Fermented products of Bacillus velezensis improve growth, intestinal health and immune functions of crucian carp (Carassius auratus) by regulating its intestinal core microbiota
本研究は、*Bacillus velezensis* LK1の発酵産物、特にその培養液が、主要な腸内細菌叢、具体的には有益な*Cetobacterium*属を促進することによって、鮒の成長、免疫、および腸内健康を著しく向上させる持続可能な抗生物質代替品として機能することを実証している。
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あらゆる魚の腹の中には、活気ある目に見えない都市が存在しています。これは腸内フローラ（マイクロバイオーム）と呼ばれるもので、第二の免疫システムとして機能し、消化の主要なエンジンとなる複雑な細菌のコミュニティです。健康な動物において、このコミュニティは、有益な細菌が中立的な細菌と共に働き、有害な侵入者を食い止めるバランスの取れた生態系となっています。しかし、ストレス、不適切な食事、あるいは薬の使いすぎによってこのバランスが崩れると、都市は混乱に陥り、病気や成長の停滞を招くことがあります。何十年もの間、農家はこれらの発生を防ぎ、家畜を速く成長させるために抗生物質に頼ってきました。しかし、これらの薬剤の過剰な使用は、細菌がそれらに耐性を持つようになるという危険な副作用を生み出し、薬剤の痕跡が私たちの食べる食品へと入り込んでいます。政府が日常的な成長促進剤としての抗生物質を禁止する動きを見せる中、リスクを負うことなく動物を健康に保つことができる自然な代替品の探索が進められています。
中国の研究者たちは、Bacillus velezensis（バチルス・ヴェレゼンシス）と呼ばれる特定の種類の細菌に注目しました。この微生物は天然の生存者であり、過酷な条件にも耐えられる強靭で休眠状態の胞子を形成することができ、他の有害な細菌と戦う物質を生成します。科学者たちは、生きたBacillus菌を飼料に加えることが役立つことを以前から知っていましたが、新しい研究は、真の力は生きた細菌そのものではなく、彼らが作り出す発酵液にあることを示唆しています。アジアで一般的な淡水魚であるコイ（crucian carp）に、Bacillus velezensisの発酵培養物で強化された食事を与えたところ、研究者たちは、生きた細菌のみを使用した場合や従来の抗生物体を使用した場合よりも効果的に成長と免疫を促進する方法を発見しました。
研究は、この有益な微生物のどの形態が最も効果的かという単純な問いから始まりました。チームは数百匹の若いコイを用いた実験を行い、4つのグループに分けました。第1グループは標準的な飼料を与えられた対照群です。第2グループには生きたBacella菌を与えました。第3グループには、発酵中に細菌が生成した酵素や抗菌化合物などの代謝副産物を含む発酵培養物を与えました。最後のグループには、標準的な抗生物体を含む飼料を与えました。約2ヶ月間にわたり、研究者たちは魚の成長、食物の消化能力、および免疫系の反応を観察しました。
結果は驚くべきものでした。発酵培養物を与えられた魚は、抗生物体を与えられたグループを含む他のどのグループよりも速く成長し、より効率的に食物を体組織へと変換しました。また、彼らはより強力な免疫防御と優れた抗酸化能力を示しました。これは、彼らの体がストレスや損傷に対処するためのより優れた備えを持っていたことを意味します。驚くべきことに、生きた細菌のみを与えられたグループは、成長や免疫において同様の顕著な改善は見られませんでした。このことは、治療の魔法が、細菌が魚の腸内に定着することにあるのではなく、発酵中にそれらが作り出した有益な物質のカクテルにあることを示唆しています。発酵培養物は強力なプレバイオティクスとして作用し、魚の健康に有利なように内部環境を再構築したのです。
なぜこのようなことが起こったのかを理解するために、科学者たちは魚の腸内を調べました。彼らは、発酵培養物が腸内細菌の組成を劇的に変化させたことを見出しました。これは全体的な細菌コミュニースピードの多様性を減少させるため、一見すると否定的に聞こえるかもしれませんが、この場合は、腸がより集中し、効率的になったことを意味していました。この処理は、ビタミンB12を生成し、健康な腸内環境の維持を助けることで知られるCetobacterium（セトバクテリウム）と呼ばれる有益な細菌の数を具体的に増加させました。同時に、魚の病気を引き起こすことの多い有害な細菌を抑制しました。研究者たちはまた、発酵培養物を与えられた魚の腸壁がより健康的であり、栄養を吸収する指のような突起である絨毛（じゅうもう）が長く、腸の粘膜を保護する粘液生成細胞が増加していることも観察しました。これらの物理的な変化が、なぜ魚が食物をより良く消化し、より速く成長できるのかを説明していました。
この研究は、これらの内部の変化がどのように魚の全体的な健康と結びついているかも明らかにしました。Cetobacteriumの上昇は、成長率の向上と免疫活動の強化に直接関連していました。発酵培養物は実質的にスイッチとして機能し、魚の自然な防御と代謝プロセスをオンにし、病気につながる経路をオフにしたのです。広範囲の細菌を無差別に死滅させてしまう抗生物体とは異なり、発酵培養は腸のエコシステムを、より安定し有益な状態へと導くようにガイドしているようでした。それは感染症に対する魚の闘争能力を向上させ、肝臓や筋肉への脂肪の蓄積を減少させ、より健康的で引き締まった魚へと導きました。
この研究は、持続可能な養殖業への有望な道筋を提示しています。それは、単一の菌株から派生した発酵製品が、動物の健康を促進する上で、生きた細菌や従来の抗生物体の両方を凌駕できることを証明しています。鍵となる発見は、発酵の副産物こそが、生きた微生物そのものよりも、これらの利益をもたらす主要な原動力であるということです。この発酵培養物を使用することで、農家は抗生物質を、成長をサポートし、免疫を強化し、腸内フローラを安定させる自然で多機能な飼料添加物に置き換えることができる可能性があります。このアプローチは、抗生物質の使用を減らすという緊急のニーズに応えるだけでなく、魚を育てるためのより安全で効果的な方法を提供し、私たちの皿の上の食べ物が、動物の自然な生物学と調和して生産されることを保証するものです。
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