動物たちがストレスを感じると、私たち人間と同じように心身に様々な影響が現れます。特に、消化器系はストレスの影響を受けやすい器官の一つです。牛や羊などの反芻動物にとって、胃（特に第一胃、ルーメン）は、食べた草を微生物の力で分解し、栄養を取り出すための非常に重要な臓器です。このルーメンの働きが損なわれると、動物の健康や生産性に大きな影響が出ます。今回ご紹介する研究は、ストレス時に分泌されるホルモンが、この反芻動物のルーメン内での微生物による発酵や栄養素の消化にどのような影響を与えるのかを、科学的に解明しようとしたものです。
🐄 ストレスホルモンが反芻動物の胃に与える影響とは？
研究の背景と目的
動物がストレスにさらされると、体内で様々なホルモンが分泌されます。これらのホルモンは、心拍数や血圧を上昇させたり、免疫機能を変化させたりするだけでなく、消化器系の働きにも影響を与えることが知られています。反芻動物の場合、ルーメン1と呼ばれる特殊な胃の中で、数多くの微生物が共生し、食べた植物繊維を分解して動物が利用できるエネルギー源（揮発性脂肪酸など）を作り出しています。この微生物のバランスや活動が崩れると、消化不良や病気の原因となります。
本研究の目的は、ストレス時に分泌される主要なホルモン（コルチゾール、エピネフリン、ノルエピネフリン）が、直接的にルーメン内の微生物発酵、栄養素の消化、そしてガス産生にどのような影響を与えるのかを、人工的な環境下で詳細に評価することでした。これにより、動物のストレス管理が消化機能に与える重要性をより深く理解することを目指しました。
どのように研究されたのか？（研究方法）
この研究では、二つの異なる実験が行われました。
実験1：連続培養発酵槽を用いたコルチゾールの影響評価
この実験では、実際の反芻動物のルーメン環境を模倣した「連続培養発酵槽」という装置が使用されました。これは、ルーメン液と人工唾液を継続的に供給し、微生物の活動を維持するシステムです。
研究者たちは、人工唾液に異なる濃度のコルチゾール2（0、3、6、9 ng/mL）を加えて、ルーメン内のpH、揮発性脂肪酸（VFA）3の生成、そして飼料の消化率（特にNDF4の消化率）を評価しました。実験期間は、コルチゾールを添加する期間（CORT period）と、その後のコルチゾールを添加しない回復期間（POST period）に分けて行われました。
実験2：試験管内培養を用いた複数のストレスホルモンの影響評価
二つ目の実験では、試験管（フラスコ）に実際の反芻動物のルーメン液と人工唾液を入れ、そこに様々なストレスホルモンを添加して、短時間での影響を評価しました。
添加されたホルモンは、以下の5種類です。
これらの条件下で、ルーメン液のpH、アンモニア態窒素（NH3-N）7濃度、VFA濃度、そしてガス産生量が測定されました。
注目すべき主要な結果（表で解説）
この研究で得られた主要な結果を、以下の表にまとめました。
表1：実験1（連続培養発酵槽）におけるコルチゾール濃度の影響
| 項目 | コルチゾール濃度 (ng/mL) | 主な傾向 | 簡易注釈 |
|---|---|---|---|
| pH | 高濃度で増加傾向 | 高濃度でわずかに上昇 | ルーメン内の酸性度を示す指標。pHが高いと酸性が弱い。 |
| 総VFA | 高濃度で増加傾向 | 高濃度でわずかに増加 | ルーメン微生物が飼料を発酵して作る主要なエネルギー源。 |
| イソ酪酸 | 高濃度で増加傾向 | 高濃度でわずかに増加 | VFAの一種。 |
| 酪酸 | 高濃度で減少傾向 | 高濃度で減少 | VFAの一種。 |
| イソ吉草酸 | 高濃度で減少傾向 | 高濃度で減少 | VFAの一種。 |
| NDF消化率 | 9 ng/mLで低下 | 低～中濃度（0, 3, 6 ng/mL）で高く、高濃度（9 ng/mL）で低下 | 飼料中の繊維成分の消化されやすさ。 |
| NH3-N (POST期) | 高濃度で減少 | コルチゾール濃度が高いほど、回復期にNH3-Nが減少 | タンパク質分解の指標。 |
表2：実験2（試験管内培養）における各種ストレスホルモンの影響
| 項目 | CON | EPI | NOR | CORT | ALL | 主な傾向 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| pH | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | ホルモンの種類による大きな変化なし |
| NH3-N | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | ホルモンの種類による大きな変化なし |
| 総VFA | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | 差なし | ホルモンの種類による大きな変化なし |
| 酢酸 | 高 | 低 | 低 | 高 | 高 | EPIとNORで有意に低下 |
| 酪酸 | 中 | 高 | 高 | 中 | 中 | EPIとNORで有意に増加 |
| イソ吉草酸 | 高 | 低 | 低 | 高 | 高 | EPIとNORで有意に低下 |
| ガス産生 (8-12h) | 最高 | 最低 | 中間 | 最高 | 最低 | CONとCORTで高く、EPIとALLで低い |
研究結果から見えてくること（考察）
これらの実験結果は、ストレスホルモンが反芻動物のルーメン内環境に直接的かつ複雑な影響を与えることを明確に示しています。
コルチゾールの影響：
実験1では、コルチゾール濃度が高まるにつれて、ルーメン内のpHや総VFAがわずかに増加する傾向が見られました。これは、コルチゾールがルーメン微生物の活動パターンを変化させ、特定のVFA（イソ酪酸）の生成を促進する一方で、別のVFA（酪酸、イソ吉草酸）の生成を抑制する可能性を示唆しています。特に注目すべきは、高濃度のコルチゾール（9 ng/mL）がNDF消化率を低下させた点です。NDFは飼料の主要な繊維成分であり、その消化率が低下するということは、動物が飼料から効率的に栄養を吸収できなくなることを意味します。これは、長期的なストレスが動物の栄養状態に悪影響を及ぼす可能性を示唆しています。また、コルチゾール添加後の回復期にNH3-Nが減少したことは、タンパク質分解や窒素代謝にも影響が残ることを示唆しています。
エピネフリンとノルエピネフリンの影響：
実験2では、エピネフリンとノルエピネフリンが、酢酸やイソ吉草酸の生成を減少させ、酪酸の生成を増加させることが示されました。これらのVFAのバランスの変化は、ルーメン微生物叢8の構成や活動が、これらのホルモンによって影響を受けることを意味します。また、ガス産生量もエピネフリンとノルエピネフリン、そしてそれらが混合された「ALL」の条件で最も低くなりました。これは、これらのホルモンがルーメン微生物全体の代謝活動を抑制する可能性を示唆しています。
総合的な示唆：
この研究は、ストレスホルモンが単に動物の行動や生理機能に影響を与えるだけでなく、消化器系の最も根幹であるルーメン微生物の活動にまで直接的に作用し、飼料の消化効率や栄養素の利用に影響を与えることを明らかにしました。ホルモンの種類や濃度によって影響のパターンが異なることも重要な発見です。例えば、コルチゾールはNDF消化率を低下させる一方で、エピネフリンやノルエピネフリンは特定のVFA生成やガス産生に影響を与えます。これは、異なる種類のストレスが、ルーメン環境に異なる影響を及ぼす可能性があることを示唆しています。
私たちの生活と動物の健康への応用（実生活アドバイス）
この研究結果は、畜産業における動物のストレス管理の重要性を改めて浮き彫りにします。
- ストレス軽減の重要性： 家畜がストレスを感じると、消化効率が低下し、結果として成長の遅れや生産性の低下につながる可能性があります。快適な飼育環境を提供し、ストレス要因を最小限に抑えることが、動物の健康維持と生産性向上に直結します。
- 環境改善： 適切な広さの飼育スペース、清潔
書誌情報
DOI pii: skag121. doi: 10.1093/jas/skag121 PMID 41981737 PubMed URL https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41981737/ 発行年 2026 著者名 Samuelson Kendall L, Strenkert Lauren L, Salazar Allison L, Alford Jacqueline B, Oosthuysen Eben R, Lopez Francesca A, Scholljegerdes Eric J, Lodge-Ivey Shanna L, Hallford Dennis M, Löest Clint A 著者所属 Department of Animal and Range Sciences, New Mexico State University, Las Cruces, NM, 88003. 雑誌名 J Anim Sci