分娩前後の牛の脂肪組織における脂肪酸代謝に関連する遺伝子のmRNAと体調スコアの低下とエンドカンナビノイド系との関係

Relationship between body condition score loss and mRNA of genes related to fatty acid metabolism and the endocannabinoid system in adipose tissue of periparturient cows.

• E Dirandeh
• M Ghorbanalinia
• A Rezaei-Roodbari
• M G Colazo

抄録

エンドカンナビノイド系（ECS）は非反芻動物の飼料摂取量やエネルギーバランスを制御している。最近の研究では、食事管理が乳牛の肝臓と内膜における ECS のメンバーの発現を変化させることが示唆されています。本研究の目的は、乳牛の皮下脂肪組織（AT）におけるボディコンディションスコア（BCS）の低下と脂肪酸代謝および ECS に関連する遺伝子の mRNA の発現量との関係を明らかにすることであった。多胎性（3.2±0.5 泌乳期）のホルスタイン牛を対象に、分娩から -21 日目と 42 日目に BCS を測定した（d = 0 とした）。両評価の間の BCS 損失に応じて、牛を以下のように 3 つのカテゴリーにグループ分けした。(1) 0.25 単位以下の損失（n = 8、低 BCS 損失（LBL））、(2) 0.5～0.75 単位の損失（n = 8、中等度 BCS 損失（MBL））、(3) 1 単位以上の損失（n = 8、高 BCS 損失（HBL））。ハプトグロビンおよび非エステル化脂肪酸（NEFAs）の濃度を血漿中で決定した。リアルタイム PCR を用いて、AT における脂肪酸代謝、炎症および ECS に関連する主要遺伝子の mRNA の豊富さを決定した。分娩後 2 週目から 6 週目までの乳量（kg/日）は、MBL 群（47.9 ± 0.56）および HBL 群（47.4 ± 0.62）と比較して、LBL 群（49.4 ± 0.75）の方が高かった（P < 0.05）。全体的な平均血漿ハプトグロビン濃度およびNEFA濃度は、MBL群およびHBL群でLBL群に比べて高かった（P＜0.05）。TNF-α、インターロイキン-6（IL-6）および IL-1β の mRNA の発現量は、分娩後 21 日目および 42 日目に HBL 群で最大、MBL 群では中間、LBL 群では最低であった。カルニチンパルミトイル転移酵素 1A、ホルモン感受性リパーゼ、脂肪トリグリセリドリパーゼの AT 遺伝子発現は、HBL 群が分娩後 21 日目と 42 日目に最も高かった（P < 0.05）。全体的に、NEFA酸化に関連する超長鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼおよびペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γのmRNAの発現量は、MBL群およびHBL群がLBL群に比べて、分娩後42日目に高かった。しかし、脂肪酸アミドヒドロラーゼの mRNA の発現量は、分娩後 21 日目および 42 日目に HBL 群の方が LBL 群よりも低かった（P < 0.05）。以上の結果から、乳牛の AT における BCS 損失の増加、炎症、ECS ネットワークの活性化との間には正の関係があることが示されました。これらの結果は、ECS が脂肪酸代謝、炎症の発生、泌乳開始への牛の適応に重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。

The endocannabinoid system (ECS) controls feed intake and energy balance in nonruminants. Recent studies suggested that dietary management alters the expression of members of the ECS in the liver and endometrium of dairy cows. The aim of this study was to determine the relationship between body condition score (BCS) loss and the mRNA abundance of genes related to fatty acid metabolism and the ECS in the subcutaneous adipose tissue (AT) of dairy cows. The BCS was determined in multiparous (3.2 ± 0.5 lactations) Holstein cows at -21 and 42 days relative to calving (designated as d = 0). Cows were grouped into three categories according to BCS loss between both assessments as follows: (1) lost ≤0.25 unit (n = 8, low BCS loss (LBL)), (2) lost between 0.5 and 0.75 units (n = 8, moderate BCS loss (MBL)) and (3) lost ≥1 unit (n = 8, high BCS loss (HBL)). Concentrations of haptoglobin and non-esterified fatty acids (NEFAs) were determined in plasma. Real-time PCR was used to determine mRNA abundance of key genes related to fatty acid metabolism, inflammation and ECS in AT. Milk yield (kg/day) between week 2 and 6 post-calving was greater in the LBL group (49.4 ± 0.75) compared to MBL (47.9 ± 0.56) and HBL (47.4 ± 0.62) groups (P < 0.05). The overall mean plasma haptoglobin and NEFA concentrations were greater in MBL and HBL groups compared with the LBL group (P < 0.05). The mRNA abundance of TNF-α, Interleukin-6 (IL-6) and IL-1β was greatest at 21 and 42 days post-calving in HBL, intermediate in MBL and lowest in LBL groups, respectively. Cows in the HBL group had the greatest AT gene expression for carnitine palmitoyltransferase 1A, hormone sensitive lipase and adipose triglyceride lipase at 21 and 42 days post-calving (P < 0.05). Overall, mRNA abundance for very long chain acyl-CoA dehydrogenase and peroxisome proliferator-activated receptor gamma, which are related to NEFA oxidation, were greater in MBL and HBL groups compared to the LBL group at 42 days post-calving. However, mRNA abundance of fatty acid amide hydrolase was lower at 21 and 42 days post-calving in HBL cows than in LBL cows (P < 0.05). In summary, results showed a positive association between increased degree of BCS loss, inflammation and activation of the ECS network in AT of dairy cows. Findings suggest that the ECS might play an important role in fatty acid metabolism, development of inflammation and cow's adaptation to onset of lactation.