Azabu University Science Information Repository / 麻布大学学術情報リポジトリ
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Estrus Detection Using Background Image Subtraction Technique in Tie-Stalled Cows
Get PDFIn this study, we determined the applicability of the background image subtraction technique to detect estrus in tie-stalled cows. To investigate the impact of the camera shooting direction, webcams were set up to capture the front, top, and rear views of a cow simultaneously. Video recording was performed for a total of ten estrous cycles in six cows. Standing estrus was confirmed by testing at 6 h intervals. From the end of estrus, transrectal ultrasonography was performed every 2 h to confirm ovulation time. Foreground objects (moving objects) were extracted in the videos using the background subtraction technique, and the pixels were counted at each frame of five frames-per-second sequences. After calculating the hourly averaged pixel counts, the change in values was expressed as the pixel ratio (total value during the last 24 h/total value during the last 24 to 48 h). The mean pixel ratio gradually increased at approximately 48 h before ovulation, and the highest value was observed at estrus, regardless of the camera shooting direction. When using front-view videos with an appropriate threshold, estrus was detected with 90% sensitivity and 50% precision. The present method in particular has the potential to be a non-contact estrus detection method for tie-stalled cows.journal articl
Local administration of genistein as a local anesthetic agent inhibits the trigeminal nociceptive neuronal activity in rats
Get PDFA modulatory role has been reported for the isoflavone, genistein, on voltage-gated Na+ channels in the trigeminal ganglion in vitro. However, the acute effects of genistein in vivo, particularly on nociceptive transmission in the trigeminal system, remain to be determined. The aim of the present study was to examine whether acute local genistein administration to rats attenuates the excitability of wide-dynamic range (WDR) spinal trigeminal nucleus caudalis (SpVc) neurons in response to nociceptive and non-nociceptive mechanical stimulation in vivo.
Extracellular single unit recordings were made from SpVc WDR neurons in response to orofacial non-noxious and noxious mechanical stimulation of pentobarbital-anesthetized rats. The effects of local administration of genistein, lidocaine, and lidocaine with genistein to the receptive field on the discharge frequency of SpVc neurons were evaluated. The mean firing frequency of SpVc WDR neurons in response to both non-noxious and noxious mechanical stimuli was significantly and dose-dependently (0.1−10 mM) inhibited by genistein, and maximum inhibition of the discharge frequency of both non-noxious and noxious mechanical stimuli was seen within 10 min. The inhibitory effect of genistein lasted for 20 min and was reversible. No significant difference was seen between the relative magnitude of inhibition by genistein on the SpVc WDR neuronal discharge frequency for noxious and non-noxious stimulation. The mean magnitude of inhibition by genistein (10 mM) on SpVc neuronal discharge frequency was almost equal to that of the local anesthetic, 1 % lidocaine (37 mM). Local injection of half-dose of lidocaine replaced the half-dose of genistein. These results suggest that local injection of genistein into the peripheral receptive field suppresses the excitability of SpVc neurons, possibly via inhibition of voltage-gated Na+ channels in the nociceptive nerve terminals of trigeminal ganglion. Therefore, administration of genistein as a local anesthetic may provide relief from trigeminal nociceptive pain without side effects, thus contributing to the area of complementary and alternative medicines.journal articl
Application of a novel carboxymethyl cellulose-based Mohs sol-gel on malignant wounds in three dogs
Get PDFThe preparation of modified Mohs paste, commonly used for malignant wounds, requires time and effort. Moreover, metal-containing liquid waste is generated when malignant wounds are scrubbed. Therefore, we previously changed the base material of the modified Mohs paste from zinc oxide starch powder to carboxymethyl cellulose (CMC). The novel modified Mohs paste based on CMC (moM-CMC sol) may reduce these disadvantages. In the present study, the moM-CMC sol was applied to malignant tumors in three dogs to manage bleeding and malodor. The moM-CMC sol transitioned into a gel on the tumors within an hour of application and could be easily removed. The symptoms resolved in all cases. The moM-CMC sol could be beneficial for dogs with malignant wounds.journal articl
The study of the mechanism of testicular toxicity by using antidiabetic agents
Get PDF麻布大学博士(学術)In pharmaceutical development, the characteristics of candidate compounds are evaluated by conducting non-clinical studies using laboratory animals before the clinical research stage. Toxicity study is one of the non-clinical studies, which is conducted to clarify toxicological signs such as target organs, dose dependency, relationship between changes and exposures, and reversibility of changes. Testicular toxicity is one of the most common toxicities. Gaining a deeper understanding of testicular toxicity will help pharmaceutical development and be beneficial to society.
Germ cells use glucose as an energy source. There is only 1 report evaluating the effect of hypoglycemia, which lowers the glucose concentration in the blood, on germ cells. Therefore, it was considered necessary to evaluate the effect of hypoglycemia on the testis in laboratory animals. In this study, in order to investigate the effect of hypoglycemia on the testis, the experiments in the Chapters 1 to 3 shown below were carried out.
In the Chapter 1, insulin was administered to normal rats, and the effects on the male reproductive organs were evaluated. As a result, in some animals the blood glucose levels were lower than 50 mg/dL, which is one of the criteria judged to be hypoglycemia in human and rat, and therefore it was confirmed that long-lasting hypoglycemia was induced. In addition, as a result of histopathological examination, scattered seminiferous tubule degeneration was observed in the testes in insulin-treated groups, and in the same animals exfoliation of germ cells in the lumen of epididymides, which was considered to be related to tubule degeneration, was observed. Furthermore, as a result of sperm analysis, a decrease in the sperm concentration and an increase in the incidence of sperm malformation were observed in the 400 IU/kg group.
In the Chapter 2, multiple experiments in which normal rats were administered TMG-123 were conducted. TMG-123 is a glucokinase activator, which is an antidiabetic agent different from insulin used in the Chapter 1. TMG-123 is reported to affect on glucokinase mainly in liver and improve glucose tolerance by increasing hepatic glucose uptake rather than stimulating insulin secretion in the pancreas. First, it was confirmed that the blood glucose levels decreased rapidly after single administration and repeated administrations for 4 and 13 weeks. In particular, the blood glucose levels in some animals after repeated administration of 20 and 100 mg/kg for 4 and 13 weeks were below 50 mg/dL, which is one of the criteria judged to be hypoglycemia in human and rat, as in the case of insulin administration and therefore it was confirmed that long-lasting hypoglycemia was caused after repeated administration of TMG-123. Furthermore, as a result of histopathological examination, scattered seminiferous tubule degeneration was observed in the testes in the 100 mg/kg group after 4 weeks administration and the 20 and 100 mg/kg groups after 13 weeks administration. Exfoliation of germ cells in the lumen of epididymides, which was considered to be a secondary change, was also observed. Furthermore, similar findings were observed at the end of the recovery period, suggesting that these changes were poorly reversible. In addition, the sperm analysis showed an increase in the incidence of sperm malformation and decreases in the sperm concentration and the motility index.
It is well known that spermatogenesis is highly dependent on glucose metabolism and male germ cells use glucose as an energy source. Therefore, it is likely that the testicular toxicity observed in the Chapters 1 and 2 was secondary toxicity caused by hypoglycemia rather than direct toxicity from hypoglycemic drugs.
In the Chapter 3, in order to investigate whether testicular toxicity was observed under conditions where hypoglycemia did not occur even when hypoglycemic drugs were repeatedly administered, TMG-123 was repeatedly administered to Goto-Kakizaki rats (GK rats), which are diabetic model animals, for 4 weeks and histopathological examination of testes were conducted. As a result, it was confirmed that the exposure of TMG-123 was similar to those that caused hypoglycemia and testicular toxicity in normal rats in the Chapter 2, but no individual showed hypoglycemia. In addition, as a result of histopathological examination, no findings due to administration of TMG-123 were found in the testis. Based on these findings, it was confirmed that testicular toxicity by the antidiabetic agent was not observed under the condition that hypoglycemia was not induced even after repeated administration of the antidiabetic agent. Therefore, the hypothesis that the testicular toxicity seen in the Chapters 1 and 2 was not a direct effect of hypoglycemic agents but a secondary effect due to hypoglycemia was supported.
In this study, it was suggested that testicular toxicity was induced as a secondary toxicity due to long-lasting hypoglycemia. In the toxicity evaluation of pharmaceutical products, it is required to evaluate the toxic changes and the dose level that causes the changes when a test article is repeatedly administered to mammals and higher doses than clinical uses should be administered in nonclinical studies. Therefore, there is a possibility that a drug causes hypoglycemia at high dose in nonclinical toxicity studies although the drug does not cause hypoglycemia at the therapeutic dose. When testicular toxicity occurs in such a condition, it is important to distinguish whether it is a direct effect or a secondary effect of the test article. In particular, testicular toxicity is known to be poorly reversible, and if testicular toxicity is observed in toxicity studies, it greatly affects the decision to continue or discontinue the development of pharmaceutical candidates. If it can be indicated that testicular toxicity is a secondary toxicity caused by hypoglycemia and the toxicity can be avoided in clinical by monitoring blood glucose levels, it could be possible to continue the development of the pharmaceutical candidates, leading to the launch of beneficial medicines to the world.
The findings that long-lasting hypoglycemia causes testicular toxicity as a secondary toxicity in this study are believed important for accurately assessing the toxicity potential of pharmaceutical candidates in nonclinical toxicity studies.背景
医薬品開発では、臨床研究段階の前に実験動物を用いた毒性試験を実施することにより、候補化合物の特性を評価する。毒性試験においてしばしばみられる毒性の一つに精巣毒性がある。精巣毒性についてより深い理解を得ることは医薬品の開発を助け、社会に有益であると考えられる。
低血糖は、糖尿病治療薬を使用する際に注意しなければならない副作用である。グルコースを主たるエネルギー源とする生殖細胞について、低血糖が引き起こす二次的な毒性が存在するかを検討した報告は少ない。そこで、実験動物における低血糖の精巣への影響を評価する必要があると考えられた。
第一章及び第二章では、毒性試験において汎用される動物であるラットを用いて、異なるメカニズムを持つ2 種類の血糖低下薬（インスリン及びglucokinase 活性化剤TMG-123）を投与した際の血糖値を評価するとともに、精巣の病理組織学的検査及び精子検査や交配検査を実施し、低血糖と精巣毒性の関係を検討した。さらに、精巣毒性はTMG-123 の直接的な影響ではなく低血糖による二次的な影響であることを検討するために、第三章では、血糖低下薬を反復投与しても低血糖が起こらない条件として、糖尿病モデル動物にTMG-123 を反復投与して、血糖値測定及び精巣の病理組織学的検査を実施した。
第一章 正常ラットにおける糖尿病治療薬インスリン投与に関する検討
【材料及び方法】
インスリンを雄性SD ラットの各群20 例に0（溶媒対照群）、100、200 及び400 U/kg/日（5 mL/kg、1 日2 回約4 時間間隔）の投与量で4 週間反復皮下投与した。溶媒対照群には生理食塩液を投与した。検査項目は、一般状態、体重、剖検、器官重量、病理組織学的検査、血糖値及び精子検査の算出とした。
【結果及び考察】
血糖値測定の結果、一般的にヒトにおいて低血糖とされる50 mg/dL 以下を示す個体がインスリン投与群において認められた。病理組織学的検査の結果、インスリン投与群の精巣に散在性の精細管変性が認められ、同一個体の精巣上体の管腔内には精細管変性に関連すると考えられる精上皮細胞の剥離が認められた。精子検査の結果、400 U/kg 投与群において、精子濃度及び精子形態異常総発現率にそれぞれ低値及び高値傾向がみられた。
生殖細胞は、グルコース、及びセルトリ細胞によってグルコースから変換され供給されるラクトースを必要とすることが知られている。したがって、インスリンによって惹起される低血糖が精子形成に影響を及ぼし、その結果、病理組織学的検査及び精子検査において変化がみられた可能性が考えられた。
第二章 正常ラットにおけるglucokinase 活性化剤TMG-123 投与に関する検討
【材料及び方法】
実験①（single dose study）
TMG-123 を雄性SD ラットの各群6 例に0（陰性対照群及び溶媒対照群）、5、20、100、200 及び300 mg/kg/日（10 mL/kg、1 日1 回）の投与量で単回経口投与した。陰性対照群には注射用水、溶媒対照群にはポリエチレングリコール400 とゲルシア44/14 の容量比3:2 での混合物を投与した。検査項目は、血糖値、血中インスリン濃度及びTMG-123 の血中曝露とした。
実験②（4-week repeated dose toxicity study）
TMG-123 を雄性SD ラットの各群10 例に0（陰性対照群及び溶媒対照群）、5、20 及び100 mg/kg/日（10 mL/kg、1 日1 回）の投与量で4 週間反復経口投与した。検査項目は、一般状態、体重、剖検、器官重量、病理組織学的検査及びTMG-123 の血中曝露とした。
実験③（13-week repeated dose toxicity study）
TMG-123 を雄性SD ラットの各群8 例に0（陰性対照群及び溶媒対照群）、5、20 及び100 mg/kg/日（10 mL/kg、1 日1 回）の投与量で13 週間反復経口投与した。検査項目は、一般状態、体重、剖検、器官重量、病理組織学的検査、TMG-123 の血中曝露及び血糖値とした。さらに、投与後8 週間休薬したときの回復性を評価した（溶媒対照群及び100 mg/kg 群、6 例／群）。
実験④（13-week repeated dose fertility study）
TMG-123 を雄性SD ラットの各群20 例に0（陰性対照群及び溶媒対照群）、5、20 及び100 mg/kg/日（10 mL/kg、1 日1 回）の投与量で13 週間反復経口投与した。検査項目は、精子検査とした。さらに、雄の投与71 日以降に、同薬剤を同用量・用法にて15 日以上投与した雌と1 対1 で最長16 日間同居させ、交尾能と受胎能を検討した。
【結果】
実験①
単回投与後の血糖値は、いずれのTMG-123 投与群においても速やかに低下した。また、単回投与後の血中インスリン濃度について、投与に関連した変化はみられなかった。単回投与後の血漿中TMG-123 のAUC0-24h 及びCmax は、100 mg/kg にて頭打ちであった。
実験②
血糖値測定の結果、被験物質投与群において用量の増加に応じた持続的な血糖値の低値を示した。血漿中TMG-123 のAUC0-24h 及びCmax は、用量の増加に伴って増加した。病理組織学的検査では、
100 mg/kg 投与群において、精巣における散在性の精細管変性が観察され、それらの精巣上体の管腔内には、精細管変性に関連すると考えられる精上皮細胞の剥離が観察された。
実験③
血糖値測定の結果、被験物質投与群において用量の増加に応じた持続的な血糖値の低値を示した。血漿中TMG-123 のAUC0-24h 及びCmax は、用量の増加に伴って増加した。病理組織学的検査では、投与期間終了時の20 mg/kg 及び100 mg/kg 投与群において、精巣における散在性の精細管変性が観察され、それらの精巣上体の管腔内には、精細管変性に関連すると考えられる精上皮細胞の剥離が観察された。さらに、休薬期間終了時においても、精巣及び精巣上体に投与期間終了時と同様の所見が観察された。
実験④
100 mg/kg 群で精子形態異常発現率に高値が認められ、精子濃度及び精子自動性指数に低値傾向がみられた。一方、交尾能と受胎能については、いずれの被験物質投与群にも被験物質投与の影響は認められなかった。
【考察】
血糖値について、実験①の単回投与、実験②の4 週間反復投与及び実験③の13 週間反復投与後に速やかに低下することが確認された。特に、20 及び100 mg/kg の4 及び13 週間反復経口投与後の血糖値は、インスリン投与時と同様に、ヒトにおいて低血糖とされる基準の一つである50 mg/dL を下回る血糖値を示した個体がいたことから、TMG-123 の反復投与後に持続的な低血糖が引き起こされることが確認された。
さらに、精巣の病理組織学的変化及び精子検査の異常がみられ、精子形成への影響が示唆された。第一章及び第二章において、インスリン及びそれとは異なる作用点を持つTMG-123 の両薬剤を投与した際に、いずれの場合も持続的な低血糖及び精巣毒性がみられたこと、並びに精子形成はグルコース代謝に大きく依存することがよく知られていることから、精巣でみられた変化は、低血糖が引き起こす二次的な毒性変化である可能性が考えられた。
第三章 糖尿病モデルラットにおけるglucokinase 活性化剤TMG-123 投与に関する検討
【材料及び方法】
TMG-123 を糖尿病モデルラットであるGoto-Kakizaki（GK）ラットの各群10 例（雄性）に0（溶媒対照群）、12.5、25 及び50 mg/kg/日（10 mL/kg、1 日1 回）の投与量で4 週間反復経口投与した。検査項目は、血糖値、病理組織学的検査及びTMG-123 の血中曝露とした。
【結果及び考察】
TMG-123 のAUC0-24h 及びCmax は、12.5 mg/kg から50 mg/kg にかけて用量の増加に伴って増加した。GK ラットにTMG-123 50 mg/kg を投与した場合のAUC0-24h は、第二章において評価した正常ラットにTMG-123 100 mg/kg を投与した場合のAUC0-24h と同程度であった。
投与1 及び28 日目の血糖値は、12.5 mg/kg から50 mg/kg 投与群において用量の増加に応じた低下が認められた。25 及び50 mg/kg においては、投与前の値と比較して50%以上の低下を示したが、ヒトにおいて低血糖とされる基準の一つである50 mg/dL 以下となる個体は認められなかった。
病理組織学的検査において、TMG-123 投与に起因した変化は認められなかった。
以上より、血糖低下薬を反復投与しても低血糖が惹起されない条件下では、血糖低下薬による精巣毒性はみられないことが確認された。
総括及び結論
第一章及び第二章にて用いた2 種類の血糖低下薬は、異なるメカニズムを持つものの、正常ラットに反復投与した両検討において持続的な血糖値低下及び精巣・精巣上体の病理組織学的変化がみられた。また、休薬期間終了時にも、同様の病理組織学的変化がみられた。さらに、精子検査における異常がみられた。精子形成は、グルコース代謝に大きく依存していることがよく知られており、雄性生殖細胞はその分化の各段階において、グルコースをエネルギー源として使用する。したがって、第一章及び第二章でみられた精巣毒性は、血糖低下薬による直接的な毒性ではなく、低血糖に起因する二次的な毒性である可能性が考えられた。
第三章では、上記の可能性をさらに検討するために、血糖低下薬を投与しても低血糖が起こらない条件において精巣毒性がみられるかを検討するために、糖尿病モデル動物であるGK ラットにTMG-123 を反復投与した。その結果、TMG-123 の曝露は、第二章において正常ラットで低血糖及び精巣毒性がみられた曝露と同程度であることが確認されたものの、低血糖を示す個体はみられなかった。また、病理組織学的検査において、精巣にTMG-123 投与に起因した所見はみられなかった。これらのことから、血糖低下薬を反復投与しても低血糖が惹起されない条件では、精巣毒性はみられないことが確認された。
以上より、ラットにおいて持続的な低血糖状態を惹起することにより、二次的な毒性として精巣毒性が引き起こされる可能性が示唆された。
当該研究が明らかとした持続的な低血糖により二次的な精巣毒性が発生するという研究成果は、医薬品の非臨床毒性試験において、その候補品の毒性ポテンシャルを正確に評価する上で考慮すべき重要な情報であると考えられる。doctoral thesi
Study on the evaluation of milking system performance using a flow-simulated milking device
Get PDF麻布大学博士(獣医学)Bovine mastitis is the most economically important dairy cow disease. Given that mastitis can be caused by a variety of factors, numerous potential causes need to be considered and mitigation measures need to be implemented. In particular, milking systems come into direct contact with the teat canal and many of the factors that affect the incidence and infection of mastitis in milking cows are directly related to these systems. Indeed, the presence of mastitis-causing pathogens combined with the poor performance of milking systems are considered to be the most important factors affecting the incidence of mastitis. This study introduces a novel method for assessing milking machine performance using a flow-simulated milking device.
In Chapter 1, the optimal milking machine performance was inferred based on the analysis of milking data collected on three dairy farms; one employed a robotic milking system and milked the cows about 2-4 times/day, and the other two farms milked their cows twice and three times a day. Analysis of milking data revealed that the maximum milking cow performance, i.e., peak milk yield, exceeded 8.0 kg/min and milking time was completed in 6-7 min. These findings appear to be suitable for use as benchmarks for milking system performance.
In Chapter 2, the problems associated with milking system performance were analyzed based on observations and dry tests conducted at 190 dairy farms in Japan. In particular, this chapter focused on initial installation problems and maintenance problems. Initial installation problems occurred within one year of installation, and it was found that inspections at the time of milking system installation were not carried out. To address maintenance issues, periodic inspections of the milking system should be undertaken using methods that consider the milking system operating time, not just inspections conducted on an annual basis.
In Chapter 3, an analysis of factors affecting milking system performance was performed using a flow-simulated milking device. It was revealed that problems with vacuum loss due to milk tube length, tube diameter, tube lift, milk-meter and vacuum-cutting device could not be clarified using conventional milking system evaluation test methods.
In Chapter 4, changes in the factors affecting milking system performance were analyzed using a flow-simulated milking device. The findings showed that these factors changed as the flow rate increased. At a maximum flow rate of 8.7 kg/min that simulates high milk yield, differences in claw types and vacuum-cutting devices affected milking system performance.
In Chapter 5, differences in the performance of different milking system configurations and different system manufacturers were clarified or inferred. Of the different milking system configurations examined, rotary parlors had the highest milking performance, and no significant difference was observed in the equipment produced by different system manufacturers. It was speculated that the differences observed in milking performance could be attributed to differences among installation specifications and the degree of freedom permitted for the different milking devices and locations at the time of installation.
In Chapter 6, in addition to the milking system evaluation tests conducted at a commercial dairy farm, milking performance tests using a flow-simulated milking device were also conducted. By using a flow-simulated milking device, it was possible to visualize and compare differences in milking system performance that could not be detected by standard milking system evaluation tests. In addition, using the flow-simulated test format made it easier for dairy farmers to understand the dynamics of milking system performance. When milking system improvements were implemented based on the results of the flow simulation tests, the milk yield increased and somatic cell counts were reduced in the herd. The new milking system performance tests using the flow-simulated milking device showed the potential for assessing milking performance based on flow rate, reducing the risk of mastitis attributed to abnormal claw vacuums and improving dairy farm economics at the same time.
When assessing milking system performance, it is advantageous to measure the efficacy of milking systems using a high flow rate in order to reduce mastitis risk due to improper claw vacuums. To reduce the risk of mastitis in the future, it is important to ensure that the performance of the milking system exceeds the maximum milking cow performance. It also became possible to compare the current milking system performance and the modelled milking system performance before implementing any improvements using visualizations. Milking system performance tests (i.e., flow simulation tests) are a novel and important method for comprehensively assessing genetic milking cow performance.
To prevent mastitis associated with milking systems, flow simulator tests need to be incorporated into milking system evaluation tests at the time of initial installation as well as during regular inspections. It is important to ensure that the frequency of periodic milking system evaluation tests, which are based on the uptime of the milking system, are the same as the timing estimated by the flow simulation tests.
It was demonstrated that the assessment of milking system performance using a flow-simulated milking device is a novel and potentially powerful milking-system diagnostic method that facilitates cow’s genetic milking performance and reduces the risk of mastitis.乳牛の泌乳能力は、毎日搾乳システム（ミルカー）で搾乳されて､その後乳量として記録される。しかし、搾乳システムの搾乳能力が乳牛の持つ泌乳能力よりも低ければ、乳牛の持つ遺伝的泌乳能力は充分に発揮できないばかりか、乳房炎発生のリスクが高まる。例えば手搾りでは現在の乳牛が持つ一般的な泌乳能力の日量30kgを搾乳することは困難である。これは手搾りという搾乳システムの搾乳能力が低いことを意味する。一方、乳牛の泌乳能力は､遺伝的改良や飼養管理法の改善により毎年伸びているが、搾乳システムの搾乳能力は設置当初が一番高く､その後は経年劣化と共に低下する。このため、乳牛の泌乳能力と搾乳システムの搾乳能力は年々乖離し、搾乳システムが原因となる乳房炎の発生リスクを助長していると考える。
搾乳システムは一般的な酪農場では1日朝夜2回の搾乳回数で年間730回も使用され、酪農場で最も使用頻度が高い機器であり、乳房炎原因菌の侵入経路である乳頭に唯一直接接触して使用される機器である。したがって搾乳システムの不備は他の乳房炎発生要因よりも直接的に乳牛に影響を与え、その影響は全ての搾乳牛に及ぶ。
全米乳房炎協議会（National Mastitis Council: NMC）では、搾乳システム点検法として4つの点検を推奨している。1つ目は目視点検（Observation test）で、搾乳システム稼働時と停止時に五感で評価する保守点検である。2つ目は静止時点検（Dry test）と呼ばれる点検で、搾乳システムを稼働させるが実際には搾乳していない時の機能検査である。3つ目は動態時点検（Wet test/Dynamic test）で、搾乳システムで実際に搾乳をしている時の機能検査である。4つ目は特別な点検で、模擬搾乳装置を用いた搾乳システム設置直後の設定真空圧の決定時に実施される試験である。本研究は、この4つ目の模擬搾乳装置を搾乳システムの搾乳能力診断に応用し、乳牛の遺伝的泌乳能力を発揮させる観点から搾乳システムの搾乳能力を評価する搾乳システム点検法を開発することを試みた。模擬搾乳装置を使用し、乳量（水量）を段階的に変化させた時の搾乳システムの応答状況を調査することにより、搾乳システムの搾乳能力を可視化して評価し、搾乳能力を低下させている原因を究明することで搾乳システムの搾乳能力向上に繋げることができる点検法を確立することを目的とした。
第1章 乳牛の搾乳能力の解析
本章は、現在の乳牛が持つ泌乳能力を調査し、搾乳システムが備えるべき搾乳能力の基準を明らかにすることを目的として行った。
搾乳形態の異なる4戸の酪農家の搾乳情報を調査した。2回搾乳酪農家で搾乳毎のバルク乳生産データを246日間、2回搾乳酪農家のある1日の個体データ249頭分、3回搾乳酪農家のある1日の個体データ137頭分、ロボット搾乳酪農家のある1日の搾乳毎の62頭延べ132分房を調査した。調査項目は、搾乳量、搾乳時間（ライナーが付いている時間）、ピーク乳量（またはライナー装着後1-2分間乳量）、平均搾乳量（搾乳量/搾乳時間）とした。
搾乳形態に関わらず朝搾乳時の乳量が最も高かった。2回搾乳及び3回搾乳でもピーク乳量と平均乳量の間で強い正の相関 （r2＞0.8）が見られた。ピーク乳量の最高値は8.0kg/分以上で､3.2％の頭数割合であった。2回搾乳、3回搾乳共に搾乳量と搾乳時間に相関関係は見られなかった。2回搾乳時の搾乳時間の平均値＋2倍標準偏差は6分から7分であった。ロボット搾乳では、搾乳量は両前分房より両後分房が有意（P＜0.05）に多く、4分房共に平均分房乳量とピーク分房乳量に強い正の相関（r2＞0.9）が見られた。ピーク分房乳量の平均値＋2倍標準偏差は2.4kg/分であった。
平均乳量とピーク乳量には搾乳形態に関わらず強い正の相関が見られたことから、総乳量は搾乳時間ではなく、ピーク乳量に相関することが明らかになった。従って、高泌乳を達成するためには、ピーク乳量8kg/分以上で6分から7分/頭以内で搾乳可能な能力を備える搾乳システムが必要であると考えられた。
第2章 日本の酪農家における搾乳システム問題点の解析
過去21年間、日本全国のハイラインシステムでは66戸、153台とローラインシステムでは124戸、205台の搾乳システム点検結果より、両者間の相違を明らかして搾乳システム点検法を再検討する情報を得ることを目的として行った。
搾乳システム点検結果をハイラインシステムとローラインシステムに分け、更に点検結果の問題点を設置当初からの問題点と維持管理不良に関する問題点に分け、4区分で比較した。次に検査年代と設置後経過年数別でも同様に区分して比較検討した。ハイラインシステムとローラインシステムを問わず、設置当初問題と維持管理問題は多く存在し、その内容は検査年代と経過年数により変化した。設置当初問題はハイラインシステムでは古いものに多く、ローラインシステムでは新しいものでも多かった。維持管理問題では共に6年以上を経るものに問題が多く発生していた。設置当初の搾乳システム点検の必要性はもちろんのこと、定期点検の頻度は搾乳頭数の増加を考慮した搾乳システムの稼働時間を基準とした方法に変更すべきと考えられた。
第3章 模擬搾乳装置を用いたクロー内圧に影響する搾乳システムの要因解析
乳房炎は乳房内への微生物感染によって引き起こされるが、その発生要因は多岐にわたる。発生要因の一つである搾乳システム点検方法の詳細は報告されているが、搾乳ユニット部分の評価には触れられていない。そこで模擬搾乳装置を利用して、流量試験を5段階に変えてクロー内圧を測定し、クロー内圧に影響する各種要因を解析した。解析要因は、搾乳システム別設定真空圧、ミルクチューブの長さ、口径、絞り口径、配管の仕様、リフト形成、クローの型とミルクサンプラーの有無、エフェクティブリザーブ量、パルセーター設定とした。その結果、ミルクチューブの長さと口径とリフトの形成、ミルクメーターや離脱装置による圧力の損失が大きくクロー内圧低下に影響を与えていることが明らかとなった。一般的な搾乳システム点検でこれらの解析要因は評価できないことから、現在の搾乳システムの点検法に模擬搾乳装置を利用した診断法を追加し、クロー内圧に影響する搾乳システムの要因解析を行うべきであると考えられた。
第4章 模擬搾乳装置を用いたクロー内圧を指標とした搾乳システムの性能評価
乳牛の泌乳能力に応じた搾乳システムの搾乳能力は、特に高泌乳牛の乳房炎リスク低減に対して重要である。そこで搾乳システムの搾乳能力診断を目的として、模擬搾乳装置を利用して酪農家73戸のローライン搾乳システムの搾乳能力診断を実施し、搾乳能力に影響する要因解析を試みた。3段階
（5.7, 7.6, 8.7kg/分）の流量における平均クロー内圧とその変動幅を測定したところ、最高流量時の平均クロー内圧35kPa以上と変動幅7kPa以下の両基準値（全米乳房炎協議会推奨値）を満たしていたのはわずか16戸（21.9%）であり、ローライン搾乳システムの搾乳能力に問題があることが明らかになった。平均クロー内圧に影響する要因はクロータイプとミルクメーター、真空圧遮断装置であり、変動幅に影響する要因はクロータイプであった。模擬搾乳装置を利用した搾乳システムの搾乳能力診断は、高泌乳牛に対応できるか否かの能力診断が可能であり、不適切なクロー内圧に起因する乳房炎リスクを減らすことができる可能性を示した。
第5章 搾乳システム導入会社と搾乳形式別によるミルキングパーラーの搾乳能力評価
乳牛の泌乳能力を決める重要な要因の一つに搾乳機器の搾乳能力がある。乳牛の遺伝的泌乳能力は年々向上するのに対して、搾乳機器の搾乳能力は経年劣化していく。これらの差が、乳房炎の原因となったり、乳牛の泌乳能力の損失につながったりする。日本国内の酪農家75戸において、搾乳機器導入会社別及びミルキングパーラー型式別による搾乳能力を評価した。
模擬搾乳装置を搾乳機器の1ユニットに装着して検査を行い、流量5段階（1.9, 3.8, 5.7, 7.6, 8.7kg/分）での平均クロー内圧を測定し、全米乳房炎協議会の推奨クロー内圧（35-42kPa）と比較した。クロー内圧は、主たる4型の搾乳形式と7社の搾乳機器導入会社別に比較した。その結果クロー内圧は搾乳形式により様々であり、多くのミルキングパーラーが流量5.7kg/分を超えると、クロー内圧が全米乳房炎協議会の推奨値下限値（35.0kpa）を下回る台数が多いことが分かった。ロータリー型は他の形式と比較してクロー内圧は高く維持でき、変動幅が有意（P<0.05）に小さかった。同じ搾乳機器導入会社､同じ搾乳形式であってもクロー内圧は様々であった。
クロー内圧低下に影響する因子としては、ミルクチューブの長さ、ミルクメーター本体、ミルクメーターの配線、真空圧遮断装置、クローの形式などがミルキングパーラーの搾乳能力低下の原因と診断された。ヘリーボーン形式やパラレル形式では同じ導入会社であっても、異なる装置が取り付けられていたり、異なる場所に設置されていたりした。一方ロータリー形式の場合、円形のために現場での施工自由度が少ないことがクロー内圧の安定化に繋がっているものと考えられた。
第6章 模擬搾乳装置を用いた搾乳システムの搾乳性能診断法の一応用事例
乳牛の泌乳量は飼養管理法の改善や遺伝的能力向上により年々伸びているが、搾乳システムの搾乳性能は経年劣化により低下するのみで、乳牛が持つ遺伝的泌乳能力と搾乳システムの搾乳性能は年毎に乖離する可能性が高い。この両者の性能の乖離が乳房炎の発症リスクを高めていると考えられる。
8頭シングルスイング式パーラー搾乳システムに対して、従来の搾乳システム点検法に加えて模擬搾乳装置にて搾乳性能診断を実施したところ、搾乳性能が低いことが判明した。搾乳システムの搾乳性能診断により、従来の点検法では得られないローラインシステムとハイラインシステムの搾乳性能の相違や各種搾乳装置の搾乳性能を診断して可視化し、ミルキングパーラー改良案の提言を行った。その結果酪農家の搾乳システムに対する理解が容易となり8頭ダブルローラインシステムへの改良に繋がった。改良前後1年間の比較で、牛群平均乳量が有意（P<0.01）に上昇し、バルク乳リニアスコア、検定時の個体別リニアスコアは、それぞれ有意（P<0.01）に低下した。
総括
本研究は、全米乳房炎協議会の推奨する一般的に実施されている搾乳システム点検（目視検査、静止時検査、動態検査）に、搾乳システムの搾乳能力診断という新たな概念を導入し、その有用性を評価した。従来の搾乳システム点検法に加え､模擬搾乳装置を利用して5段階の流水試験を実施し、流量を段階的に増やすことで高泌乳牛を模し、その時に反応するクロー内圧を測定して搾乳システムの搾乳能力を評価することで、今まで明確になっていなかった搾乳能力低下の原因を明らかにし、搾乳機器の部品や設置の仕方の良否を評価可能とした。また、搾乳能力改善事例では、条件設定を変更しながら何度も同じ流水試験を繰り返すことにより、改良後の機器の設置方法や他の酪農場との搾乳能力比較が可視化可能となり、酪農家の搾乳システムの搾乳能力に対する理解を容易にした。更に本研究により、日本における搾乳システムには多くの問題点があることが明らかとなったが、全米乳房炎協議会の推奨する通常の搾乳システム点検による問題点の指摘だけでは、搾乳システムが原因となる乳房炎発生リスクについての根本的な解決は困難であることが示唆され、解決のためには搾乳能力診断を考慮した点検法の応用が必要であることが明らかとなった。
以上のことから、模擬搾乳装置を用いた新たな搾乳システムの搾乳能力診断は、乳牛の遺伝的泌乳能力を十分に発揮させつつ、乳房炎リスクを低減することを可能とする搾乳システム診断法であることが明らかとなった。今後、本研究で開発した搾乳能力診断を考慮した搾乳システム点検法が普及されていくことを期待する。doctoral thesi
Seed Dispersal by Birds to a Persimmon Tree in the Campus of Azabu University
Get PDF被食散布型の樹木にはさまざまな果実食鳥類が訪れ、樹下には別の木で食べた種子が落下される。しかし、野外の森林では多種の樹木が隣接している上に亜高木、低木、草本にも被食散布植物があり、地表にも草本類や枯葉があるために落下種子を調べるのは難しい。この点、都市の単純な環境に孤立木があれば調べることが可能である。この論文では大学キャンパス内に植栽された１本のカキノキを用いて、外部から持ち込まれた種子の内容を明らかにすることを目的とした。その結果、2009年の11月と12月の間に、カキノキ種子を除いて36種以上7918個の種子が回収された。その内訳は高木種が18種で種子数は89.9%を占め、低木が8種、4.8%、つる植物が7種、3.2%などであった。これらを植栽種、野生種で分けると、植栽種が37.5%を占め、都市的な環境を反映していた。この調査により大学キャンパスという単純な系を使うことで、鳥類による種子散布の実態の一端が示された。Various birds visit trees bearing fleshy fruits and void the seeds of other trees eaten before the visit. Since tree canopies in forests overlap one another and further shrubs and herbs also produce fruits, analysis of seed dynamism in such forests is quite difficult. In contrast, trees in urbanized environment are often isolated and analysis seems easier. This study analyzed the seeds delivered by birds to a persimmon tree in a university campus from outside. The analysis showed that as many as 7,918 seeds of more than 36 species were delivered in November and December, 2009. They were dominated by tree species composed of 18 species and the seed number accounted for 89.9% of all the seeds, followed by shrubs (8 species, 4.8%), and lianas (7 species, 3.2%). Artificially planted plants occupied 37.5% of the all seeds, suggesting that the delivered seed population well reflected the urbanized environment. This study demonstrated that the use of a simple system like university campus is effective to analyze the seed dispersal by birds.P(論文)原著論文application/pdfORIGINAL ARTICLEdepartmental bulletin pape
Anti-Woodchipping Protests to Save Oldgrowth Forests in Tasmania, Australia : Grassroots Activism and Japanese Procurement Companies Responses
Get PDFTasmania, Australia՚s only island state, is located south from the mainland and remains abundant with ancient Gondwana forests including cool temperate rainforests and the world's tallest flowering plant, eucalyptus regnans. On the other hand, from an economic perspective, Tasmania has historically been dependent on the exploitation of its natural resources. Rampant clear felling of old growth forests has been widely practiced around forest rich areas in the island. The vast majority of woodchips from Tasmanian native forests have satisfied the huge demand from Japanese paper companies for the past few decades. The world's oldest hardwood trees have been turned into woodchips and sold chiefly to Japan during the 1980s and 90s. Decades of wood-chipping native forests have caused ongoing conflicts between loggers and environmentalists and numerous protests have erupted across rural Tasmania. Groups of local people have banded together to defend their natural environment and to seek recognition of their beautiful natural assets. Tens of thousands of people have fought to defend the forests in the bush, the courts, the parliaments and the community. How should we redress the gap between global aggregate demand and supply for paper products? No doubt a serious void exists between local realities experienced in material supplying communities and the corporate social responsibility (CSR) discourses expounded by economy-oriented businesses. This article deals with environmental non-governmental organizations (ENGOs) and their roles in forest conflicts in Tasmania, focusing mainly on the grassroots activism campaigns and civilbased networking that have aimed to defend the forest.P(論文)総説application/pdfdepartmental bulletin pape
Extracellular Vesicles Derived From Canine Mesenchymal Stromal Cells in Serum Free Culture Medium Have Anti-inflammatory Effect on Microglial Cells
Get PDFMesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been used as cell sources for treating dogs with naturally-occurring diseases. Extracellular vesicles (EVs) derived from MSCs are now recognized as pivotal to modulating the immune response and supporting tissue repair. Manufacture of MSC-EVs for clinical application mandates removal of the xeno-proteins, including fetal bovine serum. The objective of this study was to examine whether canine MSCs survived and secreted EVs in serum-free medium (SFM) conditions and to assess the immunomodulatory effect of EVs in vitro. Canine MSCs were found to survive and secrete EVs under SFM conditions. The surface markers of MSCs in the SFM were similar to MSCs in complete culture medium. Canine MSC-EVs had a diameter of ~300 nm and were positive for EV markers. MSC-derived EVs from the serum-free condition reduced the levels of IL-1β by BV-2 cells in response to LPS stimulation. These results warrant further studies of the use of SFM for producing EVs derived from canine MSCs.journal articl
Dietary Inflammatory Index Is Associated With Inflammation in Japanese Men
Get PDFBackground: Dietary components are known to affect chronic low-grade inflammation status. The dietary inflammatory index (DII®) was developed to measure the potential impact of a diet on an individual's inflammatory status, and it has been validated mainly in Western countries.
Objective: This study aimed to examine the validity of the energy-adjusted DII (E-DIITM) using high-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) concentration in Japanese men and women.
Methods: In total, 6,474 volunteers from a cancer-screening program (3,825 men and 2,649 women) completed a food frequency questionnaire (FFQ) and their hs-CRP concentrations were evaluated. E-DII scores were calculated on the basis of 30 food parameters derived from the FFQ. Higher E-DII scores reflect a greater pro-inflammatory potential of the diet. The associations between E-DII quartiles and hs-CRP concentration were assessed using regression models adjusted for age, body mass index, smoking status, and amount of physical activity.
Results: Mean E-DII in men and women was + 0.62 ± 1.93 and −1.01 ± 2.25, respectively. The proportion of men and women who had hs-CRP concentration >3 mg/L was 4.7 and 3.1%, respectively. A significant positive association was observed between E-DII score and hs-CRP concentration in men; geometric mean of hs-CRP concentration in the lowest and highest E-DII quartiles was 0.56 mg/L and 0.67 mg/L (Ptrend 3 mg/L) was 1.72 (1.10–2.67) in the highest E-DII quartile (Ptrend = 0.03) in men. However, no association was observed between E-DII score and hs-CRP concentration in women, except in those not taking prescription medications.
Conclusions: DII was associated with inflammation status in Japanese men, but the association was limited in Japanese women.journal articl