• 検索結果がありません。

子牛における隔離および輸送に対する生理および行動反応

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "子牛における隔離および輸送に対する生理および行動反応"

Copied!
10
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

子牛における隔離および輸送に対する生理および行動反応

誌名

誌名 Animal behaviour and management ISSN

ISSN 18802133

著者 著者

小木野, 瑞奈 山崎, 淳 松浦, 晶央 入交, 眞巳 甫立, 孝一 巻/号

巻/号 47巻1号

掲載ページ

掲載ページ p. 12-20 発行年月

発行年月 2011年3月

農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター

Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council Secretariat

(2)

一 OriginalArticle  ‑

Physiological and behavioral responses to social isolation  and transportation in calves 

Mizuna OGINO, Atusi YAMAZAKI, Akihiro MATSUURA, Mami IRIMAJIRI, Koichi HODATE* 

Department of Animal Science, School of Veterinary Medicine, Kitasato University, Towada‑shi, Japαn 

* Conesponding audlor. E‑mail address:[email protected]‑u.acj.p 

Abstract 

The aim of iliis  study was to  investigate the influence of social isolation (Experiment 1)  andansportatlOn (Experiment 2) on behaviors, salivary and plasmlevelsof clu"omogranin A (CgA) and cortisol (CORT), plasma  levels ofprolactin (PRL), and heart rate variability (HRV) in calves. In Experiment 1, isolation did not increase the  concentrations of salivruy CORT, plasma CORT, or Cg A,although it  increased the concentration of plasma PRL and  heart rate in  ilie  case of註letreated calves (P 0.05).Furthermore, the behavioral states of dle isolated calves  highIighted ili吋 discomfort.In Experiment 2, the plasma CORT and PRL levels and low企equency/highfrequency  ratio were significantly increased inunediately after ilie calves were loaded into the transportationuck(P < 0.05).  The results obtained in iliis  study suggest役latisolation under出epresent condition was not sufficiently severe to  activate the hypothalamic‑pituitaryadrenal(HP A) axis or the sympathetic nervous system in calves. However, the  transportation resultedin changes in CORT and HRV parameters involved in the acti

rationof ilie HP A asand ilie 

sympathetic nervous system but not in the CgA levels in calves. 

Key words: calves, chromogranin A, cortisol, heart rate variabilityprolactin

Animal Behaviour and Management, 47 (1)・ 12‑20,2011  (Received 25 Jun 2010; Accepted fo1' publication 22 Feb 2011) 

Introduction 

The  capacity  to  cope  Witll  enviromnental  chaIlenges has an important influence on tlle welfare of  individuals (Broom, 1988). On a conunon fann, cale are kept in  complex enviromnents and are exposed to  potentiaIly stressful chaIlenges such as novel situations social  stimuli, physical restraints, and transportation  For  animal  welfare, it  is  necessary  to  assess  ilie  responses to these stimuli企omdiverse viewpoints such  as  neurophysiology, physiology, and  behavioral  indices. 

Over the  past decade, neurophysiological indices  such  as  heart  rate  variability  (HRV)  has  been  increasingly  used  as  a pru"ameter  in  frum  animal  research to  assess changes in  sympailiovagal balance  related  to  diseases, psychological and environmental  stressors, or  individual  chru"acteristics  such  as  temperament and coping strategies (von Borell et aヲ.l 2007). The HRV prunetersreflect activation of the  autonomlc  nervous system;  ilie  power  in  the  high‑frequency(HF) band represents vagal activity and  that in ilie  lowfi"equency(LF) band is  associated with  sympailietic  or  sympathetic  plus  vagal  activity.  Therefore, tlle  LFIHF ratio is  considered a measure of  sympathovagal balance and has been used as an index 

of sympailietic nervous activity

Several physiological and bhavioralchanges have  been  reported  in  ruminants  living  under  sessful conditions Cortisol (CORT) has been used as a stress  marlωr  in  vru'ious  animals, including  ruminants  because  it  is  ilie  main  active  hOlmone  of  ilie  hypothalamicpituitaryadrnal(HPA) axis  (Morrr泌氏 et  a ,.l 2007).  Moreover, studies  have  shown  iliat  prolactin (PRL) release in cows is  affected by several  stress  stimuli  (Johke, 1970;  Raud  et  a ,.1 1971).  Behavioral responses to stressお1conditions have been  previously reported in  cattle, such as  ilie  numberof  attempts  to  lie  down, lying  time, rumination  tim,巴 vocalizationandlocomotion (Lidfors, 1989; Haley et  a ,.l2000; PhiIlips, 2002; MruIteuffel et  a ,.l2004; Van  Reenen et a ,.l2005) 

Clu'omogranin  A (CgA)  is  an  acidic  protein  coreleased wiili catecholamine by exocytosis from ilie 

drenalmedulla dsympathetic nerve endings (Smitll 

& Kirslmer, 1967; Smith & Wirホler,1967; O'Conner

et aヲ.l1984).Aliliough s巴cretionsof CgA in ruminants  have not been previously reported, CgA serves as  a  valuable  indicator  of  sympailioadrenal  activity  (Taupenot  et  a ,.l 2003), and  CgA responses  reflect  activation  of ilie  sympailioadrenal‑medullaη(SAM)  axis under st:ress conditions. The plasma CgA level was 

(3)

O G

o

Y品1:AZAKIMATSUURA, 1RIMAJIRI AND HODATE 

reported to  be a useful index for evaluation of acute  sessresponse in dogs (Akiyoshi et a ,.l2005). CgA is  produced by not only the adrenal medulla but also the  submandibular gland in humans (Saruta et a ,.l2005). In  addition, CgA is  reportedly secreted into the saliva by  stimulation  of  the  isolated  and  pe sed rat  submandibular  gland  with  noradrenalin  and  acetylcholine  (Kanno et  a ,.l 1999).  ln  other  words,  salivary CgA level is also increased by activation ofthe  sympathetic nervous system as well as  plasma CgA.  Thus, it  has been reported that plasma and saIivary  CgA is  a sensitive  and reIiable  index for evaluating  stress in humans (Nakane et a ,.l1998,2002). 

In  this  sdy,we exposed  calves  to  s‑essful conditions such as  social isolation and trsportation, which are  characterized  by changes in  salivary  and  plasma CgA and CORT levels, plasma PRL levels,  behavior, and HRV parameters. A study had shown that  cattle in socially isolated siぬationsand/or in unfamiliar  sunoundings have increased CORT levels, HRs, and  vocalizations (Boissy and Le Neindr 1997).Fther, another study had shown thatincattle, transportation  is  a weIIknownngativestress  factorasevidenced  through mortality  rate  and  changes  in  HR, adrenal  activity, and enzyme activity as wel1 as immunological  e紅白ts,carcass  quaIity, and  behavioral  responses  (Trunkfield & Broom, 1990).  1n  ruminants, whether

salivary CgA is  secreted from the submandibular gland  and whether saIivary and plasma CgA can respond to  stressful  conditions  has  not  yet  been  investigated.  Therefore, we  prelirninarily  meaSilled the  CgA  concentrations in saliva obtained from the parotid and  submandibular glands of calves. We then measured the  neurophysiological, physiological, and  behavioral  indices as previously noted in calves during conditions  of social isolation and transportation. 

Materials and Methods 

The research protocols in this study wreapproved  by the Animal  Experiment and Care  Comrnittee  of  Kitasato University, Towada, Japan. 

Animals and experimealprocedures 

Preliminary test: Detection of salivary CgA levels in  calves 

明re assessed the CgA levels in the saliva obtained  企omthe parotid and submandibular glands of calves.  The test  was pelformed  in  4 male Holstein  calves  (meanSD;age, 7.30.1months; body weight [BW],  218 4.0 kg)  ill1der xylazine‑induced anesthesia  Carmulas were inserted into the ducts of the parotid and  submandibular glands, and saliva  from these  glands  was simultaneously collected. The saliva samples were stored at ‑30oC until they were assayed. 

ExpeIlent1: Effect of social isolation 

Four male Holstein calves (age, 4.10.1months;  B W,1224.2kg) were reared in the snepen (home  pen) and fとda pel1eted diet twice daily (at 09.00 and  15.30 hours); water and hay were available ad libitum.  Two randomly  selected  experimental  animals  were  fitted with a catheter into the jugular vein 1 day before  the  experimental  day.  On the  experimental  day, 2  calves were connected to portable electrocardiographs  (Digital  Holter  Recorder  FM180; Fukuda  Denshi,  To勾0,Japan) at  11.00 hours. At 12.00 hours1ofthe  2 slected calves  was  moved to  a stall, a noveI  environment that was located 30 m from the home pen,  whereasthe  other calf was kept as  a control in  the  home pen  with  the  other  2 calves.  The  isolation  treatment  continued  until  24  h after  the  calf  was  transferred to the stall.  This experimental process was  repeatedly perfonned for the 4 calves. An intervaI of at  least 1 day was maintained between each experimental  day. 

Blood samples were collected via the  indwelling  jugular catheters inωbes containing heparin sodium or  EDTA at  ‑10, 0 Gust after relocation from the home  pen), 10,20, and 30 min, and at 1,2,3,6, 12, and 24 h.  Saliva from the  mouth was simuItaneously collected  with the  blood samples by using Salivette  sampling  devices  (Sarstedt  1nc., Rommelsdorf, Gennany),  including a small cotton swab. All blood and saliva  samples were stored on ice. Aircentrifugation (3000  rpm40C,30 min), the plasma and saliva samples were  stored  at  ‑30oC until  they  were  assayed.  The  electrocardiogram  (ECG) was monitored throughout  the  experimental period.百lebehavior of individual  calves  was  continuously  recorded  during  the  experiment by using a digital video camera. 

Experiment 2: Effect of transportation 

Before transportation, 4 male Holstein calves (age,  2.4土 0.1months) were reared in pens that housed 2  calves  each, and the calves were fed a pel1eted diet  daily; water was provided ad libitmn. On the day of the  experiment, 3 of the 4 calves in the pen were connected  to portable electrocardiographs at 14.00 hours; after 10  min, ECG monitoring was initiated. Thereafter, all the  calves were moved approximately 40 m 企omせlepen,  loaded into the truck, and transported for 4 h.  1n the 

uck,all calves were individually tied to the truck with  a rope. The dimensions ofthe tmck were 6.1 m x 2.0 m  x 3.2 m (length x width x height). The joumey started  at  16.00 hours and terrnInated at 20.00 hours. After the  transportation, the calves were moved to  a new pen,  which  was  different om the  location  before  the  transportation  and  was  unfamiliar  surroundings  for  calves. Then, the transpOlted calves were fed a pel1eted  diet twice daily (at 09.00 and 15.30 hours); water and  hay were available ad libitum. 

Blood and saliva samples were obtained during 6  different stages: in the pen, before設letransportation as  a basal  condition  (14.00  hours);  immediately  after  moving and loading也ecalves  into  theuck,i.e., 

(4)

RESPONSES TO STRESS IN CAL VES  immediately before theansportation(16.00  hours); 

hal向aythrough the transportation (18.00 hours); at the  end of transportation, while the  atumals were in  the  truck (20.00 hours); and at 6 and 24 h aerthe end of  the transportation, when the animIswere in the new  pen (at 02.00 and 20.00 hours). Jugular venous blood  samples were drawn by venipuncture and collected in  tubes  containing  heparin  sodium  or  EDT A. Saliva  satnpling  was perfonned  before  blood  satnpling  in  order to eliminate the influence of the sssassociated  with venipuncture.All blood and saliva samples were  stored on ice until the end of the experiment. After the  experiment, the  plasma  and  saliva  samples  were  centri白ged(3000 rpm, 40C, 30 min) and stored  at 

‑300C until  they  were  assayed.  The  ECG was  monitor吋 th1'oughoutthe transportation period.  Measurements 

Hormone assays 

Salivary  and  plasma  CgA concenatlOns were  analyzed using the  YK070 Human CgA ELISA kit  (Yanaihara Institute, ShizuokaJapan).The int1'a‑and  inte1'‑assay coe伍cientsof variation (CV s)  forleCgA  assay we1'e 2.5% and 9.3%, respectively.  The CORT  levels in the saliva and plasma were detennined using  the Cortisol ExprssEIA kit (Cayman Chemical, A1m  Arbor, MI, USA) and  Enzaplate  cortisol  (Siemens  Medical  Solutions  Diagnostics, すo防0, Japan),  respectively.  The  intra‑assay  CV s for  salivary  atld  plasma CORT were 3.8% and 0.2%,  1'espectively. The  inte1'‑assay CVs for salivary atld  plasma CORT were  5.5% and 11.1%,  respectively.  The salivary CgA and  CORT concentrations were cOITected fortotalp1'otein  concenむヨtions(mg/mL), which were detennined using  a BCA Protein Assay Kit (Pie1'ce, Rockfo1'd, IL, USA). 

Plasma  PRL  concentration  was  detennined  by  radioimmunoassay according to the methods described  by Johke (1969).  The intraassayCV fo1'  PRL was  0.7%. 

HRVanalysis 

The ECG was analyzed using an ECG analyzer  (SCM5000system; Fukuda Denshi, To材0,Japan) to  obtain  the  R‑R  intervalsld was  automatically  subjected  to  powerspectmm analysis, which  was  perfonned using an analysis tool (MemCalc/CHIRAM; 

GMS, Tokyo, Japan).  The HR, HF, LF, and 印 刷F ratio we1'e calculated from the tachograms by setting  the limits of the LF band to 0.04 Hz (lower limit) and  0.3 Hz (upper linut) and those ofthe HF band to 0.3 Hz  (lower limit)  and 0.8  Hz (upper limit)  for the calves  (Mohr et  a ,.l 2002).  The calculation was perfonned  using the tachogratn data obtained for  10 consecutive  minutes at each sampling interva. 1

Behavioral analysis 

The  behavior  of  the  calves  was  continuously 

1'ecorded企om10min to 24 h after isolation by using 

a digital video catnera (Experiment 1).  In preparation  of behavioral  observation, all  behaviors  that  calves  displayed during the experiment were categorized as  access  to  hay  and  water, contact  with  humans elimination  of  urine  and  stool, head‑up  posre, investigating  behavior, kicking, moving, mbbing,  self‑grooming, social  behavior, vocalization attempts at  lying  down, atld  ml1UnatingWe observed  the  f‑iequencies  of these  behaviors, and the  counts  per  minute of thesbehaviorswere analyzed, except for  mminating. The percentages of time spent standing or  lying and f Wninating during出e24 h after the isolation  were calculated. 

Statistical analysis 

In Exper泊lent1, the effects of time and treatmnts on the mean concentrations of CgA, CORT, and PRL; 

the mean value of the HRV parameters; and continuous  behavioral data were analyzed using repeted‑measures two ay analysis  of  variance  (ANOVA).  If  the  interaction between time and treatments was significant,  calves in the control group were compared with those  in  the  isolation  treatment  group with regard  to  the  behavior and CgA, CORT, PRL, and HRV valuest each sampling interval by using paired tests.The total  number and percent difference in behavior beNeenthe  con位。1and isolationeatmentgroups were statistically  compared using paired tests. In  Experiment 2 the mean concentrations of CgA, CORT,註ndPRL and the  man value  of the  HRV pat'anleters  beNeen the  satnpling  times  were  compat'ed  using  repeated‑measures one‑way ANOVA. Subsequently a post‑hoc test  with Tukey's multiple  comparison test  was performed 

Results  Preliminary test 

The concentration  of CgA in  the  submandibular

saliva  was  429.49 258.21 pmoνmL (minimum  100.85  pmol/mL, maximum:  731.47 pmol/mL),  whereas the cOITesponding value in the parotid saliva  was below the detection linut (<0.14 pmol/mL).  Experiment 1 

Plasma CgA, salivary CgA, and CORT levels were not  significantly  altered  after  social  isolation.  The  plasma CgA concentration at ‑10 noo (basal condition)  in control calves was l.280.62pmol/mL and that in  isolated calves was l.450.90pmol/mL. The salivaty  CgA concentration at  ‑10 min in  control calves was  28.66 47.61pmol/mg protein  and that  in  isolated  calves was 5.42 2.48pmol/mg protein. The plasma  CORT concentration at ‑10 min in contr叫 calveswas  10.007.93ng/mL and that in isolated calves ws6.54 

3.05ng/mL. The salivary CORT concentraonat‑lO  min in  control calves was 0.72 0.85nダmgprotein  and that  in  isolated  calves  was 0.39 0.30ng/mg 

(5)

OG0,YAMAZAKl,  MATSUURA, IRIMAJIRIAND HODATE 

Table 1.  Percentage of time spent standing or Iying  and ruminating  and occurrence of  behaviors  from ‑10 min to 24 h after isolation. 

B~havior Standing 

{。ftimc)

0.029 

0.029 

0.001 0.002  0.002 

319.25172.57

119.7573.59 7.483.06 32.523.06 17.333.34

609.75147.20

74.2572.63 61.378.44

33.335.09 38.638.44 Lying (% oftime) 

Accessing water  (number)  Ruminating  (%oftime)  Accc5sing hay 

(numberl 

protein.  On the  other  hand, the  plasma PRL levels  increased at 10 min (Fig. 1) and HR increased at 0, 10,  20, and 30 min and at  1 and 2 h after isolation (Fig. 2)  in the calves subjected to this treatment compared with  the  coespondinglevels  in  the  control  calves (P < 

0.05). The HF and LFIHF components were not altered  by social isolation. The HF at ‑10 min in contr叫calves was 15.32 12.88ms2The HF at ‑10 min in isolated  calves was 6.430.62ms2The LF圧iFvalues at ‑10  min in  control and isolated calves were 10.418.77 and 13.3211.12,respectively 

Table 1 shows the behavioral data recorded for the  control and isolated calves during the experiment. The  time spent lying and rurninating and the frequncyof  accessing hay were less, but the frequency of accessing  water, elimination  of  urine  and  stool, movement, 

0.243  32.7520.07

16.7515.06 Comacl with human 

(number) 

0.013 

0.122 

0.063 

0.129  0.016  39.258.77

13475112.79

695.25436.55

2072.251835.10 884.00315.05 13.759.60

7.001268

149.5059.50

183.75148.72 66.5034.11 Elimination ofurine 

and 51(numberl  HcadJpposlllrc 

(nllmber)  lnvestigating  behavior (nllmber) 

Kicking (number)  Moving (number)  140 

120

~I! : :f  100 

・ 開

p : ;  

匂今

80 

40  20 

0.113  0.517 

0.041  23.5027.26 433.00610.82

0.000.00

138750801.95 41.7517.69

96.2549.20

10.0010.83 230.258287 RlIbbing (numbcr) 

Social behavior  (nllmber)  ScIιgroommg 

(nllmber) 

Vocalizalion  (number)  4

11I 

Timl'AftrIsolation 

Fig.  1 Concentration of plasma prolactin (PRし)in  the isolated calves (慰)and control calves (0).  Mean + SD (n 

4). 

Significantdifference between the control and  isolated groups (Repeated‑measures two‑way  ANOVA, F 3.50,P < 0.05; Paired t‑test, P < 

0.05) 

i

30  1Il1ll  20 

10 

Auempt al Iying  do¥V(numberJ 

t :  

P value obtained by paired t‑tes

  . t

1[:  The statistical  test  for  the  number of  social  behaviors was not peげormed,because the counts  were 0 in the case of the isolated calves. 

0.043  58.257.85

28.7510.05

3Contt01

j

叫 山1

:

bh

b

vocalization, and the number of attempts to lie  down  were higher in the isolated calves than in the control  calves (P 0.05).The total  number of investigating  behaviors tended to increase in the treated calves (P < 

0.1).  Because  the  plasma  levels  of  PRL  were  significant1y altered  at  10  min  and  HR was  significant1y altered from 0 to 2 h after isolation in the  treated  calves, the  number of behaviors  per minute  during this time was analyzed in detai .1The behavioral  data during 4 periods (‑10三Pl

o

min; 0三 回 <20  min;  20 min ~ P3 1h;  and  1 ~ P4 2h after  isolation) were obtained, and the  effects of time and  trealents on  the  number  of  behaviors  were  statistically  assessed.  The treated  calves  tended  to  move frequently from 0 min to 2 h aerisolation (P 1.J 

hl 

Timl' Aftl'l' Isolatioll 

Fig.  2 Changes in  the heart rate  in  the isolated  calves (塑)and control calves (0). Mean + SD (n 

4). 

*Significant difference between the control and  isolated groups (Repeatedmeasures twoway ANOVA, F 

2.93, P < 0.05; Paired ιtest, P < 

0.05). 

;h4 ν ム ]

::t:: 

12  .

30   

llltll 

10 

(6)

RESPONSES TO SτRESS IN CALVES 

CgA  is  secreted  into  the  saliva  from  the  submandibular gland in rats and humans (Kmoet a ,.1

1999; Saruta et  a ,.12005). In the present preliminary  study, CgA was highly secreted in the submandibular  saliva but was not detected in the parotid saliva.  This  result indicates that in calves, salivruy CgA is  mainly  secreted from the submandibular gland, similar to that  observed ill rats and humans 

In the isolated calves, the HR, and the indices of  sympathetic  nervous  activity  increased  after  the  isolationラおrther,vocalization  was more frequently  observed  than  in  th con01 calves.  This  result  is  consistent with that  of the  study by Boissy and Le  Neindre  (1997) Because  increases  in  HR reflect  locomotor activity when isolated cows are allowed to  move freely (Hopster & Blockhuis, 1994), the increase in HR at 0 min may be attributable to the movement of  the  experimental  calves  from the  home pen to  the  individual stall.  In addition, the significant increase in  HIミpersistedfor 2 h after isolation of the calvesbut the  fi'equency  of  movement  also  continuously  increased until at least 2 h after the isolation (Fig3a). Furthermore, previous  studies  have  shown  that  assessment of HR V parameters may be moreuseful  than  simple  HR analysis  to  assess  the  level  of  physiological, psychological, and envirorunental stress  in  an  organism, for  exrunpl in catt1e and  horses  (Bachmann et aラ.12003;Hagen et a ,.12005); tllerfore, the unaltered LF/HF ratio and tlle HF component in the  preser study may indicate  that  isolation  did  not  sufficient1y affect  animals  psychologにally. These  evidences suggest that the significant increase in  HR  was  caused  by  increase  of  movement  rather  than  psychological stress in isolated calves. 

1n  addition  to  the  increase  in  the  frequncyof  vocalization, behavioral changes werobserved,such  as increases in  the frequencies of movement and the  number of attempts to  lie  down, and decreases in the  time spent lying down and IUminating. These results  suggest  that  unfanlIliar  sUIToundings  without  companions caused discomfort to  the isoltedcalves.  The same suggestIons resu¥ted from several behavioral  data in  previous studies (Lidforsラ1989;Haley et  a ,.1 2000;  Phillips, 2002;  Manteuffel  et  a ,.l 2004).  Van  Reennet  al.  (2005) indicated that  in  case of calves  subjected  to  open  field  or  novel  object  tests,  locomotion may reflect the characteristics of activity or  coping  style 

loaded into the truck (P0.05)

Discussion 

‑C‑Control 

欄後‑Isolatioll

{日)

‑ nv  

a事︑

2 2  

~ 1. g i 6   i

, 1 2  g  i 

~ 0.8  ー 0.6

~. 0.4 

語 0.2

~

0.6

匂竺

0

::  0.4 

303  供ν 

。...  'o  0.1 

". 

.  . . .  

tZ  0::: 

p‑+  P('rIQ(¥ 

Fig.  3 Frequency of moving (a)  and vocalization  (b)  in  the isolated  calves (磁)and control  (0)  calves. ‑10 :::;  P1 < 0 min: 0 :::;  P2 < 20 min: 20  minP3< 1 h;  and 1 :::;  P4 < 2 h after isolation.  Mean + SD (n 

4). 

Significant di汗erencebetween the control and  isolated groups (Repeated‑measures twoway ANOVA, F 

3.57, P < 0.05; Paired 

t ‑ t e s t

, P < 

0.1 ). 

P3  P2 

o  Pl 

0.1)  (Fig.  3a).  Vocalization  was  observed  in  the  isolated calves but not in tlle control calves (counts, 0)  after isolation (Fig. 3b). 

Experiment 2 

Table 2 shows the changes in the plasma and in the  salivruy  CgA, CORT, plasma  PRL  and  HRV  parueters before, during, and  afteransportatlOn. Compared with the  basal  levels, the  plasma CORT  levels  were significantly increased during loading of  the  calves  into  the  transportation  t ck and  at  th

halfway point of transportation (P < 0.05). The CORT  levels in the saliva at the end of transportation were th

highest ruuong tllOse at all  other stages (P < 0.05). The  plasma PRL levels were siificantlyhigher when tlle  calves were loaded into the truck as compared to  the  basallevels (P < 0.05). The CgA levels in the plasma  and  saliva  were  not  altered  at  any  stage  of  transportation as compared to the basallevels. 

The HR was not altered throughout thexpenment. The LF/HF ratio was elevated when the calves were 

(7)

OG10,Y AMAZAKI, MATSUURA, lRIMAJIRI AND HODA:τE 

Table2. Changes in  the plasma and salivary chromogranin A (CgA), cortisol  (CORT), plasma prolactin  (PRし)and heart rate variability (HRV) parameters before, during, and after transportation (MeanSEM,

n

4).

Stages 01' trnnsportation 

before transpoation transportation  after transportation  Variables  basal  aJler loading into 

hallay end  hours  24hours  thc truck 

P/osllla 

CgA (pmol/mL)  1.19AB0.19 1.06B0.13 1.48'¥日土0.28 2.50AB0.60 2.63.¥B0.71 2.84A0.95 CORT (nglmL)  3.85110.64 9.06"士1.22 9.57.¥土1.49 6.79AB0.80 5.40"1l士1.55 5.91AIl土 1.22 PRL(nglml.)  95.261lC、土56.51 214.01'¥土42.15 59.871lC 土9.54 29.72正 土4.88 78.5SBC'土31.77 122.031l36.27 So/ivo 

gA(pmol!mg protcin)t  13.002.67 11.4:l: 1.05  12.79士1.32 19.309.57 11.72土1.85 9.16土1.56 CORT (ng/mg protcin)t  0.30B0.17 0.931l0.19 0.56B0.08 2.29"0.54 0.49B0.20 0.37B0.06 HRV parameler

HR (bcats/min)  93.523.63 97.643.93 89.392.71 86.033.76 86.924.10 104.848.30 LF(ms‑)  276.57116.11 189.5617.39 233.3272.72 366.89159.86 103.7047.10 209.8740.77 F(ms2 80.0618.56 20.485.10 63.6011.98 73.5618.59 89.8544.88 62.216.97 LF/HF  3.79B1.46 10.2柱、土1.58 3ρg白土1.14 4.58AB0.96 2.83B土 1.26 3.63B土 1.01

t :  

The concentrations of salivary CgA and CORT were corrected for saliva total  protein concentration  (mg/mL). 

τHRV parameters of 3 calves. 

Different letters indicate significant differences within the row (Repeated‑measures one‑way ANOVA, all  P 

< 0.03; Tukey's multiple comparison test, all  P < 0.05). 

surroundings and increased locomotion and time spe

in interaction with the stimulus in the novel object test  (Van Reenen et a ,.12009). In the present study, salivary  and plasm CORTresponses were not altered in the  isolated calves, but the frequency of locomotion and  vocalization were high; these effects  are  identical to  those of an anxiolytic drug. Thus, the ph) ologicaland  behavioral reactions of the isolated calves in our study  were thought to represent the motivation to be in close  proximity to the companions rather than to  represent  fearfulness.  This  might  account  fOlせle unvaried  response of plasma and salivary CgA in isolated calves 

ln this  study, the salivruy and plasma CgA levels  were  not  altered  after  social  isolation.  ln  humans,  salivary  CgA  is  a more  sensitive  marker  of  psychological stress than of physical stress (Nakane et  a ,.11998). Furthelmore, the isolation stimuli under the  present condition might not be sufficiently  strong to  increase the plasma and salivary CgA levels in calves.  Because the individual stalls were not located far from  the home pen, and because the isolated calves could  perceive voices  of their peers  and other cattle,出ey may not have felt fearfu .1

ln  the  present  study, the  plasma  PRL levels  considerably increased at  10 min afterisolationof the  calves.  ln other words, physical stimuli that occulTed  secondary to movement of the calves could have had a  significant  effict on  the  increase  in  PRL release  observed  in  our  study.  The  peripheral  blood 

concentration of PRL increased in  response to  many  different s ssorsin both rodents and humans (τomer 

Neumann, 2002).  Physical  esses reportedly  affected plasma PRL concentrations in  cows (Johke, 

1970; Raud et  a ,.11971), whereas arecent study on  heifers revealed that the plasma PRL concentration was  not  cOITelated  with  the  principal  component  score  associated  with  fearfulness  in  a novel  environment  (Yayou et al., 2010). 

ln cattle, transportation is  a well‑known negative  stress  factor, as  evidenced  by  the  mortality  rate;  changes in HR, adrenal activity, and enTmeact1vlty;  immunological effects; carcass quality; and behavioral  responses  (Trunkfield  & Broom, 1990).  During  transportation, the plasma and salivary CORT levels in  the experimental calves were significantly  increased,  suggesting that the calves were in a highly stressed. ln  addition, the calves exhibited the highest LF注IFratio  immediately after也巴ywere moved and loaded into the  truck, and  this  finding  indicates  that  sympathetic  nervous  activation  was  accelerated  at  that  time  Physical stimuli, locomotion, and loading of animals  may have  increased  the  PRL levels, similar  to也e increase in PRL levels observed after isolation of dle  calves in  Experiment 1.  However, an increase in the  plasma or salivary CgA levels during the experiment  was not observed. The reason is not clear presently, but  there  is  a possibility  that  negative  feedback  by  catestatin (Mahata et  a ,.11997; Rao et  a ,.12007), a 

(8)

RESPONSES TO STRESS IN CALVES  fi‑agment of Cg A,might explain why CgA levels in the 

present study did not increase when the sympathetic  nervous activation was accelerated by enviromnental  stimulation  during  transportation.  To  clarifシthis, further  experiments  involving  frequent  sampling  intervals are necessruy. 

In  summary, the  results  of  the  present  study  indicate  that  salivary  CgA is  secreted  fi‑om the  submandibular gland in calves and that isolated calves  expressed  their  discomfort  by  behavioral  changes;  however, these changes may not involve feru布lness.ln addition, physical stimuli involved in  isolation prutly  changed  their  neurophysiological  and  physiological  states;  however, the  isolation  under  the  present  condition was not sufficiently strong to activate both  the HP A axis and the sympathetic nervous system in  calves. However, the transportation resulted in changes  in  CORT and  HRV parameters  involved  in  the  activation ofthe HPA axis and the sympathetic nervous  system but not in the CgA levels in calves 

Acknowledgements 

The autllors  ru'e  grateful to  Yuko Amano Akiko Ishizawa, TakrulOri  Ogawa, Saori  Fukuhar NozomI Morikawa, Takahruu  Yamashinぇand Dr¥Hidelki T北ahashifor assisting in the care of the animals ruld  for  providing  technical  help.  The  authors  ru'e  also  grateお1to  Shoji  Kubota ruld  the  staff of the  field  science  center, Kitasato  University, for  providing  facilities ruld technical help. 

References 

Akiyoshi H, Aoki M, Shimada T, Noda K, Kumagai D,  Saleh N, Sugii S, Ohashi F. 2005. Measurement of  plasma  chromogranin  A  concentrations  for  assessment  of  sess responses  in  dogs  with  insulin‑induced  hypoglycemia. American Journal  ofterinmyResearch 66

, 

1830‑1835 

Bachmann 1, Bemasconi P, Herm1ann R, Weishaupt  M A, Stauffacher  M.  2003.  Behavioura1  and  physiological  responses  to  an  acute  stressor  in  crib‑biting  and  control  horses. Applied Animal  Behaviour Science 82

, 

297 ‑311. 

Boissy A, Le Neindre P. 1997. Behavioral, cardiac and  cortisol  responses  to  brief  peer  separation  and  reunion  in  cattle.  Physiology  and Behavior  61

, 

693‑699 

Broom DM. 1988. The scientific assessment of animal  welfare. Applied Animal Behaviour Science  20

, 

519.

Hagen K, Langbein J, Schmied C, Lexer D, Waiblinger

S.  2005.  Hea:Ji  rate  variability  in  dairy  cows‑influences  of breed  and  milking  system.  Physiology and Behαvior 85

, 

195‑204. 

Haley  DB, Rushen  J, de  Passille  AM.  2000  Behavioura1 indicators of cow comfort: activity and  resting  behavior  of dairy  cows in  two types  of  housing. Canadian Journal of Animal Science 80

, 

257263.

Hopster  H, Blockhuis  HJ.  1994.  Validation  of  a  hea:Ji‑rate monitor for measuring a stress response  in dairy cows. Canadian JOllrnal of Anill1al Science  74

465474.

Johke T. 1969. Radioimmunoassay for bovine pr叫actin in plasma. Endocrinologia Japonicα16

581589 Johke T. 1970. Factors affectingめeplasma prolactin 

level  in  the  cow and the  goat as  deterU1ined by  radioimmUl1oassay. Endocrinologia Japonica  17

, 

393401.

Kanno T, Asada N, Yanase 托 IwanagaT, OziT,  Nishikawa Y, 19uchi K, Mochizuki T, Hoshino M,  Yanaihara N.  1999.  Salivary  secretionof highly  concentrated  chromogranin  A  in  response  to  noradrenaline  and  acetylcholine  in  isolated d perfused rat  submandibular glands. Experil11ental  Physiolo84

1073必3.

Lidfors L. 1989. The use of getting up and lying down  movements in the eva1uation of cattle environments 

ferinmyResearch COllllJ1unicafiolls 13

, 

307324 Mahata  SK, O'Connor  DT, Mahata  M, Yoo  SH 

TupenotL, Wu H, Gill  B M, PruU1er  RJ.  1997.  Novel autocrine feedback control of catecholamine  release. The JOllrJ1α1 of Clinical Investigalio/l 100

, 

1623‑1633 

Manteuffel G, Puppe B, Schon P

c .  

2004. Vocalization 

of farm ru1Imals as a measure of welfrue.App!ied  Animal Behaviolll' Science 88

, 

163182

Mohr E, Langbein J, Numberg G. 2002.  Hea:Ji rate  va灯油ility: A noninvasive  approach  to  measure  stress in calves and cows. Physiology and Behavior  75

251259

Mormとde P, Andanson  S Auperin B Beerda B,  Guemene D, Malmkvist J, Manteca X, Manteuffel  G, Prunet P, van Reenen C ,GRichru'd S, Veissier  I. 2007.  Exploration  of  tlle  hypothalarniprturtruydrenalfunction as a tool to  evaluate animal welfare. Physiology and Behavior  92

317339.

Nakane H, Asan1I 0, Yanlada Y, Harada T, Matsui N,  Krumo  T,  Yanaihru"a  N.  1998.  Salivary  chromogranin  A as  an  index  of psychosomatic  stress response. Biomedical Research 19

, 

401‑406.  Nakane, H, Asan1I 0, Yamada Y, Ohira H. 2002. Effect 

of negative air ions on computer operation, anxiety 

dsalivary chromogranin A‑like immunoreactivity.  Internαtional  JOl/J'J1al  of Psychophysiology  46

, 

85‑89 

O'Cormer DT. Frigon RP, Sokoloff RL. 1984. Human  chromogrinA purification  and characterization  fi‑om catecholrul1Ine 

(9)

O GlNO, YAMAZAKl,  MATSUURA, 1RIMAJIRI AND HODATE 

pp.  123

51,198‑207.  Blackwell  Science Ltd,  OxfordじK

Rao F, Wen G, Gayen JR, Das M, Vainga地arSM,  Rana BK, Mahata M, Kennedy BP, Salem RM

Stridsberg M, Abel K, Smith D W, Eskin E, SchorK NJ, Hamilton  BA, Ziegler  M G, Mahata  SK,  O'Connor  DT.  2007.  Catecholamine  releaseイ出ibitorypeptide catestatin (chromogranin  A352372)naturally occurring amino acid varit Gly364Ser  causes  profound  change  in  hwnan  autonomic activity and alters risk for hypertension.  Circulation 115

22712281. 

Raud HR, Kiddy CA, Odell WD. 1971. The e:ffect of  stress upon the deterrnination of serum prolactin by  radioimnllmoassay.  Proceedings of fhe Society foJ'  Experimental Biology and Medicine 136

689693. Saruta J, Tsukinoki K, Sasaguri K, 1sii  H, Yasuda M, 

Osamura  YR, Watanabe  Y, Sato  S.  2005.  Expression  and  localization  of cluomogranin A  gene and protein in  hwnan submandibular grand.  Cells Tissues Organs 180

, 

237‑244. 

Smith  AO, Winkler  H.  1967.  Purification  and  properties  of an  acidic  protein omchromaffm  granules  of  bovine  adrenal  medulla. 刀le Biochemical Journal103

, 

483‑492. 

Smith WJ, Kirslmer N. 1967. Aspecific soluble protein 

会omthe catecholamine storage vesicles of bovine  adrenal  medulla  1.  PurificatIon  and  chemical  characterizatIon.  Molecular  Pharmacology  3

, 

52‑62. 

Taupenot L, Harper KL, O'Colmor DT. 2003.  The  chromogranin‑secretogranin  family.  The  New  England Journal ofMedicine 348

, 

1134

149. Tomer L, Neumann 1D.  The Brain Prolactin system: 

1nvolvement  in  stress  response  adaptations  in  lactation. 2002. Stress 5

, 

249257.

Trunkfield HR, Broom DM. 1990. Welfare of calves  during  handling  and  transpo Applied,Animal  Behaviour Science 28

, 

135152

Van Reenen C ,GO'Connell NE, Van der Werf JTN,  Mechiel  Korte  S, Hopster  H, Blyan  Jones  R,  Blokhuis HJ. 2005. Responses of calves to  acute  stress: 1ndividual consistency and relations between  behavioral and physiological measures. Physiology  and Behavior 85

, 

557‑570 

Van Reenen C ,GHopster H, Van der Welf JTN, Engel  B, Buist W G, Jones RB, Blochuis HJ, Korte SM. 

2009. The benzodiazepine brotizolam reduces fear  in calves exposed to a novel object test. Physiology  and BehαVlOl・96

307314.

von  Borell  E, Langbein  J, Despres  G, Hansen  S,  Leterrier C, MarchanForde J, MarchantForde ,R Minero M, Mohr E, Prunier A, Valance D, Vissier 1  2007.  Heart  rate  variability  as  a measure  of  autonomic  regulation  of  cardiac  activity  for  assessing stress  and welfare in  farm animals ‑a  review. Physiology and Behavior 92

293‑316.  Yayou K, Ito S, Yamamoto N, Kitagawa S, Okamura H. 

2010. Relationship of stress responses with plasma 

Otocinand prolactin in heifer calves. Physiology  and Behavior 99

, 

362369.

参照

関連したドキュメント

都市計画法第 17 条に に に基 に 基 基づく 基 づく づく づく縦覧 縦覧 縦覧 縦覧における における における における意見 意見 意見に 意見 に に に対 対 対 対する

Adaptec U320 SCSI RAID 0 または 1 は、Ultra320 および Ultra160 の SCSI ハードディスク ドライブで動作 するように設計されていますが、従来の

(2)主応力ベクトルに着目した解析の結果 図 10 に示すように,主鉄筋表面から距離 d だけ離れ たコンクリートの主応力に着目し、section1

We analyzed the sinogram obtained from the profile data of each image and calculated the true rotational center.. Axial images were reconstructed using filtered

[r]

較的⾼温場の場合では,主にアセチレンが⽣成される.⼀⽅で⽐較的低温場の場合で

神奈川県相模原市南区松が枝町17-1 1月0日(土)

方法 理論的妥当性および先行研究の結果に基づいて,日常生活動作を構成する7動作領域より