子牛の健康な腸には、IgG 以外の要因も関係していることをご存知ですか？初乳や移行乳に含まれるオリゴ糖は、子牛の腸を健康にする潜在的な仲介役となります。今回のコロストラム・カウンセルでは、子牛の健康全般を最適化するために、これらの因子がどのように作用するのかをご説明します。

コロストラム・カウンセルオリゴ糖について

子牛は、子宮内では哺乳動物から子牛への免疫グロブリンの移行がないため、受動免疫 を獲得するためには、良質な初乳を適時に与える必要がある。受動免疫の重要性から、ウシの初乳と移行乳に関する研究のほとんどは IgG の量と質に焦点が当てられてきた。しかし、初乳には腸の適切な発育と成熟に必要な栄養素や生理活性因子も豊富に含まれています。これらの生物活性因子は、初乳の研究分野で人気が出始めたところです。これらの生理活性因子の中にオリゴ糖（OS）があります。これらの分子は基本的に「単糖」であり、新生児の腸の発達に重要な役割を果たすという仮説が立てられている。特に、OSは健康な腸内細菌の確立を助け、病原性細菌を抑制し、初乳から血液中へのIgGの吸収を促進する可能性がある。

初乳中の構造と濃度

前述したように、OSは単純糖化合物であり、乳糖はすべてのOSのコア構造である。構造的に異なる分子を作るために、乳腺ではラクトースのコアにフコース（中性電荷）またはシアル酸（酸性電荷）残基が付加される。ウシの初乳と乳汁中には約40種類のOS化合物が同定されており、ウシOSの大部分（70%以上）はシアル酸残基が結合している（Tao et al.）ウシのOSはヒトのOSとは異なり、ヒトのOSの炭素鎖は長く、シアル酸基が結合しているのはごくわずか（5-15%）である（Ninonuevo et al.）

ウシの初乳に最も多く含まれる OS は 3'sialyllactose (3'SL)で、成熟乳の 4 倍、次いで 6'sialyllactosamine (6'SLN)が 2 番目に濃度が高い (Martin-Sosa et al., 2003; Figure 1)。IgG とは対照的に、OS の濃度は初乳搾乳後もそれほど急速に低下することはない。実際、3'SL、6'SLN、6'シアリルラクトース（6'SL）は分娩 7 日後と比較して、分娩 2 日後の濃度が高いことが示されている（Nakamura et al.）

大半の農場では、出生後初乳を 1～2 食与え、その後すぐに代用乳または全乳に移行することが多い。移行期のミルク（搾乳回数 2～6 回）には、OS の濃度が高く、さらに豊富な生物活性分子が含まれていることから、移行期のミルクを給与することは、酪農場の若い子牛の腸の健康に価値がありそうである。

オリゴ糖の機能

OSの大部分は胃の酸性pHに耐えることができ、子牛の腸内酵素では分解されないため、速やかに腸に到達することができる。しかし、Janschter-Krennら（2013年）は、これらの化合物が実際に構造を変化させ、小腸でも役割を果たす可能性があることを示した。では、これらの小さな単糖は、小腸や大腸でいったい何をしているのだろうか？

健康な腸内細菌のエネルギー源

小腸や大腸に存在するいくつかの有益な細菌群は、OSを分解してエネルギー源として利用するための様々な酵素を持っている。有益な細菌であるビフィズス菌は、ウシの初乳に含まれる主要なOSである3'SLを消費し、その増殖を促進することが明らかになっている（Yu et al.）さらに、最近の研究では、初乳に高濃度の OS が含まれる場合、新生子牛の小腸内のビフィズス菌の量が多くなることが実証されている（Fischer et al.、2018；Malmuthuge et al.、2015）。

子牛の腸内にビフィズス菌が多いと、腸内細菌群全体が健全になる可能性が高い。なぜなら、ビフィズス菌は短鎖脂肪酸を産生し、大腸細胞に良い影響を与えるだけでなく、腸粘膜バリアを安定化させ、腸の免疫システムを向上させて病原性細菌の過剰繁殖を防ぐことができるからである（Picardら、2005；Yasuiら、1995；Boffaら、1992）。さらに、バクテロイデスとして知られる別の有益なグループは、OSのシアル酸部分を独自に利用して、新生児の腸内での増殖と定着を促進することができる（Marcobalら、2011年）。

病原性細菌の抑制

OSは善玉菌の増殖を促進するだけでなく、病原性細菌が腸内に定着するのを防ぐことも示されている。病原体が宿主組織に侵入するためには、腸管細胞の表面にある「宿主糖鎖」として知られるOSと構造的に類似した糖に結合しなければならない。糖鎖と初乳や牛乳のOSの構造は非常に似ているため、OSは「受容体のおとり」として働き、病原体に結合することができる。これにより、病原体が宿主に結合し、その後の感染や病気を引き起こす能力が抑制される（Zivkovic et al.）具体的には、ウシの初乳と移行乳に含まれる主要なOSの2つ、6'SLと6'SLNが、腸内毒素原性大腸菌の結合を阻害することが証明されている（Martin et al.）初乳と移行乳に含まれるその他のOSは、ロタウイルス（Huang et al.、2012年）、コレラ菌（Coppa et al.、2006年）、肺炎球菌（Andersson et al.、1986年）にも結合することができ、健康でバランスのとれた腸内微生物群集を維持する多様な能力を示している。

免疫機能を高める

前述したように、有益な腸内細菌は初乳や牛乳のOSを利用することができるため、複数の経路を通じて免疫系を積極的に制御することができる。例えば、OSを摂取する細菌は、代替エネルギー源を摂取する細菌と比較して、抗炎症性化合物の発現を高め、炎症性化合物を減少させる（Chiclowski et al.）OS上で増殖する細菌はまた、腸細胞間のタイトジャンクションタンパク質の量をアップレギュレートすることができる。これは基本的に、病原性細菌が腸細胞の間を通って血流に入ることができないように、隙間を「締める」ことを意味する（Chiclowski et al.）

OSのシアル酸部分に関する興味深い点の一つは、シアル酸が腸に結合すると、IgGの腸細胞への結合と細胞内への取り込みが促進されることである（Gillら、1999）。このことは、ウシの初乳にシアル酸残基を持つOSが非常に多く、ヒトの初乳にシアル酸を持つOSがごく一部であることを説明することができる。ヒトでは、妊娠中に母体から胎児への免疫グロブリンの受動的移行があるが、ウシでは妊娠中に受動的移行がないため、子牛は初乳からしかIgGを得ることができない。したがって、IgGの受動的移行は、新生子牛の健康と生存を促進する上で最も重要な要因の一つであり、初乳に多く含まれるシアル酸は、子牛の血流にIgGがアクセスするのを助けるために存在するのかもしれない。

マンナンオリゴ糖はどうですか？

マンナンオリゴ糖(MOS)は、生後数週間の子牛の代用乳（Bio-Mos®など）によく添加される。牛由来のOSとは対照的に、マンナンオリゴ糖は酵母、すなわちサッカロマイセス・セレビシエの細胞壁に由来する。マンナンOSは「ブラシのような」構造をしており、サルモネラ菌や大腸菌などの病原性細菌に付着し、腸管細胞壁との結合を阻害して感染を引き起こす。代用乳にMOSを給与した子牛は、糞便中の大腸菌数が減少し（Jacquesら、1994年）、糞便スコアが改善し（Morrisonら、2010年）、成長成績が向上した（Sellarsら、1997年）。

代用乳にMOSを添加した場合に良好な効果が認められたことから、研究者らは初乳や代用初乳にMOSを添加した場合にも同様の効果が見られるかどうかを調べようとした。残念ながら、初乳代替物にMOSを添加した研究では、生後24時間の受動移行や疾病の発生率に影響は見られなかった（Robichaudら、2014年）。

さらに、新鮮なウシの初乳に MOS を添加した最近の研究では、添加し ていない初乳を与えた子牛と比較して、受動的移行に悪影響があることが判明した （Brady et al.）オリゴ糖の構造は生物学的機能の主要な決定要因であり、子牛の腸は進化的に、哺乳動物が初乳に分泌した化合物に反応するように調整されている。牛由来のOSは生まれたばかりの乳牛の子牛にとって「より自然」であるため、生後数日の間にOSを補給することで、MOSを補給した子牛と比較して、受動免疫の増加と腸内環境の改善につながる可能性がある。

テイク・ホーム・メッセージ

初乳や移行期のミルクに含まれるオリゴ糖は、健康な腸内細菌のエネルギー源となり、病原体を抑制し、免疫系を強化することで、腸の健康に良い影響を与える可能性があります。従って、移行期のミルクや良質な初乳代替ミルクを与えることで、新生子牛の腸内保 護を強化できる可能性があります。新生仔牛の腸を最大限に保護するために、従来の代用乳、あるいは全乳に OS を 添加する可能性について、さらなる研究が必要である。

数字

図1.
ウシの初乳と移行乳に最も多く含まれる2つのオリゴ糖の構造。

図2.
Nakamuraら(2003)の研究では、初乳、移行乳、成熟乳中の主要オリゴ糖（3'SL、6'SL、6'SLN）濃度を測定した。

アマンダ・フィッシャー、MSc.

SCCL、アルバータ大学リサーチ・アシスタント
[email protected]

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