乳細胞組成分析によって乳房健康管理の向上が可能に

乳房炎とは乳房の炎症のことで、潜在性乳房炎（IMI）が主な原因です。この病気は現在でも産乳量に最も大きな損害をもたらす病気であり、損失額は年間数百万ユーロにも上ります。特に、牛群内で気づかないうちに広がることがある潜在性の病気は、予防と防除において大きな課題となっています。酪農で使用される抗菌剤の量を削減するためにも、牛群の乳房炎の有病率を下げる必要があります。酪農場では抗生物質の約70%が乳房炎の治療に使用されています。

SCCは1970年代に導入されたもので、分房、牛、牛群、人口レベルで測定された乳量1mlあたりの細胞数の合計です。導入以来、SCCは乳房炎の指標として広く採用されており、例えば乳牛群改善（DHI）のための検査などの乳房健康監視プログラムの基礎となっています。一般的には、SCCが200,000個/ml以上の牛は乳房炎を起こしているとされます。SCCが乳房の健康と乳質改善に大きく貢献したのは間違いありません。しかし、ここ10年間、乳房の健康状態を示す総合的な指標であるバルクタンクSCCの開発が停滞しています。乳房の健康をさらに向上させるためには、乳中細胞をより詳しく検証する必要があるのかもしれません。

デンマークのFOSS Analytical A/S社は乳汁検査の分野で50年以上の経験を持っており、全世界の生乳供給量の80%以上が生産工程の段階のどこかでFOSSのソリューションを使用して分析されていることを考慮すると、同社が生乳品質と乳汁検査を改善するための革新的な新しい方法を常に模索していることは明らかです。

FOSSの酪農主任専門家、ダニエル・シュワルツ博士はこのように述べています。「酪農場の規模は拡大しており、健康管理はこれまで以上に重要になっています。動物福祉、動物の健康、最適な生産性、そして経済的な観点から、乳牛群の乳房炎を予防し、乳房炎の早期発症をなるべく早い段階で認識し、オーダーメイドの行動計画を立てることが重要です。乳汁検査と乳中免疫細胞測定（SCC）は、牛が病気であるかどうかを判断するための優れたツールです。ここ数年の間に弊社はSCCを補足するツールとしていわゆるDSCC（体細胞種別）法を開発しました。DSCCは、白血球（免疫細胞）多形核好中球（PMN）とリンパ球の合計の割合です。PMNとリンパ球の合計割合を算出し、SCC合計に対する割合として表示します。SCCとDSCCの双方を使用することで、DHI検査による乳房健康監視プログラムにおいて潜在性乳房炎（IMI）の検出感度が向上するため、最終的には乳房健康管理をより的確に行い、乳房炎の症例数を減らし、乳質を改善し、抗生物質の使用量を減らすことで農場の収益性を総合的に向上させることができます」。

乳房炎カスケードにおけるさまざまな細胞の役割
では、潜在性乳房炎（IMI）におけるPMNや他の細胞の役割とは何でしょうか。乳房炎カスケード（図1）と呼ばれるものを分析すると、主にPMNとマクロファージのバランスに大きな変化が見られます。健康な牛のSCC細胞数は30,000～50,000個/ml程度で、主にマクロファージで構成されており、通常は乳中に存在しています。これらの種類の免疫細胞は監視機能を持っており、異常を検出します。細菌感染があるとマクロファージは直ちに血流から他の免疫細胞、主にPMNを動員し始めます。これによってSCCの数が増加し、PMNの割合が急上昇します。PMNは細菌を排除するために存在しているのです。効果的に行われると、生乳中のPMNの割合が減少し、マクロファージが再び優位になります。この過程においては、免疫細胞であるリンパ球が果たす役割は小さなものです（少なくとも複合牛乳サンプルを元に判断した場合は）。「どの免疫細胞が優勢かという情報を使って、実際の牛の乳房の健康状態や感染段階についての追加情報を得ることができます。生乳サンプル検査でPMNレベルは高いがSCCレベルは問題ない場合、その動物はすでに病気になる一歩手前であることが分かります。酪農家はこれを元に最適な行動計画を決定できます。SCCに加えてDSCCを使用することで、SCCが高値となってから対応するのではなく、早期の徴候があった時点で行動することが可能となります」とシュワルツ博士は述べています。

 
図1 - 乳房炎カスケード 潜在性乳房炎（IMI）時は、侵入した細菌を撃退するためにPMNが優位になる

DSCCを実際の試験で使用
SCCとDSCCの組み合わせがより価値の高い情報を実際に提供するかどうかを検証するために、DSCCとSCCの通常のDHI条件を反映させた試験で、主要な病原体によって引き起こされる潜在性乳房炎（IMI）を特定するための検査特性を単独のパラメータとして、また組み合わせとして評価しました。また研究者らは、主要ではない特定の病原体（特定の非黄色ブドウ球菌（NAS）種）によって引き起こされる潜在性乳房炎（IMI）の存在に応じて、DSCCおよびSCCの結果を評価しました。研究結果は2020年8月版の『予防獣医学』に掲載されました。この研究では、カナダのケベック州にある11の酪農場を対象に、合計969頭のホルスタイン・フリーシアン牛（泌乳および乾乳期）を調査しました。検出された乳房炎病原体は、主要な病原体（大腸菌（クレブシエラ属、セラチア属など）、大腸菌（エシェリキア属）、エンテロコッカス属、ラクトコッカス・ガルビエ、ラクトコッカス・ラクチス、スタフィロコッカス（S.)アウレウス、ストレプトコッカス・ウベリス、ストレプトコッカス・ディスガラクティエ）、主要ではない病原体（コリネバクテリウム属、NAS）、およびその他の病原体（アエロコッカス・ビリダンス、パントエア菌、トゥルエペレラ・ピオゲネスなど）に分類されました。午前、午後、または24時間搾乳に応じて3種類の潜在性乳房炎（IMI）のステータスが用いられました。

 
では、SCCに加えてDSCCを使用した場合、実際により適切で正確な結果を得ることができるのでしょうか。研究者によれば、可能です。この研究から得られたデータによって、DSCC値の上昇が主要な病原体によって引き起こされる潜在性乳房炎（IMI）と関連しているということが明確に示されました。一方、潜在性乳房炎（IMI）のない牛や、主要でない病原体または他の病原体が原因の潜在性乳房炎（IMI）がある牛ではDSCC値が低かったのです。DSCCはサンプル中の免疫細胞数合計の指標であるため、牛が主要な病原体またはより有害な、主要でない病原体と戦わなければならないときにDSCC値が高くなることは理にかなっています。体は、発病確率が低く主要でない細菌への対応よりも多くの免疫細胞を動員しているのです。シュワルツ博士はこう述べています。「もし2つの生乳サンプルを比較して、どちらもSCCが100,000個/mlであるとして、手元にある情報がそれだけだったら、両方のサンプルを同じとみなすことになります。しかし、一方のサンプルのDSCC値が60%で、他方のサンプルでは80%という可能性もあります。80%という高いDSCC値は免疫システムが何かと戦っていることを示していますが、60%という低い数値はかなり正常に見えます。乳房炎病原体による未検出・未治療の潜在性乳房炎（IMI）は、牛群に潜在性乳房炎（IMI）を広げる明らかなリスクがあるため、このような追加情報を知ることは乳房の健康監視プログラムにおいて大切なことです。「SCCが200,000/mlを超える牛では乳房炎または潜在性乳房炎（IMI）のリスクが高いため、SCCに明確な閾値を設定しています。さらにSCCとDSCCを組み合わせることで、SCC単体よりも多くの潜在性乳房炎（IMI）（18%増!!!）を特定できることが示され、これはDHIベースの乳房健康監視プログラムにおける重要な進歩です。DSCC閾値65%とSCC閾値200,000個/mlの組み合わせが最良の試験結果につながります。弊社は、酪農場の日常管理に鑑みて研究結果の解釈を深めるべく取り組んでいます」。