ビエシュチャディ山脈（ポーランド）のヨーロッパバイソンの肝臓における併存疾患と微量元素の濃度

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4332 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ヨーロッパバイソンは、保護活動において健康状態の監視が不可欠な種です。これまでのところ、この種の元素濃度に関する研究はほとんど行われていません。これまでの研究のほとんどは、元素の濃度と病気の罹りやすさを関連付けていませんでした。この研究では、ヨーロッパバイソンの併存疾患と肝臓内の広範囲の元素濃度との関係を調査します。サンプルは、2020年から2022年にかけてビエシュチャディ（ポーランド南東部）でヨーロッパバイソン個体群をモニタリング中に収集されました。また、死後検査の一環として、各個体は現場の獣医師によって病変の有無が視覚的に検査されました。動物は 3 つのグループに分けられました。グループ A - 臨床症状の 1 種類。グループ B - 2 種類の臨床症状。グループ C - 3 種類以上の臨床症状。 ICP-OES 法を適用して、肝臓内の 40 種類の元素の濃度を評価しました。判別分析により、1 種類、2 種類、少なくとも 3 種類の臨床症状があるグループの個人のミネラル状態には明確な違いがあることが示されました。選択された元素の詳細な分析により、8 つの元素の場合、年齢、性別、または併存疾患との関係があることが示されました。 Cu、Se、Zn は併存疾患に関して有意な差を示しましたが、病変の頻度が高い場合には Cu 濃度のみが低くなりました。私たちは、集団のミネラル状態に関する研究では、環境中の微量元素の入手可能性とは別に、研究対象となった個人の健康状態も考慮されるべきであると結論付けました。しかし、死亡した個体から無作為に採取したサンプルに基づいて個体群のミネラル状態を推測すると、特にヨーロッパバイソンなど病気にかかりやすい種の場合、個体群の全体像が不完全になる可能性があります。

人間によって改変されたヨーロッパの現代の景観において、哺乳類の大型個体群を保全することは、困難かつ複雑な課題です。最適な生息地の欠如、個体数の少なさ、遺伝的多様性の低さ、病気への感受性、移動制限、生体異物などは、大規模な哺乳類個体群の管理者が直面するより重要な問題のほんの一部です1,2。健康状態は、これらのさまざまな脅威の影響を総合するため、自然保護活動家によって使用される重要なパラメータです。大型哺乳類の場合、このパラメータ（動物数の増加を示す単純な尺度ではなく）は、保全措置の有効性を評価するための有用な指標であると考えられています3,4。残念ながら、ヨーロッパバイソンを含む自由生活保護種の大型哺乳類の鉱物状態の研究は困難です。主な問題は、代表的な動物群から研究用サンプルを入手するのが難しいことであり、特にその材料が生前に収集できない場合、たとえば内臓からの組織サンプルなどの場合には困難である。このため、この種の生理機能に関する知識は、捕獲された個体の研究、または無作為に採取された個体から収集される少数の野外サンプルに基づいています。収集された研究資料が少量で計画外であるため、詳細な統計分析を実行したり、保護動物の健康状態に対する生息地の要因の影響について信頼できる推論を導き出すことが不可能になります。

ヨーロッパバイソン (Bison bonasus L.) は、保護活動において健康モニタリングが不可欠な種です5、6、7、8。ヨーロッパバイソンは遺伝的多様性が低いため、自由生活の大規模な群れでも健康上の問題に悩まされており、場合によっては病気の個体を排除するための制限措置を講じる必要がある(例: 参考文献9)。しかし、ヨーロッパバイソンの健康状態は、遺伝的要因だけでなく、生息地の質、環境から適切な量の重要なミクロおよびマクロ要素を入手できる可能性、およびバイソンによる中毒を避ける能力にも影響されます。望ましくない要素10、11。体のミネラル状態は健康状態と強く関連しており、元素の欠乏や重金属中毒は、寄生虫の侵入を含むさまざまな病気に対する抵抗力に直接的および間接的に影響を与える可能性があることが知られています12。免疫におけるミネラルの生物学的機能に関与する分子機構は、主に、複数の酵素系の活性および遺伝子発現の調節におけるこれらの要素の明確な役割に関連しています13。

ヨーロッパバイソンのミネラル濃度はほとんど研究されておらず、ヨーロッパバイソンの病気に対する感受性と元素濃度を結び付ける研究はほとんど行われていない。そのような研究の一例は、亀頭包皮炎を患っている動物の血清中の鉄レベルが低いことを発見したDymnickaらによる論文14である。さらに、Hoby et al.15 は、指皮膚炎病変のあるヨーロッパバイソンの血液中のヨウ素濃度の上昇とマンガン濃度の低下を発見しました。しかし、Dziabaら16は、血清中の選択された元素の濃度において、健康なヨーロッパバイソンと、寄生虫侵入（肝蛭）および壊死性亀頭包皮炎を示す病変のあるヨーロッパバイソンとの間に差異がないことを発見した。他の論文では、通常、選択された元素の濃度が記載されていますが、研究対象の種の健康状態との詳細な関係は記載されていません。例えば、Koślaら17は、ビャウォヴィエスカ森林から採取したヨーロッパバイソンの選択された組織中のカルシウム濃度が、他のウシ科動物（野生および家畜）よりも高いことを発見した。 Se欠乏症はビャウォヴィエスカ森林のヨーロッパバイソンで発見され、ポーランド東部の他の個体群と比較して肝臓のレベルが最も低かった10、11、18、19。ビャウォヴィエスカ森林の一部の個体では、Co、Cu、Mn、Na、Zn も欠乏していました10,14。さらに、ビャウォヴィエスカ森林と比較してクニシンスカ森林ではさらに低い銅とナトリウムの濃度が検出されましたが、これはおそらく動物が作物を食べていた影響であると考えられます11。一方、ビエシュチャディ山脈のヨーロッパバイソンは、ポーランド東部の他の個体群と比較して、Ba、Ca、Cd、Se の濃度が最も高かった11。さらに、ビエシュチャディ山脈の一部の動物では、非常に高いカドミウム濃度が検出されました。

上記を考慮して、ヨーロッパバイソンのミクロ元素およびマクロ元素の濃度と病気に対する感受性の関係を評価することを試みました。この研究はビエシュチャディ山脈のヨーロッパバイソンを対象に行われ、研究者らはこれらの動物が、さまざまなウシ種で失明を引き起こすウシ結核6やテラシア症などの感染症を含む特定の健康障害に非常にかかりやすいことを発見した20。近年、これら 2 つの病気により、この地域では数十頭のヨーロッパバイソンの駆除が余儀なくされています。ビエシュチャディ山脈では、ネオスポラ・カニヌム抗体 21 とシュマレンベルグウイルス 22 の蔓延の増加も、他のポーランドの集団よりも頻繁に発見されました。この地域では、ポーランドで Ashwortius Sidemi (線虫目、トリコストロンギリ科、ヨーロッパバイソンの新たな寄生虫) の最初の症例が発見されました 23。

この研究の目的は、ヨーロッパバイソンの併存疾患と肝臓内の広範囲の元素濃度との関係についての包括的な調査を試みることでした。私たちは、同時に検死プロトコルが準備された個人から収集された 63 個の肝臓サンプルという、他に類を見ない大規模な研究サンプルを使用しました。この論文では、疾患負荷の程度に応じて、研究対象となった個人の肝臓のミネラル状態が異なり、特定の重要な元素の濃度に有意な差が観察されるという仮説を立てています。

すべての実験プロトコル（ヨーロッパバイソンの殺処分を含む）は、2004 年 4 月 16 日の自然保護法に基づいて、ポーランド環境保護総局によって承認されました。すべての方法は、関連するガイドラインおよび規制に従って実行されました。すなわち、研究のための死亡個体のサンプルの収集と保管は、ワルシャワの地域環境保護局長の決定に基づいていた。すべての方法は ARRIVE ガイドラインに従って報告されます。

データとサンプルは、ビエシュチャディ（ポーランド南東部）でのヨーロッパバイソン個体群のモニタリング中に、2020年5月から2022年3月の期間（1月と7月を除く全月）にわたって収集されました。 63 人中 61 人はセラシア症との戦いの一環として排除されました。 2頭の動物が死んでいるのが発見された。ポーランド環境保護総局から事前に関連許可を取得していたため、このヨーロッパバイソンの殺処分は合法であった。これらの活動に関連するその他すべての法的問題については、Klich et al.2 で説明されています。ヨーロッパバイソンを除外対象として選択するための基準は、眼球の明らかな変化、眼球の不透明さ、または失明であった。動物は、内臓に損傷を与えることなく、脊椎の領域に狩猟用の武器が発砲されて駆除されました。薬剤は使用されていません。各動物の年齢、性別、および位置に関するデータ (GPS 受信機を使用) が収集されました。死後検査の一環として、現場の獣医師による各個体の病変の有無の目視検査も行われました。確立されたプロトコールに従って動物の解剖が行われた。解剖は3人の獣医師からなるチームによって行われた。これらのヨーロッパバイソンでは、病気を示す多数の解剖病理学的病変が発見されました。通常、1 人あたり複数の種類の病変がありました。見つかった病変は次のとおりです: (1) 肺線虫。（２）セラシオ症を示す病変（結膜嚢の充血、角膜炎および角膜混濁、無眼球症、眼のびらんおよび潰瘍の形成、失明）。 (3) 過去の肺炎を示す病変。 (4) 過去の腸炎を示す病変。 (5) 腎嚢胞。（6）結核様病変（TBL）。 (7) 死体全体に複数の膿瘍がある。 (8) 壊死性皮膚炎を示す病変。 (9) 壊死性亀頭包皮炎を示す病変。 (10) 気管気管支病変。

獣医師による検査中、肝臓サンプルが収集され、ポータブル冷蔵庫で冷却され、研究室に輸送され、分析まで -20 °C で保管されました。肝臓サンプルを右葉の中央部分から採取しました。合計で、27 人の女性 (0.5 歳から 18 歳まで) と 36 人の男性 (3 歳から 20 歳まで) から肝臓サンプルが収集されました。どの牛にも妊娠は観察されませんでした。私たちは、ヨーロッパバイソンの生息地の西端と東端の両方をカバーするビエシュチャディ山脈内のさまざまな場所から合計 63 個のサンプルを収集しました (図 1)。 63 匹中 62 匹で病変が見つかりました。

研究地域 - この研究のためにサンプリングされた、駆除されたヨーロッパバイソンの場所。この図は、Quantum GIS v.3.4.5 (https://qgis.org) および CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com) で生成されました。

ICP-OES 分光法による肝臓サンプルの分析のための実験手順は、Klich et al.11 によってすでに説明されています。ここでも同じ手順に従いました。簡単に言うと (Klich et al. 11 の説明に基づく)、500 mg の凍結乾燥肝臓サンプルを 1 mg の精度で秤量しました。次に、10 mL の濃縮分析グレード HNO3 (Sigma Aldrich、ドイツ) を添加し、マイクロ波分解システム (Speedwave、Berghof、ドイツ) を使用して鉱化を実行しました。次に、この透明な溶液を 50 mL メスフラスコに移し、脱塩水で満たし、ICP-OES 分光法 (Thermo Fisher Scientific iCAP6500) を使用して分析しました。次の機器設定が使用されました: RF 発生器電力 1150 W、RF 発生器周波数 27.12 MHz、冷却ガス流量 16 L min-1、キャリアガス流量 0.65 L min-1、補助ガス流量 0.4 L min−1、最大積分時間 15 秒、ポンプ速度 50 rpm、軸方向観察構成、3 回の反復、および 20 秒のフラッシュ時間。

Klich et al.11 の分析手順と同様に、次の多元素ストック溶液 (Inorganic Ventures) を標準として使用しました。

CCS-4: Al、As、Ba、Be、Bi、Ca、Cs、Ga、In、K、Li、Mg、Na、Rb、Se、Sr 100 mg/L (7% HNO3 溶液)。

CCS-5: B、Ge、Hf、Mo、Nb、P、Re、S、Sb、Si、Sn、Ta、Ti、W、Zr 100 mg/L (7% HNO3 および 1% HF 溶液)。

CCS-6: Ag、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mn、Ni、Pb、Tl、V、Zn 100 mg/L (7% HNO3 溶液)。

Klich et al.11 と同様に、回収率を計算するために、既知量の分析標準を個別にスパイクした 3 つのランダムに選択されたサンプルを陽性対照として使用しました (補足表 S1)。さらに、この方法の正確性を確認するために、認定標準物質である NIST ウシ肝臓 1577c (Sigma Aldrich、ドイツ) が分析されました 11。この方法の精度は、多元素認定標準物質である周期表ミックス 1 TraceCERT (Sigma Aldrich、ドイツ) に基づいて推定されました。多元素標準サンプルは、十数サンプルごとに測定されました（補足表S2）。

特定の病理学的変化の数に基づいて動物をグループ分けしました。これは、一部の種類の病変は通常、あまりにもまれにしか見つからなかったり、ほとんどすべての個体で発生したりするためです。肝臓サンプルは、主に目に見える臨床症状により集団から除外された個人から採取されたものであることに留意すべきである。したがって、理論的には、死後検査でそれぞれに病変があるはずであり、健康な個体と比較することは不可能でした。研究対象となったすべてのヨーロッパバイソンがさまざまな病変を示したことを考慮して、病変の種類に関係なく動物を 3 つのグループに分けました。グループ B - 2 種類の臨床症状。グループ C - 3 種類以上の臨床症状。したがって、各個人は併存疾患のカテゴリーに割り当てられました。これらのカテゴリー（グループ）を使用して、研究対象の個人のミネラル状態の違いの一般的および詳細な分析を実行しました。

一般的な分析には、決定された 40 種類の元素すべての濃度の結果が含まれており、研究対象の個人グループ (A、B、および C) のミネラル状態の一般的な差異を表現するために実行されました。これを行うために、グループ A、B、および C をグループ化変数として使用し、調査されたすべての要素の濃度を説明変数として使用する判別分析が使用されました。この分析の前に、データは Box-Cox 変換によって正規化されました。統計分析は、Statistica ソフトウェア v13.3 (TIBCO Software Inc.) を使用して実行されました。

詳細な分析は、選択した 19 個の元素、つまり文献に最もよく記載されている基本的なミクロ元素とマクロ元素、Al、As、Ca、Cd、Co、Cu、Fe、Li、Hg、Mg、Mn、Mo に対して実施されました。、Ni、Pb、Se、Sn、Ti、V、Zn。 IBM SPSS v24.0 (ニューヨーク州アーモンク) を使用して、次の 3 種類の統計テストが実行されました。

元素濃度パターンは、63 個のサンプルすべてを使用して 19 個の元素すべてが相互に相関するピアソン相関によって特定されました。

線形モデルを使用して、疾患感受性（上記のとおり）および動物の性別および年齢に対する各要素の線形依存性を分析しました。この分析の前に、正規分布していない従属変数 (特定の元素の濃度) が Box-Cox 変換によって正規化されました。一般線形モデル (正規分布を示した変数の場合) または一般化線形モデル (変換が失敗した変数の場合) が使用されました。 62 サンプル (病変のある動物のみ) を使用して、各要素の 19 の線形モデルを個別に構築しました。

ヨーロッパバイソンの選択された病理学的変化（62 個のサンプルを使用）が、選択された 3 つの元素（つまり、併存疾患によって統計的に説明される Cu、Se、Zn）に及ぼす影響が、線形モデル（Se については一般線形モデル、Se については一般化線形モデル）を使用して検証されました。銅と亜鉛）。各モデルの従属変数は、特定の元素の濃度でした。説明変数は次のとおりです。(a) 肺線虫の存在 (LUNG_NEM)。 (b) 過去の肺炎（PNEUMONIA）を示す病変の存在。 (c) セラシオ症を示す病変 (OTHER) を除く、他のすべての病変が同時に存在する。それぞれの病変は研究対象の動物にはほとんど存在しないため、この分析では病変を組み合わせました。ほとんどすべての動物がこの病気に苦しんでいたため、セラシオ症を示す病変は含めませんでした。

研究されたヨーロッパバイソンでは、個々の病変が異なる頻度で発生しました。最も頻繁に見つかったのは、セラシア症を示す病変（97%、63 件中 61 件）、肺線虫の存在（41%、63 件中 26 件）、および以前の肺炎を示す病変（22%、14 件中 14 件）でした。 63インド）。他のタイプの解剖病理学的病変は、1 ～ 3 人のみで見つかりました (補足表 S3)。

判別分析により、病変の種類を考慮しなくても、1、2、および 3 種類の臨床症状を持つ個人のグループにおけるミネラル状態の明らかな違いが示されました (図 2)。元素の濃度という点で、ヨーロッパバイソンは併存疾患によって明らかに区別されました。グループ C のヨーロッパバイソン (3 種類以上の臨床症状がある) は他のグループ (A および B) とは異なっていましたが、グループ B (2 種類の臨床症状がある動物) もグループ A (1 種類のヨーロッパバイソン) とは異なっていました。臨床徴候の）。したがって、その後の各疾患は、研究された元素の肝臓濃度に明らかな多次元的な影響を引き起こします。分析されたデータは 2 つの判別関数 (F1 と F2) によって記述でき、これらの関数は変動の 100% を記述します (図 2、表 1)。元素の濃度は補足表S4に示されています。

関数 F1 と F2 のプロット。病変数が異なる 3 つのヨーロッパバイソングループのミネラル状態の判別分析に使用されました (グループ A - 1 種類の臨床症状、グループ B - 2 種類の臨床症状、グループ C) - 肝臓サンプル中の 40 種類の元素の ICP-OES 分析に基づく、3 種類以上の臨床徴候）。関数 F1 と関数 F2 の累積判別値は 100% です。この図は、Statistica v13.3 (https://www.statsoft.pl/statistica_13/) および CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com) で生成されました。

合計で、分析された要素間に 53 の統計的に有意な相関関係が見つかりました (補足表 S5)。肯定的な関係が優勢でした（肯定的な関係が 37 件、否定的な関係が 16 件）。分析された 19 個の元素のうち、Fe だけが他の元素と線形関係を示さなかった。ほとんどの場合、Ca または Se は他の元素と相関していましたが、両方とも 6 つの元素と相関していました (Ca は Cd、Mg、Ni、Se、V、Zn と相関し、Se は As、Ca、Cd、Hg、Li、および Mg と相関しました)。相関関係は弱く、ピアソンの r 値はいずれも 0.5 を超えませんでした。最も強い関係は、Al-Zn (r = 0.480)、As-Se (r = − 0.457)、Cd-Se (r = 0.459) のペアで発生しました。

選択された元素の詳細な分析により、8 つの元素の場合、年齢、性別、または併存疾患との関係が判明した。 2 つの元素 (Cd および Ni) のみが動物の年齢と相関していました (補足表 S6)。ただし、カドミウム濃度のみが年齢と正の関係を示しました。 6 つの元素 (Ca、Cu、Mg、Mo、Ni、Zn) は性別によって異なり、女性は男性よりもこれらの元素の濃度が常に低かった (図 3)。分析された 19 種類の元素のうち、Cu、Se、Zn の 3 種類が併存疾患に関して有意な差を示しました (図 4)。さまざまな病変の頻度が低いヨーロッパバイソンでは、Cu 濃度が高かった。別の 2 つのケース (Se、Zn) では、病変 (グループ B および C) の数が多いほど、これらの元素の濃度が高くなります。それにもかかわらず、Zn の場合、グループ A はグループ B とは大きく異なりましたが、グループ C とは大きく異なりませんでした。 Cu と Se の場合、グループ A はグループ B および C の両方とは統計的に異なりました (図 4)。

性別に関する Ca、Cu、Mg、Mo、Ni、Zn の肝臓内濃度の平均 (± SE)。すべてのペア比較は、一般 (Ca、Mg、Mn、Mo、Ni の場合) または一般化された線形モデル (Cu および Zn の場合) で統計的に有意でした (p < 0.05) (測定単位は、BOX Cox 変換された Mo には適用されません) ）。この図は、SPSS v24.0 (https://www.ibm.com/products/spss-statistics) および CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com) で生成されました。

併存疾患の存在に関するヨーロッパバイソンの 3 つのグループにおける Cu、Se、および Zn の肝臓濃度の平均 (± SE) (詳細については、方法を参照)。赤い水平線は、一般 (Se) または一般化 (Cu および Zn) 線形モデルにおけるペアごとの比較 (p < 0.05) の統計的有意性を示します。この図は、SPSS v24.0 (https://www.ibm.com/products/spss-statistics) および CorelDRAW Standard 2020 (https://www.corel.com) で生成されました。

ヨーロッパバイソンの肝臓の元素濃度に関連した特定の種類の病変の線形モデル分析では、Cu について統計的に有意な影響は示されませんでした (表 2)。 Zn の場合、さまざまなタイプの変化を含む OTHER カテゴリがモデルで大きな影響を示しました。 Se の場合、肝臓内のこの元素の濃度に関して、肺線虫を示す変化のみがヨーロッパバイソンを大きく区別しました (表 2)。

この論文では、比較的大規模でユニークな研究資料を使用して、主要元素濃度の重大な欠損、および研究対象動物のミネラル状態と併存疾患との相互関係を示しました。以下では、どの生態学的および生理学的メカニズムがこれらの結果に関与しているかを示します。

肝臓は、体内の必須微量元素の不安定なプールの主要な貯蔵器官であり 24、ほとんどの急性期タンパク質、つまり金属輸送タンパク質の合成が行われる場所です 25。肝臓内の特定の元素の濃度は、環境中のそれらのレベルと利用可能性を反映します。しかし、炎症や感染症の結果として、急性期タンパク質や微量元素間の拮抗作用などの金属結合（輸送）タンパク質の感染誘発性合成によって引き起こされる、組織と血液間の元素の再分布が起こります26,27。、28、29、30。私たちの研究では、おそらく、環境中の特定の元素の含有量（利用可能性）と、病状や元素の拮抗によって引き起こされる生理学的障害の両方に関して、これらのプロセスの複合的な影響を扱っていると考えられます。

牛の基準値 31 と比較すると、肝臓で観察された Cu と Se の平均レベルは、体内の Cu と Se の欠乏を示しています。反芻動物の組織におけるこれらの微量元素の欠乏の主な理由の 1 つは、生物学的利用能が低いこと、および/またはこれらの動物が生息する土壌中のこれらの微量元素のレベルが低いことです 32。ポーランドでは、土壌中の Se の平均レベルは 0.27 mg kg-1 dw33 ですが、Gupta & Gupta の論文によると 34、0.1 ～ 0.6 mg kg-1 の範囲内の Se レベルは不足していると考えられています。したがって、セレン欠乏は、ヨーロッパバイソンを含むポーランドの自由生活性反芻動物の組織でよく観察されます10、11、35、36。さらに、土壌および飼料中の高レベルの S および Mo は（Cu のレベルが適切であるにもかかわらず）、反芻動物の腸における Cu の吸収を大幅に低下させ、この微量元素の二次的な欠乏を引き起こす可能性があります 37,38。 N と P の適用により、作物の組織内の Cu が希釈される可能性もあります 39。さらに、Cd は吸収サイトに関して Cu と直接競合する可能性があります 40,41。ビエシュチャディ山脈では、高いカドミウム濃度が検出され、ヨーロッパバイソンがこの地域の作物を消費しています42。

牛における Se および Cu 欠乏の主な兆候の 1 つは、これらの動物が感染症にかかりやすいことです 43,44,45。この研究では、研究対象の動物群には Se 欠乏と Cu 欠乏の両方があり、少なくとも 1 種類の疾患症状が見られました (63 匹中 61 匹が Cu 欠乏を示し、63 匹中 53 匹が Se 欠乏を示しました)。したがって、この Se と Cu の同時欠乏がヨーロッパバイソンの健康状態の悪化を引き起こしたと疑われる可能性があります。免疫系における Cu と Se の役割は、とりわけ抗酸化物質です。Cu は Cu/Zn-スーパーオキシダーゼジスムターゼ (Cu/Zn-SOD) の補因子として機能し、Se はグルタチオンペルオキシダーゼ (GPx) の活性中心に必須です。 46、47。さらに、別の銅タンパク質であるシトクロム C オキシダーゼは酸素鎖の不可欠な部分であり、ATP 形成に関与しています。牛の Cu 欠乏は、白血球の Cu/Zn-SOD およびシトクロム C オキシダーゼの活性を低下させることが知られています 48。 Cu と Se の他の免疫機能には、T 細胞の増殖と分化における役割 (Se と Cu)、および直接的な抗菌効果への関与 (Cu) が含まれます 46。さらに、必須微量元素（Cu、Zn）もセルロプラスミンと亜鉛結合メタロチオネイン（Cuタンパク質タイプの急性期タンパク質）の不可欠な成分であり、後者は感染症の急性期に産生されます26。

検査対象の組織では、併存疾患が増加するにつれて（1 人あたり 2 つ以上の病気）、Zn と Se の濃度が増加しますが、Cu のレベルは減少します。同様の結果、すなわち疾患中の亜鉛レベルの増加が、アジュバント関節炎ラット 30 、コクサッキーウイルス B327 に感染したマウス、および敗血症マウス 49 で観察されました。 Rhodes et al.50 は、アメリカバイソンにおける Cu の吸収不良は、寄生虫の侵入だけでなく、Se、Mo、Zn の吸収増加によって引き起こされる可能性があることを発見しました。これらの著者らは、微量元素の不均衡と寄生虫の蔓延が動物の体重と出生率の減少に寄与していると結論づけた。ほとんどの急性感染症（原因因子に関係なく）の特徴は、血清中の Zn レベルの低下と Cu レベルの増加（Cu/Zn 比の増加）です 28,51。ここで、研究されたヨーロッパバイソンにおける肝臓内の亜鉛レベルの増加（ヨーロッパバイソンの併存疾患と統計的に関連している）は、おそらく血清から肝臓へのこの元素の動員の結果であるのに対し、肝臓内の銅の減少はおそらくは、この組織から血清中への Cu 放出の増加に関連していました。慢性炎症は、血漿から肝臓へのZnの再分布を促進します。これは、特に、炎症因子によって誘導されるZnインポーター（ZIP14）の発現と肝臓組織におけるメタロチオネインの合成によって説明されます49,52。さらに、炎症中にセルロプラスミンが過剰に合成されると、他の組織、特にこのタンパク質の合成の主な部位である肝臓から銅が流出する可能性があります53。

研究されたヨーロッパバイソンでは、1種類の病変しか持たない個体と比較して、病理学的変化の数が多い個体では肝臓中のセレン濃度がより高いことも観察された。この結果は、肝臓におけるセレンの蓄積が病変の数が多いほど観察されたため、セレンの代謝が病変の数の増加によって影響を受ける可能性があることを示唆しています。肝臓内の Se 濃度に対する疾患状態 (感染症) の影響に関する文献データは非常に曖昧です 54、55、56、57。しかし、我々の研究で観察されたセレン蓄積の増加は、炎症中に体内で起こる変化の結果である可能性があると推測できます。特に、感染症に伴う炎症時には血管の透過性が増加し、循環から組織へのセレンの移動が増加する可能性があります47。

この論文で示された結果は、認知的側面とは別に、実用的な側面も持っています。なぜなら、特定の動物集団のミネラル状態に関する研究を行う際、重要な要素は研究対象の動物の健康状態を考慮に入れることであることを明確に示しているからです。個人。知識にまだ大きなギャップがあることは事実であり、保護種の健康状態について確実に結論を下すにはさらなる研究が必要です。残念ながら、このようなテストを実行できる可能性は多くの場合制限されているため、得られた結果には細心の注意を払って対処する必要があります。死亡した個体から無作為に採取したサンプルに基づいて特定の動物個体群のミネラル状態を推測すると、特にヨーロッパバイソンなど病気にかかりやすい種の場合、その個体群について不完全で偏った見方が得られる可能性があります。しかし、場合によっては、野生動物のミネラル状態の指標として、生体内で採取した毛髪中のミクロ元素およびマクロ元素含有量の分析が役立つ場合があります58。それにもかかわらず、私たちの研究結果は、特定の集団における個人のミネラル状態が、たとえ 1 つの病気/病気によっても大きく影響される可能性があることを示しています。これは、実験室分析のためにサンプルが採取される個体に対する専門的かつ徹底した獣医師検査の重要性を示しています。同時に、ヨーロッパバイソンなどの種について、生態学、保護、生理学的、獣医学の問題を組み合わせた、より学際的な研究が必要であることも示しています。

現在の研究中に生成されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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研究を開始する前に、環境保護総局長から許可を得ました。この研究は、「国有林によるヨーロッパバイソン保護の複雑なプロジェクト」[契約番号 OR.271.3.10.2017] の枠組みで、ポーランド森林基金によって支援されました。著者は利益相反がないことを宣言します。

動物遺伝学および保護学部、ワルシャワ生命科学大学 (SGGW)、Ciszewskiego 8、02-786、ワルシャワ、ポーランド

ダニエル・クリッチ、マレーナ・ヴォイチェホフスカ、ワンダ・オレチ

ルブリンのヨハネ・パウロ二世カトリック大学生物医学・環境研究部、Konstantynów 1J、20-708、ルブリン、ポーランド

ラファウ・ウォプツキ & イウォナ・ズウォラク

County Veterinary Inspectorate、Młynarska 45、38-500、サノク、ポーランド

スタニスワフ・カチョル

食品衛生および公衆衛生保護部門、獣医学研究所、ワルシャワ生命科学大学 (SGGW)、Nowoursynowska 166、02-787、ワルシャワ、ポーランド

アンナ・ディドコウスカ

農業物理学研究所、ポーランド科学アカデミー、Doświadczalna 4、20-290、ルブリン、ポーランド

ダリウシュ・ヴィエンチェク

病理学および獣医診断学部、獣医学研究所、ワルシャワ生命科学大学 (SGGW)、Nowoursynowska 166、02-787、ワルシャワ、ポーランド

ヴォイチェフ・ビエレツキ

生物科学研究所、ヨハネ・パウロ二世カトリック大学ルブリン、Konstantynów 1 H、20-708、ルブリン、ポーランド

カジェタン・ペルザノフスキー

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DK はアイデアを考案し、方法論を設計しました。 DK、SK、KP、MW が資料とデータを収集しました。 DK、R.Ł. DW は実験室での作業を行い、DK と R.Ł は研究を行いました。データを分析しました。 DK、R.Ł.、IZ、AD、WB が原稿の執筆を主導しました。 SK、DW、KP、MW、WO が原稿を審査し、WO が資金を受け取りました。著者全員が草稿に批判的に貢献し、出版の最終承認を与えました。

対応はダニエル・クリッチです。

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

Klich, D.、Łopucki, R.、Kaczor, S. 他ビエシュチャディ山脈（ポーランド）のヨーロッパバイソンの肝臓における併存疾患と微量元素の濃度。 Sci Rep 13、4332 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-31245-z

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受信日: 2022 年 11 月 12 日

受理日: 2023 年 3 月 8 日

公開日: 2023 年 3 月 15 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31245-z

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