食物繊維摂取量と可溶性繊維と不溶性繊維の比率が高温気候条件下での妊娠後期の雌豚の生殖能力に及ぼす影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 19749 (2022) この記事を引用

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この研究では、食物繊維（DF）レベルと、熱ストレス下での雌豚の生殖能力に対する可溶性繊維（SF）：不溶性繊維（ISF）の比の影響を評価しました。妊娠 90 日目の雌豚 40 頭が 4 つの治療に割り当てられました。 HH 食は 20% DF、1:4、SF:ISF 比でした。 HL、20% DF、1:6、SF:ISF 比; LH、14% DF、1:4、SF:ISF、LL、14% DF、1:6、SF:ISF。結果は次のことを示しました。授乳中の背脂肪の減少は、HH の方が低かった (P < 0.05)。飼料摂取量は HH と HL で高かった (P < 0.05)。 HH では分娩期間が短い (P < 0.05)。便秘指数は、HH と LH で高かった (P < 0.05)。離乳期の子豚の体重は、LH および LL よりも HH の方が大きかった (P < 0.05)。毛髪コルチゾールは、HL および LL よりも HH の方が低かった (P < 0.05)。酢酸塩、プロピオン酸塩、イソ吉草酸塩、および酪酸塩は、HH および LH で高かった (P < 0.05)。血漿ゾヌリン、糞便リポカリン-2は、HHおよびHLで低かった(P < 0.05)。 HH および HL では、スーパーオキシドジスムターゼが高くなる傾向 (P = 0.056)、マロンジアルデヒドが低くなる傾向 (P = 0.069) がありました。私たちは、食物繊維と可溶性繊維のレベルを高くすると、妊娠中の雌豚の熱ストレスを改善できる可能性があると考えました。

夏場の周囲温度の上昇は、1 日の平均飼料摂取量 (ADFI) に悪影響を及ぼし、ひいては雌豚の生理学的プロセスや生殖能力に悪影響を及ぼします 1,2。これは、熱を放散するために血流が内臓から皮膚へとそらされるときに起こります。子宮と卵巣への血流が制限されると、子宮内の低酸素症や卵巣の機能不全が生じる可能性があります。雌豚は妊娠期と授乳期に特に高温にさらされやすくなります。熱中性帯（25 ～ 35 °C）を超える温度にさらされると、雌豚は無発情、発情間隔の延長、離乳から発情までの間隔の延長、分娩率の低下、同腹子数の減少、死産、流産などの生殖に好ましくない影響を及ぼします3。 4. さらに、授乳期の 30 °C を超える高温は、雌豚の乳の合成を損なう 5 だけでなく、乳房への血液供給の制限や飼料の減少により、乳成分や脂肪酸や免疫グロブリンなどの初乳成分の一部も減少することが示されています。摂取量6. 初乳ミルクが子豚の受動免疫を提供し、これが新生児の感染症に対する主な防御源であることを考慮すると、子豚の生後数時間における初乳中の免疫グロブリン含有量の減少は、健康上の問題を引き起こす可能性があります7。さらに、熱負荷による腸の低酸素状態は腸のバリア機能を低下させる可能性があり、グラム陰性菌による内腔リポ多糖類（LPS）が血液循環に侵入し、エネルギーが体幹を犠牲にして免疫反応に割り当てられるため、雌豚と胎児の健康が損なわれる可能性があります。生殖機能8.

周囲温度の上昇に伴う妊娠中および授乳中の雌豚の生産量の大幅な損失は、豚生産におけるこれらの悪影響を改善するための新しい給餌戦略の導入を必要とします。伝統的に、ADFI の減少と栄養摂取量の低下に関して、暑い環境条件下での雌豚の飼料摂取量の低下の問題を軽減するために、栄養分が豊富な高エネルギー濃縮飼料の供給が採用されてきました。しかし、妊娠中のこの戦略は、分娩の問題を伴う太りすぎの母豚、授乳中の飼料摂取量の低下、乳量の減少につながる可能性があるため、逆効果です9。

近年、周囲温度が高い時期に雌豚の食事に食物繊維（DF）を多く取り入れることで有益な結果が得られています。 DF は植物由来の飼料の一部であり、哺乳動物の小腸での酵素消化に耐性があり、後腸で完全または部分的に微生物発酵を受けます10。水への溶解度に基づいて、DF は 2 つのクラスに分類されます。1 つはガム、ペクチン、イヌリンなどの可溶性繊維 (SF) です。リグニンやセルロースなどの不溶性繊維（ISF）7,11。多くの研究では、母豚当たりの 1 日あたりの栄養摂取量が治療間で均等である場合、1 回以上の妊娠 - 授乳周期 (生殖周期) で妊娠中の DF 摂取量を増やすと、母豚と産子の成績が向上する可能性があることが実証されています 12,13。しかし、他の研究では、妊娠中の食事に繊維を加えた場合、産子と雌豚の成績に影響がなかったり、悪影響が及んだりしなかったと報告されています14,15。これらの差異は、妊娠中に補給された食物繊維の種類に起因する可能性があります。繊維資源の ISF/SF 比は、食餌摂取量に影響を与え、雌豚の生殖能力の向上に重要な役割を果たす可能性があります7。以前の研究では、ISF/SF比が雌豚とその子の健康に重大な影響を及ぼし、妊娠期の飼料中の不溶性繊維と可溶性繊維の比率が高い場合に記録される子豚の平均体重（BW）と離乳時の産子体重がより大きくなることが証明されました。 5.59、9.12、12.81 の食事と比較して 3.89。したがって、妊娠中の雌豚の食物繊維が効果的であるためには、不溶性と可溶性の比率に閾値が存在します。したがって、妊娠中の雌豚における熱ストレスの影響を軽減するのに十分な食物繊維のレベルとSF:ISFの比率を理解することが重要です。この研究は、DFレベル、ISF/SF比、腸管透過性、ストレスレベル、腸内代謝物レベル、および高温条件下での母豚および敷料のパフォーマンスに及ぼす相互作用の影響を決定することを目的としました。

呼吸数は、高 ISF 群と比較して、高 SF 群の妊娠 107 ～ 110 日目で有意に高かった (P < 0.05)。一方、100日目、103日目、および104日目には、高ISF給餌群と比較して、高ISF給餌群の直腸温が上昇しました(P < 0.05)。繊維レベルとSF比との間に相互作用は観察されませんでした。 ISF (図 1a、b)。

食物繊維レベルおよび可溶性食物繊維と不溶性食物繊維の比率が：（a）呼吸数、（b）熱ストレス中の雌豚の直腸温に及ぼす影響。アスタリスク (*) は統計的有意性 (P < 0.05) を示します。

コルチゾールレベルは、高ISF治療と比較して、高SF治療で有意に低かった(P<0.05)(図2)。

総食物繊維（TDF）レベルおよび可溶性食物繊維と不溶性食物繊維の比率が雌豚の毛髪コルチゾール濃度に及ぼす影響。上付き文字 a、b は、上付き文字が異なることを意味し、統計的有意性を示します (P < 0.05)。

雌豚の血清中のスーパーオキシドジスムターゼ (SOD) の濃度は、ISF 給餌量の多い処理と比較して、SF 給餌量の多い処理で高くなる傾向がありました (P = 0.056)。低レベルの DF 治療と比較して、高 DF レベルの治療では血清中の MDA 濃度が低くなる傾向がありました (P = 0.069) (表 1)。

授乳中の BF 損失は、低 DF レベルのグループよりも高 DF レベルの給餌グループで高かった (P < 0.05)。高ＩＳＦ治療と比較して、高ＩＳＦ治療では授乳中のＢＦ損失がより高くなる傾向（Ｐ＝０．０７５）があった。 ADFI は、低 DF レベルの食事よりも高 DF レベルの食事の方が有意に高かった (P < 0.05)。分娩期間は、低 DF レベルの治療よりも高 DF レベルの治療の方が有意に短かった (P < 0.05)。さらに、分娩期間は、高 SF 治療群と比較して、高 ISF 治療群の方がより長く (P < 0.05) ました。便秘指数は、高 ISF 給餌グループよりも高 SF 給餌グループの方が有意に高かった (P < 0.05)。グループ。 WEI は、低 DF レベルの治療と比較して、高 DF レベルの治療で高くなる傾向がありました (P = 0.070)。 DF レベルと SF:ISF 比の間に相互作用は観察されませんでした (表 2)。

子豚の離乳時の体重は、低 DF レベルの治療と比較して、高 DF レベルの治療で有意に大きく (P < 0.05)、高 ISF 給餌よりも高 SF 給餌の方が高かった (P < 0.05)。離乳仔の体重は、DF レベルが低いグループよりも DF レベルが高いグループの方が高かった (P < 0.05)。高 ISF 処理と比較して、高 SF 処理では離乳仔の体重が高くなる傾向 (P = 0.058) がありました (表 3)。

糞便濃度；酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、イソ吉草酸塩、および総SCFAは、高ISF治療と比較して高SF治療で有意に高かった(P<0.05)。 DF のレベルと SF:ISF の比との間に相互作用はありませんでした (表 4)。

血漿ゾヌリン濃度は、高 ISF 治療よりも高 SF 治療で有意に減少しました (P < 0.05)。糞便リポカリン-2レベルは、高SF給餌群と比較して、高ISF給餌群で上昇した。高 ISF 治療よりも高 SF 治療の方が血清 LPS が低くなる傾向がありました (P = 0.052)。血清中のLBPレベルは、ISFを多く与えた食餌と比較して、SFを多く与えた食餌の方が低い傾向があった(P=0.085)(表5)。

変動重要度予測 VIP > 1 および p < 0.05 を利用して、変動に対する代謝化合物の影響を決定しました。雌豚の糞便中の脂肪酸、脂質、炭水化物、アミノ酸、有機酸を含む代謝産物が、複数の生化学的プロセスで検出されました。脂肪酸生合成、脂肪酸伸長、尿素回路、アルギニンとプロリンの代謝、プリン代謝、ベタイン代謝、解糖/糖新生、およびビオチン代謝のレベルは、より高いDFレベル(20%)を与えられた雌豚の方が14%の雌豚よりも高かった。 DF レベル (図 3a)。一方、ブタン酸代謝、ステロイド生合成、脂肪酸生合成、エタノール分解、尿素回路、D-アルギニンおよびD-オルニチン代謝、メチオニン代謝、アルギニンおよびプロリン代謝、およびベタイン代謝は、SF:ISFが高いほど有意に増加した。食事療法 (1:4) と、より低い SF:ISF (1:6) の治療法を比較しました。ピルビン酸代謝およびプロピオン酸代謝のレベルは、SF:ISF (1:6) の低い食事療法で有意に増加しました (図 3b)。代謝産物濃度の変化に基づいて、代謝経路の分析により、ステロイド生合成、ビオチン代謝、および脂肪酸分解が、14% 治療よりも 20% DF 食で有意であることが特定されました。ピルビン酸代謝は、14% DF レベルの食餌で増加しました (図 4a)。脂肪酸生合成、ステロイド生合成、脂肪酸分解、リジン分解、ビオチン代謝は、1:6、SF:ISF 食と比較して、1:4、SF:ISF 治療でより高かった。解糖/糖新生、およびピルビン酸代謝は、1:4、SF:ISF食と比較して、1:6、SF:ISF治療で強化されました(図4b)。

妊娠後期に異なる食物繊維レベルを与えられた雌豚の糞便で確認された可変重要度投影法（VIP）> 1によるクラス差別の原因となる重要な代謝産物セットに対する食物繊維レベルおよび可溶性、不溶性食物繊維比の影響。 (a) 20% 対 14% の食物繊維レベル。 (b) 1:4 対 1:6 の可溶性繊維と不溶性繊維の比率。

妊娠後期の雌豚の糞便中に同定された差次的代謝産物のメタボロームビューマップに対する食物繊維レベルおよび可溶性食物繊維と不溶性食物繊維の比率の影響（変数重要度投影 > 1、P < 0.05）。 (a) 20% 対 14% の食物繊維レベル。 (b) 1:4 対 1:6 の可溶性対不溶性の比率。 X 軸は経路への影響を表し、Y 軸は経路の強化を表します。ノードの色はその P 値に基づいており、ノードの半径はパスウェイの影響値に基づいて決定されます。サイズが大きいほど、色が濃いほど、パスウェイの濃縮度が高く、影響値が高いことを表します。

呼吸数の増加と血管拡張は、豚が高気候条件下で環境への過剰な熱の伝達を増加させるために使用する体温調節メカニズムの一部です。直腸温の上昇は、熱を放散するために血液が内臓から末梢にそることによって引き起こされます。一方で、呼吸数が増加すると、肺の蒸発と熱損失が増加します17。この研究では、妊娠114日目の雌豚の平均呼吸数は平均約72mov/分で、直腸温は体温上昇の兆候である39℃という最高値でした。この研究では、DF レベルが高く、SF を摂取した群では、妊娠 107 日目から 110 日目までの呼吸数の大幅な低下と、妊娠 100 日目から 104 日目までの直腸温の低下が記録されており、これらのグループの体温が低下していることを示しています。呼吸数の低下により胸部の筋肉の動きが低下し、熱の発生がさらに低下し、直腸温度の低下により細胞のアポトーシスや臓器の損傷が回避されます。

哺乳動物の血中コルチゾールレベルは、ストレスの指標としてよく使用されます18。我々の現在の研究では、コルチゾールレベルは、高ISF食よりも高SF食の方が有意に下方制御されており、これは高SF治療でストレスレベルが低下していることをさらに示している。さらに、酸化ストレスレベルは、MDA や SOD などのパラメーターによって決定できます。この研究では、血清SODはSF治療が高いほど高くなる傾向があり、これは抗酸化能力の向上とその結果としてのストレスの減少を示しています19。血中コルチゾールレベルは調査しませんでしたが、実験期間中にコルチゾールが毛幹に蓄積するため、毛髪コルチゾールは慢性ストレスのより良い予測因子となる可能性があります。さらに、毛髪サンプリングは非侵襲的技術であり、特に雌豚のこのストレスの多い時期には有効です20。妊娠中の雌豚のストレスレベルに対する食物繊維の影響の根底にあるメカニズムはまだ完全には理解されていないが、満腹感はコルチゾールの減少に関連している可能性がある。

妊娠中の雌豚の体重とBFは、この研究のグループ間で差がなかった。これは、食物繊維のレベルや供給源に関係なく、エネルギーが同じであれば、食物繊維の補給が妊娠中の体重とBFの増加に影響を与えなかったという以前の研究と一致している21。さらに、妊娠中、雌豚は食事エネルギーのほとんどを体内の蓄えに変換するのではなく、胎児の成長と発育に分配します22。離乳時の母豚の体重は、DF のレベルや SF と ISF の比のいずれにも影響されませんでした。我々は、DF は栄養素の密度が低いため、乳生産の需要を満たすために脂肪組織からの脂質がより多く動員されるためであると考えました 23。私たちの現在の研究では、高DF食ではBF損失が減少し、高SF食ではBF損失の傾向が低いことを報告しています。これは、発酵の促進により、体脂肪の代わりに乳汁生成に利用される、特に酢酸、酪酸、プロピオン酸などの SCFA が増加するためである可能性があります 21。

授乳中の飼料の消費は、雌豚のその後の生産性だけでなく、乳を飲んだ子の成長パフォーマンスにとっても最も重要です。授乳中のADFIが低いと、体内の予備力の動員が増加し、雌豚の生殖能力の低下につながります24。特に初産の雌豚において自発的な飼料摂取量の増加は、授乳中の体調の低下が生殖不全を引き起こす可能性があるため、体調の維持に重要である可能性があります25。本研究では、授乳期の飼料摂取量は、低繊維食餌を与えられた場合と比較して、高食物繊維食餌の方が高かった。私たちの結果と一致して、Tan ら 26 は、雌豚が妊娠中に高繊維質の食物を摂取した場合、授乳中の ADFI が増加すると報告しました。我々は、ADFI の増加は、総発酵性繊維の増加によって引き起こされるインスリン感受性の増加によるものである可能性があると仮説を立てました。雌豚の妊娠後期および授乳期には、授乳中の飼料摂取に悪影響を与えるインスリン抵抗性が報告されています27,28。さらに、妊娠中の高繊維食は消化管のサイズと容量を増大させる可能性があり、食餌の嵩高さにより、雌豚が授乳中に不可欠な飼料摂取量の大幅な増加に適応しやすくなります29。

分娩時間が長くなると、胎児の低酸素症の危険性が高まり、死産子豚の数が増加します30。この研究では、高DF食と高SF給餌治療を受けた雌豚の分娩期間が短くなりました。高繊維食での分娩時間の短縮は、分娩中の雌豚のストレス反応が軽減されたためである可能性があります。以前の研究では、雌豚の妊娠後期にDF摂取量を増やすことで食後の満腹感が改善し、神経過敏が軽減され、常同行動が解消され31,32、その結果分娩時間が短縮されることが観察されました。さらに、SF は腸内の微生物叢によって容易に発酵されて、雌豚に分娩プロセスを促進するための追加のエネルギーを提供する SCFA を生成します 33。さらに、便秘は、分娩時に硬い便が産道の物理的障壁として機能するため、分娩時間が長くなる可能性があります。この研究で観察されたように、高濃度DFを与えた雌豚では糞便スコアが改善し、それにより分娩前および分娩中の便秘リスクが減少した。

これまでの研究では、妊娠中にSF豊富な飼料を与えられた雌豚は、ISF豊富な飼料を与えられた雌豚よりも胚生存率が高く、より多くの数の生きた子豚を出産できることが示されている12。腸内微生物叢を調整してSFを容易に発酵させ、二次胆汁酸、セロトニン、SCFAなどの胚の成長と生存に有益な代謝産物を生成します。さらに、妊娠中にSFの摂取量を増やすと、有益な腸内細菌が促進され、病原性細菌が抑制されるため、雌豚の健康が改善され16、胚の生存率が向上する可能性があります。しかし、この研究では、高繊維食やSFとISFの比率を与えることによって、産子数の増加や出生時の産子体重の増加は観察されませんでした。これは、介入時期が原因である可能性があります。妊娠後期の母豚に栄養療法が提供されたためです。これは、産子の数が妊娠初期に部分的に決定されるため、産子を調整するのに効果的な時期ではない可能性があります34,35。この研究では、妊娠中の飼料に繊維質を多く添加すると、離乳時の子豚の平均体重が増加しました。以前の研究と一致して、雌豚の妊娠中に繊維を追加すると、離乳時の子豚の平均体重が改善されました13,36。我々は、より高いDF食が腸の完全性を改善し、後腸におけるDF発酵によるSCFA産生の増加による腸細胞の栄養を通じて絨毛の高さを改善できるのではないかと仮説を立てた。腸の形態の改善により、授乳中、特に最初の数週間により多くの栄養素を吸収する腸の能力が向上し、高濃度の DF 治療における哺乳子豚の発育能力の向上につながる可能性があります。

食物繊維は、腸管上部で酵素消化を受け、結腸と盲腸で微生物発酵を受けて、SCFA、特に酢酸、酪酸、プロピオン酸を生成します37,38。この研究では、高 ISF 食よりも高 SF 食の方が、より多量の酪酸、酢酸、プロピオン酸が観察されました。私たちの発見と同様に、SF および ISF のそれぞれの供給源としてオート麦皮と比較して亜麻仁ミールを組み込むと、ブタの後腸における SCFA の産生がより高くなることが報告されました 39。我々は、高SF食におけるこれら3つのコアSCFA（酢酸、酪酸、プロピオン酸）および総SCFAのより多量の生産は、ISF40と比較して胃腸管内の微生物叢によるより速く広範な発酵によるものである可能性があると仮説を立てた。これは、微生物の活動の基質として機能する発酵性繊維画分の溶解度が高いためである可能性があります。

腸バリアの完全性は、病原体、エンドトキシン、抗原が固有粘膜層に侵入するのを排除することで腸の恒常性を維持する上で重要です41。血漿中のゾヌリンレベルの高さは、腸管バリアの障害のマーカーです。この研究では、高SF食におけるゾヌリンおよびリポカリン-2の血漿レベルの低下により、腸のバリア機能が改善される可能性があり、したがって血中のLPSおよびLBPの低下傾向で観察されるように、腸の透過性が低下する可能性があります。我々は、SFの発酵によって腸内細菌叢の構造とSCFA産生を調節することにより、食事性SFが抗炎症性細菌の存在量を増加させる一方、腸内炎症誘発性細菌の存在量を減少させる可能性があると仮説を立てた。 SCFAは、活性化B細胞の核因子カッパ軽鎖エンハンサー（NF-κB）経路を阻害し、腸細胞の酸化還元と保護抗酸化物質を調節する核因子赤血球2関連因子/ヘムオキシゲナーゼ-1（Nrf2/HO-1）経路を活性化する可能性があります。したがって、腸の透過性が低下し、その結果、血中エンドトキシンが減少し、酸化ストレスが低下し、炎症反応が減少し、雌豚や子豚の健康が改善される可能性があります。

この研究では、メタボローム分析により、DF が高い場合と SF:ISF の比率が高い場合の両方で、ビタミン B 複合体の 1 つであるビオチンが糞便サンプル中で上方制御されていることが明らかになりました。ビオチンは、脂肪酸合成などの重要な代謝経路に関与する重要な酵素補因子です。さらに、高濃度の SF:ISF 治療群で顕著に豊富なブタン酸代謝は、結腸細胞に栄養を与える主なエネルギー源である酪酸を生成するため、この研究の高濃度の SF:ISF 治療群で観察された腸管バリアの改善に伴う急速な増殖 18 は、強化酪酸。ステロイドの生合成は、コレステロールを生成する酢酸から始まり、次に胆汁酸と、卵巣機能に大きな影響を与えるエストラジオールやプロゲステロンなどのステロイドホルモンに変換されます。この研究では、高DFレベルおよびSF食で観察された高いステロイド生合成は、繊維発酵から生成されるより高いSCFA、より具体的にはステロイド合成の前駆体である酢酸によるものである可能性がある。さらに、糖新生経路は、低DFレベルおよび高ISF給餌治療で著しく濃縮されており、これはタンパク質および脂肪のグルコースへの変換につながるSCFA産生の低下の指標である可能性があります。

今回の研究結果は、妊娠後期の雌豚にSF:ISFを補給すると、熱ストレスの悪影響を軽減できる可能性があることを示唆している。 SF:ISF 比の増加は、糞便サンプル中の多くの代謝産物の増加と関連していました。しかし、熱ストレスのさまざまな段階における代謝産物の生成と経路に対する食物可溶性および不溶性繊維の影響を評価するには、さらなる研究が必要です。さらに食物繊維量（20％）が向上。授乳中のADFI、便秘指数、子豚のBW、分娩プロセスの長さ、および授乳中のBF損失が減少しました。これらのプラスの特性は、雌豚が暑い環境でよりよく行動できるようにするのに役立ちます。

実験プロトコルは、大韓民国の実験動物に関する事務管理規則に従って、大韓民国春川市の江原国立大学の施設内動物管理使用委員会 (KW-210503–6) によって承認されました。

この実験は、2021年の7月から8月の夏、平均環境温度36.8℃の韓国咸安地域にある商業養豚場で行われた。簡単に説明すると、発情開始後、雌豚に人工授精を 2 回行い、超音波装置 (AV 2100 V: Ambisea Tech. Corp, Shenzhen, China) を使用して妊娠の診断と確認を行いました。妊娠 90 日目、合計 40 頭のデュロック × ランドレース × ヨークシャーの経産雌豚 [平均出産数 = 3。約 197 ± 23 kg の平均体重 (BW)] を選択し、完全にランダム化した実験計画で 4 つの治療法のうちの 1 つに割り当て、食物繊維 (DF) レベルと不溶性繊維: 不溶性繊維 (SF) の比率の影響を調べました。 :ISF)。治療食には、20% DF、1:4 の SF:ISF 比 (HH)、20% DF、1:6 の SF:ISF 比 (HL)、16% DF、1:4 の SF:ISF 比 (LH) が含まれていました。 )、DF 16%、SF:ISF 比 1:6 (LL)。各処理には、各出産日 (1、2、3、4、5) からの 2 頭の雌ブタから構成される 10 個の複製囲いが含まれていました。コンクリートのすのこ床を備えた妊娠区画 (2.05 × 1.08 m) ごとに 1 匹を収容しました。妊娠牛舎内の周囲温度は平均 32.2 °C (平均日中温度 34.6 °C、夜間平均温度 29.8 °C) でした。妊娠 100 日目に雌豚を分娩室に移し、授乳 21 日目の離乳まで、すのこ床を備えた個別の分娩台で飼育しました。単一スペースのフィーダーとニップルドリンカーを各分娩クレートに設置し、飼料と水を自由に摂取できるようにしました。トウモロコシと大豆ミールをベースとした基礎食は、米国研究評議会の 201243 に従って処方され、妊娠中および授乳中の雌豚の栄養ニーズを満たすか、それを上回るように、妊娠 90 日目から授乳 21 日目の離乳まで提供されました。実験用基礎飼料（給与ベース）の配合、化学組成、および分析された食物繊維特性を表 6 に示します。赤外線ランプを使用して、各分娩箱内の子豚エリアを加熱しました。妊娠室と分娩室の床から 1 m 上に設置された温度と湿度の監視装置 (Campbell Scientific Ltd.、英国シェプシェッド) を使用して、温度と相対湿度を連続的に測定し、5 分ごとに記録しました。湿度と温度は、Dikmen et al.44 によって説明されているように、温度湿度指数 (THI) を使用して評価されました。 THI は、次の式を使用して計算されました。THI = [(1.8 × T + 32) − (0.55 − 0.0055 × RH) × (1.8 × T − 26)] ここで、RH はパーセント (%) で表した相対湿度です。 T は温度 (℃) です。妊娠実験期間中の体温とTHIを図5に示します。

実験期間中の母豚の熱ストレス時の周囲温度と温湿度指数 (THI)。実験期間中の周囲温度 (黒色の線) と (THI) 温湿度指数 (灰色の線)。

絶食中の雌豚の耳静脈を穿刺して血液サンプル (8 mL) を採取し、分析のために真空チューブ (5 mL) およびヘパリン添加チューブ (5 mL) に入れました。サンプルを真空チューブ内で 4 °C、3000 で 15 分間遠心分離して血清サンプルを抽出し、その後さらなる分析のために -80 °C で保存しました。糞便サンプルは 1 日 2 回、午前 7:00 と午前 15:30 に採取され、プールされてビニール袋に密封され、-20 °C で冷凍されました。サンプル収集後、各雌豚の糞便サンプルを解凍して一緒にプールし、強制通風オーブン (65 °C) で 72 時間乾燥させ、1 mm のふるいを通して粉砕し、サブサンプルを採取する前に完全に混合しました。化学分析。

直腸に 2 cm 挿入したデジタル体温計を使用して、実験期間中、毎朝と夕方、それぞれ 08:00 から 09:00 まで、および 17:00 から 18:00 まで直腸温度を測定しました。呼吸数は、雌豚が横たわった姿勢で休んでいるときの胸部の動きの観察を通じて、1分間あたりの呼吸数をカウントすることによって同時に同様に記録された。

毛髪中のコルチゾールレベルは、前述のように測定されました45。妊娠90日目と112日目の雌豚の額から毛髪サンプルをそれぞれ剃りました。毛髪サンプルを収集し、ポリプロピレンチューブ (HM Hyundai Micro Co.、韓国) で乾燥する前に、アルミホイルに入れて保管しました。汚染物質を除去するために、サンプルを 5 ml のイソプロピルアルコールで 3 回洗浄し、室温 (23 ± 1 °C) で 7 日間乾燥させました。乾燥後、メタノール希釈法を使用してコルチゾールを抽出し、製造業者（ミシガン州アナーバーのCayman Chemical）の指示に従ってELISAキットで試験した。

血漿 SOD は、Sun et al.46 によって記載された方法によって測定されました。総 SOD (T-SOD) 活性は、以前に報告された、キサンチン-キサンチンオキシダーゼによって生成されるスーパーオキシドに対する SOD と指示薬であるニトロブルーテトラゾリウムの間の間接競合試験を使用して決定されました47。 T-SOD 活性単位は、ニトロブルーテトラゾリウムの還元を最大阻害の 50% 阻害できるサンプルタンパク質の量を 1 単位と定義して計算されました。データはサンプル中のタンパク質の量に正規化され、U/mg タンパク質として表されました。血漿脂質過酸化は、Esterbauer と Cheeseman によって記載されているように、マロンジアルデヒド (MDA) とチオバルビツール酸 (TBA) の反応によって測定されました 48。簡単に説明すると、解凍した血漿サンプル 1 mL を、エチレンジアミン四酢酸 1 mL [蒸留水 10 mL にエチレンジアミン四酢酸 (EDTA) 0.037 g を溶解]、トリクロロ酢酸 (TCA) 2 mL (蒸留水 30 mL に TCA 3 g) を加え、沸騰管内の 1 mL ブチル化ヒドロキシトルエン (BHT) (10 mL エタノール中 0.2 g BHT)。次いで、混合物を１２００ｇで１５分間遠心分離した。次いで、１ｍＬの上清を１ｍＬのＴＢＡ（２０ｍＬの蒸留水中に０．１３４ｇのＴＢＡ）とともに水浴上、９０℃で２０分間インキュベートした。分光光度計 (Bausch and Lomb Supertonic 70、Feldkirchen、ドイツ) を使用して、冷却後の 532 nm の波長での吸光度を評価しました。

雌豚の体重と背脂肪の厚さは、妊娠 90 日目、分娩後 24 時間以内、および離乳時に測定されました。母豚の体重は、Kim et al.36 の記載に従って、電子豚体重計 (Qingdao AN-1T、Simei、上海、中国) を使用した動的体重計法によって測定されました。背脂肪の厚さは、超音波検査法 (Sonolayer SAL-32B、東芝、東京、日本) によって、最終肋骨レベルの正中線から 65 mm で測定しました。出生時と 21 日目の離乳時に子豚の体重を個別に測定しました。毎朝、餌を拒否した子豚を 07:00 から 08:00 までに収集し、すぐに新鮮な餌を与えました。飼料消費量は、与えられた飼料と翌朝収集した拒否餌との差を求めることによって得られた。各雌豚の離乳から発情までの間隔 (WEI) を、離乳から次の発情の開始までの日数として記録しました。

糞便サンプル中の SCFA レベルは、Liu et al.20 によって記載されているように、ガスクロマトグラフィー (GC) を使用して測定されました。サンプルは炎イオン化検出器を備えた TRACE 1310 GC を使用して分離し、HP-88 カラム (製造元からの長さ 100 m、直径 0.25 mm、膜厚 0.2 m) で分析しました。温度スケジュールは次のとおりです: 70 °C で 1 分間、その後 180 °C まで上昇して 25 °C で 1 分間保持、200 °C で 10 °C で 1 分間保持、220 °C で 2 °C で保持Cで10分間、最後に240°Cで20°Cで6分間保持しました。サンプルは 20:1 のスプリット比および 1.3 ml/min のカラム流速で実行されました。キャリアガスとしては水素が用いられる。インジェクターは 270 °C に設定され、検出器は 290 °C に設定されます。

雌豚の血清および糞便サンプルは、酵素結合免疫吸着アッセイ技術（中国、南京の南京建城生物工学研究所）を使用してリポ多糖類（LPS）、ゾヌリン、リポカリン-2、および結合タンパク質LBP）について評価され、炎症変数が評価されました。

雌豚の糞便中の代謝産物の量は、GC-MS を使用して測定されました。 He et al.18 によれば、100 mg の糞便サンプルを 5 ml の遠心分離管に移し、500 μL の蒸留水と混合し、60 秒間ボルテックスしました。次に、内部定量標準として 1000 μL のメタノールを加え、30 秒間ボルテックスしました。氷上で 30 分間インキュベートした後、超音波装置を使用してサンプルを 25 °C で 10 分間保持しました。その後、遠心分離手順 (5000 r/min、5 °C、15 分間) を実行しました。すべての上清を乾燥させ、2 mL 遠心分離管に入れました。次に、乾燥サンプルをピリジン中のメトキシアミン溶液 60 μL に加え、30 秒間ボルテックスした後、37 °C で 120 分間反応させました。 60μLのトリフルオロアセトアミド試薬(1%FMCSを含む)を加え、37℃で90分間遠心分離(5000r/分;5℃;15分)した。得られた上清をサンプルバイアルに移し、Agilent 7890A/5975C GC-MS (Agilent Technologies、サンタクララ、カリフォルニア州、米国) を使用して分析しました。

完全にランダム化された設計に基づいて、統計分析には GLM 手順が使用されました (SAS Inst. Inc. ノースカロライナ州ケアリー)。パリティ数は固定効果として、初期 BW は共変量として含まれました。治療間の有意差 (P < 0.05) は、トルコの正直有意差手順を使用して統計的に異なるとみなされました。個々の雌豚は、すべてのパラメータの実験単位として考慮されました。代謝物は、収集された生データ (http://srdata.nist.gov/gateway/、2022 年 2 月 6 日にアクセス) を使用して同定され、(13C2)-ミリスチン酸および安定同位体 IS に正規化されました。ソフトウェアプログラム SIMCAP + バージョン 13.0 を使用して統計分析を実行しました (Umetrics、Umea、スウェーデン)。代謝経路および代謝物セット濃縮分析に対する熱ストレスの影響は、2022 年 7 月 11 日にアクセスされたオンラインツール (http://www.metaboanalyst.ca/faces/ModuleView.xhtml) に従って決定されました18。

この原稿の報告は、「動物研究: In Vivo 実験の報告」の推奨事項に準拠しています。

責任著者は、合理的な要求に応じて、この研究のデータセットを提供できます。

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この研究は、大韓民国農村開発庁「農業科学技術発展のための共同研究プログラム（プロジェクト番号 PJ01479601）」の支援を受けて実施されました。

これらの著者、Joseph Moturi と Abdolreza Hosseindoust も同様に貢献しました。

韓国、春川、24341、江原国立大学動物産業融合学部

ジョゼフ・モトゥーリ、アブドルレザ・ホセインドスト、ハビーブ・タジュディーン、ジュン・ヨンムン、サンフン・ハ、ジンス・キム

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概念化: JSK、JM、AH データキュレーション: JM、SHH 形式分析: JM、AH、JSK 資金獲得: JSK 調査: SHH、HT 方法論: AH、JM、HT プロジェクト管理: JM、JSK リソース: SHH、JSK ソフトウェア: AH、JYM 監督: JSK 検証: JM、SHH、HT 視覚化: AH、JBP、JSK 書き込み: JM、AH、JSK

キム・ジンスさんへの手紙。

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。

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転載と許可

Moturi, J.、Hosseindoust, A.、Tajudeen, H. 他食物繊維摂取量と可溶性繊維と不溶性繊維の比率が、暑い気候条件下での妊娠後期の雌豚の生殖能力に及ぼす影響。 Sci Rep 12、19749 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-23811-8

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受信日: 2022 年 7 月 19 日

受理日: 2022 年 11 月 6 日

公開日: 2022 年 11 月 17 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-23811-8

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