間で差があり、豊富でした（図6; P < 0.05）。 これらの属のうち、フソバクテリウム属の 1 つを除くすべての菌は、麻牛よりも対照牛の膣微生物叢に比較的豊富に存在していました。

(A) 112 日目 (屠殺) の食餌による膣微生物叢のブレイとカーティスの相違点の主座標分析 (PCoA) プロット。 食事の効果に関する PERMANOVA の結果がプロットに含まれています。 各主座標によって説明される変動のパーセンテージが軸に示されています。 (B) 112 日目 (屠殺) の食餌による膣微生物叢の ASV の数とシャノンおよび逆シンプソンの多様性指数の箱ひげ図。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 対照とは、飼料中に 20% DDGS を与えた未経産牛のグループ (n = 15) を指し、ヘンプは 20% のヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 16) を指します。

食事療法によって差次的に豊富になった、膣微生物叢内の細菌属の相対存在量のパーセントを示す箱ひげ図 (P < 0.05)。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 対照とは、飼料中に 20% DDGS を与えた未経産牛のグループ (n = 15) を指し、ヘンプは 20% のヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 16) を指します。

残りの子宮スワブサンプルは、おそらく微生物 DNA 濃度が低い、および/または微生物バイオマスが低いため、シーケンス品質管理に合格しなかったため、8 つの子宮スワブサンプルのみが分析に含まれました (麻から 3 つ、対照グループから 5 つ)。 これら 8 つの子宮スワブサンプルから、合計 22 の細菌および古細菌の属が検出されました。 子宮内細菌叢は主に、ファーミクテス属 (34.1%)、バクテロイドータ属 (28.5%)、プロテオバクテリア (21.4%)、アクチノバクテリオタ属 (14.2%)、フソバクテリオタ属 (0.6%)、パテシバクテリア (0.3%)、カンピロバクテリウム属 (0.2%) およびシアノバクテリアによって占められていました。 (0.2%)。 メタン生成古細菌門である Euryarchaeota も検出されましたが、微生物叢全体の 0.05% にすぎませんでした。

ヘンプシードケーキの含有は、子宮微生物叢群集構造（R2 = 0.17; P > 0.05）（図 7A）または微生物の豊富さ（P > 0.05）（図 7B）に影響を与えませんでした。 サンプルサイズが小さいにもかかわらず、2 つのグループ間の微生物多様性に有意な差が検出され、麻未経産牛の方がシャノン多様性指数値が低かった (P < 0.05) (図 7B)。 逆シンプソンの多様性指数も、対照未経産牛と比較して麻未経産牛の子宮で低い傾向がありました (P = 0.068)。 麻の未経産牛は、対照群の未経産牛と比較して、バクテロイドータの相対存在量がより多く（38.7% 対 22.3%）、プロテオバクテリアの相対存在量が減少（10.9% 対 27.7%）し、カンピロバクテロータの相対存在量が減少しました（P < 0.05）。 ）（図７Ｃ）。

(A) 子宮微生物叢のブレイ・カーティス非類似性の主座標分析 (PCoA) プロット。 各 PCoA によって説明される変動のパーセンテージが軸に示されています。 (B) 112 日目 (屠殺) の食餌による ASV の数と子宮微生物叢のシャノンおよび逆シンプソンの多様性指数の箱ひげ図。 ボックスは四分位範囲 (IQR) (データの中央の 50%) を示し、中央の線は中央値を表し、ひげは IQR の 1.5 倍を表します。 (C) 子宮内細菌叢において最も比較的豊富な 7 つの細菌門の食事別の積み上げ棒グラフ。 対照とは、飼料中に 20% DDGS を与えた未経産牛のグループ (n = 5) を指し、ヘンプは 20% のヘンプシードケーキを含む飼料を与えたグループ (n = 3) を指します。

また、微生物群集全体の構造と組成を比較し、第一胃液、鼻咽頭、膣、子宮のスワブサンプル間で固有の共通の ASV を特定しました（図 8）。 予想どおり、4 種類のサンプルは異なる微生物群集構造を持ち (PERMANOVA: R2 = 0.28; P < 0.001; 図 8A)、第一胃と鼻咽頭の微生物叢は互いに最も類似していました (PERMANOVA: R2 = 0.24; P < 0.001) (図８Ａ）。 膣および子宮の微生物叢群集構造も互いに大きく異なりました (PERMANOVA: R2 = 0.17; P < 0.001)。 全サンプル中 78,156 個の ASV が同定されましたが、これらの大部分は稀で、各サンプルタイプの少なくとも 1 つのサンプルで 602 個の ASV のみが見つかりました (図 8C)。

(A) 該当する場合、サンプリング日別の鼻咽頭、第一胃、膣および子宮の微生物叢のブレイ・カーティスの相違点の主座標分析 (PCoA) プロット。 各主座標によって説明される変動のパーセンテージが軸に示されています。 (B) これらの微生物群集において最も比較的豊富な細菌門の積み上げ棒グラフ。 (C) 食事療法とは無関係に、鼻咽頭、第一胃、膣、および子宮微生物叢における共通および固有の ASV の数を表示するベン図。ペアワイズ PERMANOVA 比較を (A) に表示します。 R = 第一胃、N = 鼻咽頭、U = 子宮、V = 膣。

最も豊富な100のASVのヒートマップに示されているように（図9）、第一胃、鼻咽頭、膣、および子宮の微生物叢に存在するほとんどの分類群の有病率と存在量の両方にかなりの個人差がありました。 Prevotella 内の 20 以上の ASV と、Prevotella ruminicola、Muribaculaceae、Bacteroidales として同定されたいくつかの ASV が第一胃内でより頻繁かつ豊富に見つかりましたが、鼻咽頭スワブにはほとんど存在しませんでした。 これらの ASV の一部は膣および子宮のスワブサンプル中に存在していましたが、第一胃液サンプルと比較すると頻度も量も低かったです。 マイコプラズマ ヘモボスおよびフィロバクテリウムとして同定された ASV は、ほとんどが鼻咽頭微生物叢に特有でした。 ASV72 (Streptomyces)、ASV44 および 65 (Arthrobacter Pigmenti)、ASV71 (Intrasporangiaceae)、ASV10 (Cellulomonas hominis)、および ASV67 (Corynebacterium crudilactis) は、鼻咽頭と膣の両方に非常に豊富でした。

サンプルタイプごとに全体的に最も豊富な 100 個の ASV (log4) を示すヒート マップ。

全サンプルの少なくとも 60% で 28 個の ASV が見つかりました (表 1)。 これらの ASV のうち 6 つは、サンプルの 80% 以上にも存在していました。 これらには、ASV8 (Eubacterium coprostanoligenes グループ; 全サンプルの 99%)、ASV197 (Lachnospiraceae NK3A20 グループ; 87%)、ASV43 (Olsenella umbonata; 85%)、ASV27 および 21 (Olsenella spp.)、および ASV11 (Succinivibrio spp.) が含まれます。 。

我々は、16週間の給餌試験を通じて、20%のDDGSを与えられた未経産牛の変化と比較して、20%のヘンプシードケーキを含む仕上げ飼料を与えられた牛の未経産牛の第一胃、鼻咽頭、膣、および子宮の微生物叢の変化を特定しました。 すべての未経産牛は給餌試験を通じて健康であるように見え、ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛は、DDGS29 を与えられた未経産牛と同様の量の飼料を消費し、同様の摂食行動を示しました。 しかし、ヘンプシードケーキを含めることにより、平均一日増体（ADG）が減少し、最終的にヘンプシードケーキを与えられた未経産牛の最終体重が対照未経産牛よりも軽くなりました。 麻グループで観察された ADG の減少には、いくつかの要因が寄与している可能性があります。 以前の出版物で述べたように、これには、DDGS と比較してヘンプシードケーキ中に存在する酸性界面活性剤繊維濃度がより高いことが含まれる可能性があります (DM ベースで 16 対 11%)29。 ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛で観察される飼料対増体比の低下に関連するもう1つの要因は、抗栄養素および抗菌剤を含むヘンプシードケーキの摂取による第一胃微生物叢の変化とその後の第一胃発酵である可能性があります18、19、39。 これは、ヘンプシードケーキの給餌後にルーメン微生物叢に顕著な変化が観察されることから明らかです（図2および3）。

これらの成熟した（19 か月齢）未経産牛の第一胃微生物叢は若い子牛と比較してより弾力性があり、丈夫であるにもかかわらず、麻の実ケーキの摂取を開始してから 1 週間以内に第一胃微生物叢の変化が観察されました40。 42日目以降、ヘンプシードケーキの摂取が第一胃微生物叢に及ぼす影響は、ヘンプとDDGSを与えられた未経産牛との間の微生物群集の構造、多様性、組成における大きな違いに反映されるように、より明白になりました（図2および3）。 。 ヘンプシードケーキの摂取により、ルーメンの微生物の多様性が増加しました（シャノン多様性指数）。 第一胃微生物叢のアルファ多様性指標は、飼料効率が高い肉牛でも低い肉牛でも同じであると報告されています41,42が、麻の実で観察されたADGの減少を考慮すると、麻グループで測定された第一胃微生物多様性の増加は飼料効率と負の相関がある可能性があります。ケーキを食べて育った未経産牛。 ヘンプシードケーキの摂取によって誘発される組成変化は、6 つの細菌属 (Eubacterium nodatum グループ、Lachnospiraceae UCG-002、Oribacterium、Prevotellaceae UCG-001、Prevotellaceae UCG-004、および Rikenellaceae RC9) の相対存在量の増加によって特徴付けられました。 そのほとんどは、肉牛の飼料効率と（正または負の）関連があると報告されています41、42、43。 例えば、Liuらは、残留飼料摂取量（RFI）が低い（飼料効率が高い）アンガス未経産牛では、RFIが高い未経産牛と比較して、ラクノスピラ科の相対的存在量がより多いと報告した41。 Rikenellaceae RC9 腸グループ、Lachnospiraceae、および Prevotellaceae のメンバーも、飼料効率の高い去勢牛と比較して、飼料効率の低いネロール去勢牛のルーメン液中に多量に存在することが報告されています 42。 また、飼料効率の低いネロール去勢牛は、飼料効率の高い去勢牛よりもサクシニビブリオ分類群を豊富に持っていました。 同様に、リケネラ科 RC9 腸群、プレボテラ分類群およびサクシニビブリオ分類群の相対的な存在量は、ネロール肉牛 (雄および雌) の飼料効率と負の相関がありました 43。 したがって、大麻牛と対照牛の間でルーメン微生物叢に差があった10の属（図3）は、これらの属のほとんどが牛の飼料効率と関連していることが知られていることから、飼料の消化と栄養素の吸収の低下に関連している可能性があります。 。 したがって、食事にヘンプシードケーキを含めることがこれらの属のメンバーに及ぼす影響と、試験管内での発酵パラメーターを評価するには、さらなる研究が必要です。

麻の未経産牛で観察される第一胃微生物叢群集の構造、多様性、組成の重大な変化は、麻の実ケーキに含まれるいくつかの抗菌成分に起因する可能性があります。 広範なグラム陽性細菌種に対するヘンプシードオイルの抗菌活性が十分に文書化されているため、油含有量（7％）は第一胃の微生物組成に影響を与えた可能性があります18、44、45。 さらに、ヘンプシードケーキに含まれる精神活性成分とカンナビノイド誘導体は、多数のグラム陽性およびグラム陰性病原体に対する抗菌活性が知られており 46、第一胃内でも同様の活性を示す可能性があります。 全体として、私たちの研究結果は、腸内細菌叢と発酵パラメータに対するヘンプ副産物の摂取の影響を調査するためのさらなる研究の必要性を示しています。

麻の実ケーキを与えることによる上気道の微生物叢への影響はほとんど観察されませんでした。 98日目にのみ、麻とDDGSを与えた未経産牛の間で鼻咽頭微生物叢の群集構造が大きく異なっていました。 牛の呼吸器微生物叢に対する食事の影響はほとんど調査されていないため、これは特に興味深い観察です。 Hallらは、セレン生物強化アルファルファ乾草を9週間給餌すると、離乳した子牛の鼻咽頭微生物叢が変化したと報告した47,48。 妊娠の最初の 6 か月間のビタミンとミネラルの補給は、妊娠中の未経産牛の鼻咽頭微生物叢の組成変化を誘発することも報告されています 31。 今回の我々の結果は、食事に応じたウシ気道微生物叢の食事変化を観察するには、より長い給餌期間が必要である可能性があることを示唆しています。

マイクロバイオーム - 腸 - 肺の軸は、麻の実ケーキを食事に含めることによって呼吸器微生物叢に影響を与える可能性がある潜在的なメカニズムである可能性があります 49,50。 また、第一胃から発生するガスの約 70 ～ 85% が第一胃ガス相であることを考えると、麻の実ケーキの摂取による第一胃ガス相の組成の変化、および潜在的に第一胃ガスに関連する微生物が気道微生物叢に影響を与えている可能性があります。吸入51。 したがって、呼吸器の健康と牛呼吸器疾患に対する回復力の維持における呼吸器微生物叢の役割を考慮すると、現代の牛の仕上げ牛業界で最も費用のかかる病気52,53,54、ヘンプシード副産物の給餌が呼吸器微生物叢や呼吸器微生物叢に及ぼす長期的な影響、および牛の肺の健康状態を調査する必要があります。

食事性のヘンプシードケーキは、胃腸や気道の微生物叢だけでなく、生殖管の微生物叢にも影響を及ぼし、膣と子宮の両方の微生物叢の変化が観察されました。 ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛の屠殺時（112日目）の膣内細菌叢は、対照未経産牛と比較して、群集構造、微生物の豊富さ、および組成の点で異なっていました。 膣内の微生物の豊富さは、ヘンプグループでは減少しました。 ヒトでは、膣微生物叢の豊富さの減少は、生殖の健康および妊娠と正の関連があることが報告されており、一方、膣内の微生物叢の増加は、早産 55 または生殖感染症（細菌性膣症）を経験した女性で見られました 56,57。 したがって、ヘンプシードケーキの摂取に関連して観察された膣内の微生物の豊富さの減少は、膣微生物叢内で健全な再構築が起こっていることを示す指標である可能性があります。 しかし、属レベルで膣微生物叢で観察された組成変化は、クロストリジウム58、59やロンブーシア31などの最も優勢で共生する膣属の相対存在量の減少が示すように、別のことを示唆しています。 逆に、潜在的に病原性のあるフソバクテリウム属の相対的な存在量が増加します。 ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛で観察されました。

フソバクテリウム属には、牛の生殖感染や流産、肝膿瘍にしばしば関与する病原種フソバクテリウム・ネクロフォラムおよびフソバクテリウム・ヌクレアタムが含まれます60、61、62、63。 ヘンプ未経産牛の膣内細菌叢で相対的に存在量が減少した他の細菌属の中でも、アガトバクター属、ネガティビバチルス属、およびルミノコッカス ガヴロアウイ属は、主に共生する属であり、ウシ 64,65 およびヒトの腸内細菌叢の主要メンバーでもある 66。 病原性種パエニクロストリジウム ソルデリ（以前はクロストリジウム ソルデリとして知られていた）を含むパエニクロストリジウム属は、肥育場牛の「突然死症候群」67、女性の敗血症性ショック68、馬の腸炎69に関連しています。ヘンプシードケーキを与えられた未経産牛の微生物相は、未経産牛の膣内微生物叢に対するヘンプシードケーキ摂取のプラスまたはマイナスの影響に関して決定的な声明を出すには不十分であり、生殖微生物組成、特に生殖微生物組成に対するヘンプシード副産物の影響を検証するには、今後の研究が必要である。病原性種（化膿真菌、F. ネクロフォラム、F. nucleatum、P. sordellii）、雌牛の生殖健康と生殖能力。

ヘンプシードケーキの摂取によって膣および子宮の微生物叢に観察される変化は、いくつかの要因によるものである可能性があります。 まず最も重要なことは、ヘンプシードケーキの摂取は、腸（第一胃）内の微生物集団と発酵パラメーターの変化を引き起こし、血液および/または末梢血単核球の代謝産物プロファイル（短鎖脂肪酸や免疫調節物質など）の変化を引き起こす可能性があることです。特定の細菌と関係がある70。 したがって、これは生殖管に沿った微生物群集に影響を与える可能性があります50。 第二に、ヘンプシードケーキの摂取は、膣微生物叢を形成することが知られている生殖ホルモンの生成に影響を与えた可能性があります71,72。 第三に、呼吸器マイクロバイオームと同様に、マイクロバイオーム-腸-生殖軸は、ヘンプシードケーキの摂取による生殖管マイクロバイオームの変化と関連している可能性があります50。 最後に、十分に立証されているカンナビノイドの免疫調節特性を考慮すると、ヘンプシードケーキに含まれるカンナビノイド誘導体は、生殖管における免疫細胞とサイトカインのプロファイルを変化させた可能性があります73。

全体として、私たちの研究結果は、ヘンプシードケーキの摂取が女性の生殖マイクロバイオームに影響を与える可能性があることを示唆しています。 また、私たちの研究で使用された未経産牛は、膣および子宮ぬぐい液の採取時に約 21 か月齢であったことを考えると、生殖器微生物叢に対するヘンプシード副産物の給与の影響は、一般的に若い雌牛の方が強いと予想されます。高齢の牛に比べて、生殖微生物叢の堅牢性と回復力が弱い74)。 繁殖に使用される雌牛の飼料にヘンプシードケーキを含めると、生殖マイクロバイオームを介した生殖能力と妊娠結果に影響を与える可能性があります。 したがって、子牛の操業におけるヘンプ副産物の給与の影響を調査することにも、より注意を払う必要があります。

消化管マイクロバイオームは、宿主内で最大の微生物群集であり、宿主の栄養代謝と健康において中心的な役割を果たしているため、家畜とヒトの両方における食事介入研究の対象となることが最も多い。 栄養介入がこれらの腸外微生物生態系に与える影響は少ないと考えられているため、呼吸器および生殖器官のマイクロバイオームに関する研究は、感染性微生物や疾患に焦点を当てることが多くなっています。 しかし、最近の証拠は、腸内マイクロバイオームを介した健康は、全身のさまざまな臓器（肺、生殖器、乳房など）とのコミュニケーションに依存している可能性があることを示唆しています50。 また、腸内マイクロバイオームは、内分泌系の媒介を通じて、離れた臓器や宿主の代謝経路に影響を与えることも示唆されています75。 さらに、消化管に存在する多くの細菌分類群は、呼吸器および生殖管にも存在します 31,75。 したがって、食事療法による腸内微生物叢の変化は、他の臓器の微生物群集にも影響を与える可能性があるという仮説を立てました。

したがって、我々は、食事にヘンプシードケーキを含めることがルーメン微生物叢だけでなく、呼吸器（鼻咽頭）および生殖器（膣、子宮）の微生物叢にも及ぼす影響を評価しました。 ここでヘンプシードケーキの摂食に応じてこれら 4 つの微生物群集で観察された変化は、潜在的にマイクロバイオーム - 腸 - 呼吸系およびマイクロバイオーム - 腸 - 生殖軸に関与するメカニズムを介して、これらの微生物叢間の相互接続の存在を裏付けています 50。 予想通り、ルーメン、鼻咽頭、膣、子宮の微生物叢の組成、多様性、構造は、これらの解剖学的部位の粘膜表面の生理学的および解剖学的違いにより、互いに大きく異なっていました 31。 第一胃、鼻咽頭、膣、子宮は生理学的および解剖学的特性が大きく異なりますが、28 個の ASV が全サンプルの比較的高い割合 (60%) で共有されていることが特定されました。 したがって、これらの「コア分類群」は、腸、呼吸器および生殖微生物群集間のコミュニケーションの促進に関与している可能性があり、または複数の宿主部位に定着する可能性があります。

この研究で報告された観察の一部は、ウシが同様の生理学的および発育上の特徴を持ち、げっ歯類モデルと比較した場合、生物地理学的および系統発生的にヒトの微生物叢で見られる微生物とより類似した微生物によって定着しているため、ヒトにも推定できる可能性があります28。 ここでヘンプシードケーキの給餌によってウシの腸内微生物叢、呼吸器系微生物叢、生殖微生物叢に見られる変化は、ヒトのマイクロバイオームと健康に対するヘンプ製品の影響も調査する必要があることを示唆しています。 特に、私たちが観察したヘンプシードケーキの摂取による膣および子宮の微生物叢への影響は、ヘンプシードオイルやその他のヘンプ製品の摂取が女性の生殖能力と生殖に関する健康に及ぼす影響に関する将来の研究の必要性を浮き彫りにしています。

私たちの研究にはいくつかの長所と限界がありました。 私たちの研究の強みの 1 つは、第一胃液と鼻咽頭ぬぐい液の縦断的サンプリングに関連しており、これにより、ヘンプシードケーキの給餌に応じて 98 日間にわたって起こった第一胃および鼻咽頭微生物叢の変化を検出することができました。 もう 1 つの強みは、1 頭の動物から 4 つの異なる場所からサンプルを採取することで、腸内細菌叢だけでなく呼吸器官や生殖器官に関連する微生物群集にもヘンプシード副産物を与えることの影響を評価するために適用した総合的なアプローチにあります。 最後に、この研究で私たちが生成したヘンプシード製品の摂取とマイクロバイオームに関するデータはウシ動物からのものであるため、ヘンプ製品の消費とヒトのマイクロバイオームに関する研究を方向付けるのにある程度の意味があります。

第一胃と鼻咽頭の微生物叢は複数回サンプリングされましたが、膣スワブは給餌試験の終了時にのみ収集されました。 ロジスティック上の理由により、膣サンプルは 4 日間かけて採取する必要があり、これにより個人差が大きくなった可能性があります。 さらに、剖検で収集された 31 個の子宮スワブのうち 8 個だけが配列決定され、この研究に含まれることができました。 したがって、子宮微生物叢の結果は慎重に解釈する必要があります。 生きた牛、特に未経産の未経産未経産牛の子宮ぬぐい検査は侵襲的である可能性があり、複数の時点でサンプルを収集することが困難になります。 それにもかかわらず、2 つの治療グループ間で膣および子宮の微生物叢の違いを検出することができました。 将来の研究では、麻の実ケーキの給餌がウシの生殖マイクロバイオームの分類学的および機能的特徴の両方に及ぼす長期的な影響を評価することが保証されています。 また、第一胃微生物叢の組成と群集構造に対する麻の実粕の影響に関する結果に基づいて、麻の実粕の摂取が第一胃微生物叢の機能、第一胃発酵パラメータ、後腸に沿った微生物群集にどのような影響を与える可能性があるかについてさらに調査する必要がある。ショットガンメタゲノム、メタボロミクス、および in vitro 技術を使用します。

要約すると、サンプリング時間は第一胃と鼻咽頭の両方の微生物群集構造に大きな影響を与えました。 ヘンプシードケーキの給餌により、7 日目から 98 日目まで第一胃微生物叢に大きな変化が生じました。これには、明確な群集構造、シャノン多様性指数値の増加、8 つの細菌属の濃縮などが含まれます。 ヘンプシードケーキは鼻咽頭の微生物叢に与える影響は小さかったが、98日目の2つの食餌治療グループの牛の微生物群集構造は異なっていた。膣および子宮の微生物群集の構造、豊富さ、および組成も、ヘンプシードケーキの影響を受けた。 さらに、さまざまなサンプルタイプ間で共有されるコア分類群の小さなセットを特定しました。 全体として、私たちの縦断的研究の結果は、ヘンプの副産物を与えるとウシの腸、呼吸器および生殖微生物叢が変化する可能性があることを示唆しています。 この発見は、家畜の飼料におけるヘンプ副産物の使用を評価することを目的とした将来の研究では、動物のマイクロバイオームおよびマイクロバイオームが媒介する動物の健康と生殖効率への影響を考慮する必要があることを示しています。 この研究結果はまた、ヘンプ関連食品やパーソナルケア製品が人間の腸、呼吸器、生殖マイクロバイオームに及ぼす影響を評価する研究の必要性を浮き彫りにしています。

生の配列データは、BioProject アクセッション PRJNA838018 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA838018) の NCBI Sequence Read Archive から入手できます。 この研究結果を裏付けるその他のデータは、論文内に示されています。

Halmemies-Beauchet-Filleau, A. et al. レビュー: 反芻動物の代替および新規飼料: 栄養価、製品の品質、環境面。 動物 12(s2)、s295–s309 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

シンゲーテ、DJ 他招待状レビュー: 乳牛の飼料における蒸留器製品の使用。 J. デイリー サイエンス 92(12)、5802–5813 (2009)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Klopfenstein, TJ、Erickson, GE & Bremer, VR 委員会からの招待レビュー: 肉牛飼料産業における蒸留器副産物の使用。 Ｊ．アニム． 科学。 86(5)、1223–1231 (2008)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ジャロンゴ、F. et al. 押出大豆粕は乳牛の飼料摂取量と牛乳生産量を増加させました。 J. デイリー サイエンス 98(9)、6471–6485 (2015)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ワーナー、AL 他。 仕上げ飼料に綿副産物を利用することが、肉牛の成績、枝肉の形質、糞便の特徴、血漿代謝物に及ぼす影響。 Ｊ．アニム． 科学。 https://doi.org/10.1093/jas/skaa038 (2020)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Martineau, R.、Ouellet, DR & Lapierre, H. 乳牛へのキャノーラミールの給餌: 授乳反応に関するメタ分析。 J. デイリー サイエンス 96(3)、1701–1714 (2013)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Semwogerere、F. et al. 反芻動物の肉の生産と保存におけるヘンプ副産物の生物学的利用能と生物学的有効性: レビュー。 フロント。 獣医。 科学。 7、572906 (2020)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Karlsson, L.、Finel, M.、Martinsson, K. 乳牛の食事中のヘンプシードケーキの量の増加が牛乳の生産と組成に及ぼす影響。 動物 4(11)、1854 ～ 1860 年 (2010)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

NcogoNchama、CN 他。 イタリアのシンメンタルカル乳牛の飼料に含まれる麻の実の副産物と、動物の能力と肉の品質に対するその影響。 アニマルズ 12(8)、1014 (2022)。

記事 Google Scholar

Mierliśă、D. 麻の実または麻粕を含む食事が羊乳の脂肪酸組成および酸化安定性に及ぼす影響。 S.Afr. Ｊ．アニム． 科学。 48(3)、2018年(2018年)。

記事 Google Scholar

シャラヴァルディッチ、Ž 他授乳期のアルプス乳用ヤギの​​乳のパフォーマンスと血液化学物質に対する食餌性ヘンプシードケーキの影響。 アニマル 15(7)、100255 (2021)。

論文 PubMed Google Scholar

Vodolazska, D. & Lauridsen, C. 雌豚への食用ヘンプシードオイルの脂肪酸プロファイル、子豚の栄養状態および免疫状態への影響。 Ｊ．アニム． 科学。 バイオテクノロジー。 11、28 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vispute、MM et al. ヘンプ（カンナビス・サティバ）とディルシード（アネサム・グラベオレンス）の栄養補給がブロイラー鶏の成績、血清生化学物質、腸の健康に及ぼす影響。 Ｊ．アニム． 生理。 アニム。 ニュートル。 103(2)、525–533 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

レナード、W.ら。 食品産業におけるヘンプシード: 栄養価、健康上の利点、産業用途。 比較食品科学牧師食品安全。 19(1)、282–308 (2020)。

論文 PubMed Google Scholar

Farinon, B.、Molinari, R.、Costantini, L.、および Merendino, N. 産業用麻 (Cannabis sativa L.) の種子: 人間の健康と栄養に対する栄養価と潜在的な機能性。 栄養素 12(7)、1935 年。https://doi.org/10.3390/nu12071935 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schofs, L.、Sporo, MD & SánchezBruni, SF 大麻の背後にある抗菌効果。 薬理学。 解像度視点。 9(2)、e00761 (2021)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Jin, S. & Lee, MY プロピオニバクテリウム・アクネス誘発炎症および皮脂細胞の脂肪生成に対する麻の実ヘキサン抽出物の改善効果。 PLoS ONE 13(8)、e0202933 (2018)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ミクロコバ、V.ら。 ヘンプシードオイルとそのエマルジョンの配合、特性評価、特性。 分子 22(5)、700 (2017)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Iseppi, R. et al. 繊維タイプからのエッセンシャルオイルの抗菌活性の化学的特性評価と評価。 分子 24(12)、2302 (2019)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マーク、TB 他米国における産業用大麻の経済的実行可能性: 州のパイロットプログラムのレビュー。 経済情報速報番号 (EIB-217) (米国農務省、経済調査局、2020 年)。

ムスタファ、AF、マッキノン、JJ、クリステンセン、DA 反芻動物にとってのヘンプミールの栄養価。 できる。 Ｊ．アニム． 科学。 79(1)、1–5 (1999)。

記事 Google Scholar

EFSA-FEEDAP。 動物飼料として使用するヘンプ (大麻属) の安全性に関する科学的見解。 EFSA J. 9、1–41 (2011)。

Google スカラー

クラインヘンツ医学博士ら。 産業用大麻 (Cannabis sativa) を経口投与した後の牛の 11 種類のカンナビノイドの血漿濃度。 科学。 議員 10(1)、12753 (2020)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ujváry, I. & Hanuš, L. カンナビジオールのヒト代謝産物: その形成、生物学的活性、および治療との関連性に関する概説。 大麻カンナビノイド研究所 1(1)、90–101 (2016)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Mizrahi, I.、Wallace, RJ & Morais, S. 第一胃微生物叢: 食料安全保障と環境への影響のバランス。 ナット。 Rev.Microbiol. 19(9)、553–566 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Chen, S.、Luo, S. & Yan, C. 家畜の健康と福祉に対する腸内微生物叢の影響: レビュー。 動物 12(1)、93 (2021)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Peixoto, RS、Harkins, DM & Nelson, KE 動物の健康のためのマイクロバイオーム研究の進歩。 アンヌ。 Anim牧師。 生物科学。 9、289–311 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Amat, S. et al. 母親のマイクロバイオームを研究するためのウシ動物モデル。 フロント。 微生物。 13、854453 (2022)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ワインダーズ、TM et al. 仕上げ未経産牛の成長性能、枝肉特性、摂食行動、および血液パラメーターに対するヘンプシードケーキの含有の影響。 Ｊ．アニム． 科学。 100(6)、skac159 (2022)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

サミュエルソン、KL 他。 フィードロットのコンサルティング栄養士による栄養に関する推奨事項: 2015 年のニューメキシコ州とテキサス工科大学の調査。 Ｊ．アニム． 科学。 94(6)、2648–2663 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Amat, S. et al. 鼻咽頭、第一胃、膣の微生物叢と中心分類群は、妊娠第一期に子宮内で多様な栄養にさらされた処女の未経産未経産未経産牛と、ミネラル補給に反応した妊娠中の牛の未経産牛の微生物叢全体で共通していた。 微生物 9(10)、2011 (2021)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

キャラハン、BJ 他 DADA2: イルミナのアンプリコンデータからの高解像度サンプル推論。 ナット。 方法 13(7)、581–583 (2016)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

クアスト、C.ら。 SILVA リボソーム RNA 遺伝子データベース プロジェクト: データ処理と Web ベースのツールの改善。 核酸研究所 41(1)、D590–D596 (2013)。

MathSciNet CAS PubMed Google Scholar

McMurdie, PJ & Holmes, S. phyloseq: マイクロバイオーム国勢調査データの再現可能な対話型分析とグラフィックスのための R パッケージ。 PLoS ONE 8(4)、e61217 (2013)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

オクサネン、J.ら。 ビーガン: コミュニティ エコロジー パッケージ (2013)。

ベイツ、D. et al. lme4 を使用した線形混合効果モデルの近似。 J.Stat. ソフトウェア。 67(1)、1–48 (2015)。

記事 ADS Google Scholar

Martinez Arbizu、P. ペアワイズアドニス: アドニスを使用したペアごとのマルチレベル比較。 2017. R パッケージ バージョン 00、1。

マリック、H.ら。 集団スケールのメタオミクス研究における多変数関連の発見。 PLoS コンピューティング。 バイオル。 17(11)、e1009442 (2021)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Galasso, I. et al. Cannabis sativa L. 遺伝子型のコレクションにおける種子形質の多様性。 フロント。 植物科学。 7, 688 (2016)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Weimer、PJ 第一胃微生物叢の冗長性、回復力、宿主特異性:第一胃発酵を改善する工学的意義。 フロント。 微生物。 6, 296 (2015)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu、Y.ら。 残留飼料摂取量の多いおよび少ないアンガス未経産牛の第一胃マイクロバイオームとメタボローム。 フロント。 獣医。 科学。 9、812861 (2022)。

記事 ADS MathSciNet PubMed PubMed Central Google Scholar

ロペス、DRGら。 ネロール去勢牛のルーメン微生物叢と飼料効率の関係を評価する。 Ｊ．アニム． 科学。 バイオテクノロジー。 12(1)、79 (2021)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

アンドラーデ、BGN 他ネロール肉牛のメタン排出と飼料効率に関連する便とルーメンのマイクロバイオーム構成要素。 フロント。 ジュネット。 13、812828 (2022)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

アグラワル、R. et al. ミュータンス連鎖球菌およびカンジダ・アルビカンスに対するヘンプシードオイルとセージオイルの抗菌活性: in vitro 研究。 ペスキーブラ。 オドントペディアトリアクリニック。 統合します。 21、e0251 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

オスタプチクら。 ヘンプ成長因子と抽出方法がヘンプシードオイルの抗菌活性に影響を与える：系統的レビュー。 分離 8(10)、183 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

カラス、JA et al. カンナビノイドの抗菌活性。 抗生物質 9(7)、406 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ホール、JA 他セレン強化アルファルファ乾草を与えられた離乳した子牛は、健康な対照と比較して鼻腔微生物叢が豊富です。 PLoS ONE 12(6)、e0179215 (2017)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ホール、JA 他プレコンディショニング期間中にセレン生物強化アルファルファ乾草を給餌すると、肉用子牛の成長、枝肉重量、鼻腔内の微生物の多様性が改善されます。 PLoS ONE 15(12)、e0242771 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Enaud、R. et al. 健康と呼吸器疾患における腸と肺の軸: 臓器間および王国間のクロストークの場。 フロント。 細胞感染。 微生物。 10、9 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

CB ウェルチら。 胃腸微生物叢を利用して、微生物叢 - 腸管 - 器官の軸を通じて牛の健康を調整します。 微生物 10(7)、1391 (2022)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dougherty, R. & Cook, HM 牛における噴出ガス排出経路 - 定量的研究。 午前。 J.獣医。 Res 23、997–1000 (1962)。

CAS PubMed Google Scholar

Alexander, TW、Timsit, E. & Amat, S. 健康と病気におけるウシ呼吸器細菌叢の役割。 アニム。 健康研究所改訂 21(2)、168–171 (2020)。

論文 PubMed Google Scholar

Timsit、E. et al. 牛の呼吸器細菌叢: 呼吸器の健康を高めるための発達から調整まで。 獣医。 クリン。 N.Am. フードアニメーション。 練習してください。 36(2)、297–320 (2020)。

記事 Google Scholar

Zeineldin, M.、Lowe, J. & Aldridge, B. ウシ呼吸器の健康に対する粘膜微生物叢の貢献。 トレンド微生物。 27(9)、753–770 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Freitas、AC et al. 膣微生物叢の豊かさと多様性の増加、および自然早産。 マイクロバイオーム 6(1)、117 (2018)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Srinivasan, S. et al. 細菌性膣症の女性における細菌群集: 高分解能系統解析により、微生物叢と臨床基準との関係が明らかになります。 PLoS ONE 7(6)、e37818 (2012)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lehtoranta、L. et al. 健康な膣微生物叢と女性の生涯にわたるプロバイオティクスの影響。 フロント。 微生物。 13、819958 (2022)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Laguardia-Nascimento、M. et al. メタゲノム解析を使用したネロール牛の膣マイクロバイオームの特徴付け。 PLoS ONE 10(11)、e0143294 (2015)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

リマ、SF、ビカルホ、MLS & ビカルホ、RC ボス・タウラスの母親のマイクロバイオーム：子孫の幼少期の上気道マイクロバイオームと健康状態の決定における役割。 PLoS ONE 14(3)、e0208014 (2019)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Amachawadi, RG & Nagaraja, TG 牛の肝膿瘍: ホルスタイン種における発生率と、肥育場の牛を制御するための細菌学とワクチンのアプローチのレビュー。 Ｊ．アニム． 科学。 94(4)、1620–1632 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Boye, M.、Aalbaek, B. および Agerholm, JS フソバクテリウム ネクロフォラムは、レーザー キャプチャ顕微解剖および蛍光 in situ ハイブリダイゼーションによって羊において流産しやすいと決定されました。 モル。 セルプローブ 20(6)、330–336 (2006)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

カリフォルニア州カークブライド、ゲイツ、CE、MC リバル、Fusobacterium nucleatum に関連したヒツジおよびウシの中絶。 J.獣医。 診断します。 調査します。 1(3)、272–273 (1989)。

記事 CAS Google Scholar

Rzewuska、M. et al. Trueperella pyogenes の病原性と毒性: レビュー。 内部。 Ｊ．Ｍｏｌ． 科学。 20(11)、2737。https://doi.org/10.3390/ijms20112737 (2019)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マヘイリ、TM et al. 宿主種は細菌の均一性に影響を与えますが、多様性には影響しません。同じ餌を与えたウシとヤギの糞便細菌の比較。 動物 12(16)、2011 (2022)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ラルザバル、M. 他牛の大腸菌 O157:H7 感染時の腸全体の初期免疫の先天的特徴とマイクロバイオームの変化。 科学。 議員 10(1)、21535 (2020)。

論文 ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

ドミンゴ、MC 他ルミノコッカス・ガヴレオーii sp. 11月、ヒトの糞便検体から単離された糖ペプチド耐性種。 内部。 Ｊ．Ｓｙｓｔ． 進化。 微生物。 58(Pt 6)、1393–1397 (2008)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Aldape、MJ、Bryant、AE & Stevens、DL Clostridium sordellii 感染症：疫学、臨床所見、診断と治療に関する現在の見解。 クリン。 感染する。 ディス。 43(11)、1436–1446 (2006)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Guzzetta, M.、Williamson, A. & Duong, S. クロストリジウム・ソルデッリは、産後33歳のアジア人女性における致死的毒素ショック症候群のまれな原因であり、一般女性におけるこのクロストリジウム属の種に対する産前スクリーニングの必要性人口。 研究室医学。 47(3)、251–254 (2016)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ニャオケ、AC 他 7 頭の馬におけるパエニクロストリジウム (クロストリジウム) ソルデッリ関連腸炎。 J.獣医。 診断します。 研究 32(2)、239–245 (2020)。

記事 Google Scholar

Peña-Cearra、A. et al. 健康なヤギでは、末梢血単核球 (PBMC) マイクロバイオームは結腸微生物叢の影響を受けません。 アニム。 マイクロバイオーム 3(1)、28 (2021)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Hallmaier-Wacker、LK et al. 授乳と月経により、飼育されたアカゲザルの膣微生物叢は、雄の尿道の微生物叢により似たものに変化します。 科学。 議員9(1)、17399 (2019)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マロット、EK et al. 生殖ホルモンは、ファイレリーフサルの妊娠中および授乳中の腸内微生物叢の変化を仲介します。 科学。 議員 10(1)、9961 (2020)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

BL州カプラン、AE州スプリングス、ネブラスカ州カミンスキー カンナビジオール（CBD）による免疫調節のプロファイルには、活性化T細胞核因子（NFAT）の調節解除が含まれます。 生化学。 薬理学。 76(6)、726–737 (2008)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Szymański、JK、Słabuszewska-Jóźwiak、A. & Jakil、G. 膣の老化 - 私たちが知っていることと私たちが知らないこと。 Ｉｎｔ．Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ． 解像度公衆衛生学 18(9)、4935 (2021)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Qi、Xら。 生殖および代謝内分泌系に対する腸内細菌叢の影響。 腸内微生物 13(1)、1–21 (2021)。

論文 PubMed Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

この研究で発表された微生物学の研究は、SAのスタートアップパッケージの一環としてノースダコタ農業試験場によって財政的に支援されました。動物の調達と管理は部分的にノースダコタ州立大学と米国農務省との間の協力協定によって行われました。研究サービス (58-3060-0-031) およびノー​​スダコタ農業試験場。 私たちは、NDSU 肉牛研究施設および動物科学部門の食肉科学研究所の従業員の支援に感謝します。

ノースダコタ州立大学動物科学部、ファーゴ、ノースダコタ州、58108-6050、米国

トーマス・M・ウィンダース、カール・R・ダーレン、ケンダル・C・スワンソン

ラコム研究開発センター、カナダ農業および農業食品、6000 C & E Trail、ラコム、AB、T4L 1W1、カナダ

デビン・B・ホルマン

ノースダコタ州立大学微生物科学部、ファーゴ、ノースダコタ州、58108-6050、米国

ケイシー N. シュミット、サラ M. リュッケ、サマット アマット

USDA ARS、エドワード T. シェイファー農業研究センター、ファーゴ、ノースダコタ州、58102、米国

デビッド・J・スミス

USDA-ARS、米国食肉動物研究センター、クレイセンター、ネブラスカ州、68933、米国

ブライアン・W・ネビル

栄養および妊娠センター、ノースダコタ州立大学、ファーゴ、ノースダコタ州、58108-6050、米国

カール・R・ダーレン

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

SA、KCS、DJS、BWN がアイデアを考案し、研究を設計し、監督します。 牛の管理 - TMW、KCS、BWN。 動物の世話とサンプル収集 - TMW、KNS、SA、KCS、CRD、および DJS。 サンプル処理 - KNS、SA、および TMW。 データ処理、バイオインフォマティクス、統計分析 - DBH、SA。 原稿執筆—SA、TMW。 原稿のレビュー、編集、仕上げ - SA、DBH、TMW、KCS、SML、DJS、BWN、CRD、KNS。 すべての著者は原稿の出版版を読み、同意しました。

サマト・アマットへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Winders、TM、Holman、DB、Schmidt、KN 他。 ヘンプシードケーキを与えると、ウシの腸、呼吸器および生殖微生物叢が変化します。 Sci Rep 13、8121 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-35241-1

引用をダウンロード

受信日: 2022 年 11 月 8 日

受理日: 2023 年 5 月 15 日

公開日: 2023 年 5 月 19 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35241-1

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。