著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Animals

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

アメリカザリガニ（Procambarus clarkii）は北メキシコから米国南部が原産です。成長が速く、季節的な水域にも耐えることから、世界的に重要な養殖淡水甲殻類になっています。研究チームによると、これまでの栄養研究はタンパク質・脂質・炭水化物に偏っていました。微量元素の必要量、特に成長段階ごとの必要量はよく分かっていませんでした。

銅は必須微量元素で、酸素を運ぶ血液中のタンパク質ヘモシアニンや、抗酸化酵素、免疫に関わる酵素などの材料になります。同じ研究室は以前、亜成体（成体に近い段階）の飼料中の銅の必要量を1kgあたり46.24〜47.86mgと見積もっていました。しかし、幼体の必要量と、銅が筋肉の発達にどう関わるかは未解明でした。そこで研究チームは二つの目標を立てました。一つは、成長成績を基に幼体に最適な飼料中の銅濃度を求めることです。もう一つは、銅が筋肉の質に影響する仕組みを、筋繊維の発達とコラーゲンの合成に注目して探ることです。

何を、どのように調べたか

研究チームは、銅を含まないように特別に調製したビタミン・ミネラル混合物を使い、硫酸銅で銅を加えた5種類の飼料を用意しました。タンパク質と脂質の量はそろえています。実際に測った銅濃度は、飼料1kgあたり1.48、12.72、27.71、65.09、121.34mgでした。中国水産科学研究院の淡水漁業研究センターの施設で、幼体のザリガニにこれらの飼料を8週間与えました。

測った項目は多岐にわたります。成長成績としては、体重の増え方と、増えた体重あたりに必要な飼料の量（飼料要求率）を調べました。あわせて、筋肉の成分、筋肉・血リンパ（甲殻類の血液にあたる体液）・肝膵臓の銅濃度、血リンパの生化学的指標や抗酸化に関わる指標を測定しました。さらに、器械で測る筋肉の硬さなどの食感、コラーゲン量の目安となるヒドロキシプロリン、顕微鏡で見た筋繊維の太さも調べました。遺伝子については、銅の出入り、コラーゲン合成、筋肉の発達に関わるものの働き具合（mRNA量）を測りました。最適な銅濃度は「折れ線回帰」という方法で推定しました。体重増加率と飼料要求率のデータに、途中で傾きが変わる2本の直線を当てはめる方法です。

主な報告結果

8週間後、銅を27.71mg/kg含む飼料の群で、最終体重と体重増加率が最も高く、飼料要求率は最も低くなりました。27.71mg/kg群のこれらの値は、最も少ない1.48mg/kg群とも、最も多い121.34mg/kg群とも、統計的に意味のある差がありました。折れ線回帰では、飼料要求率からは31.50mg/kg、体重増加率からは28.57mg/kgで傾きが変わりました。研究チームはこれを基に、幼体に最適な飼料中の銅濃度を28.57〜31.50mg/kgと見積もりました。どの群でも、外見上の異常や銅の毒性を示す兆候は見られませんでした。

筋肉の成分では、27.71mg/kg群の粗タンパク質が他のすべての群より高く、粗脂肪は逆の傾向を示しました。体内の銅濃度は部位によって異なる結果でした。筋肉では、12.72〜65.09mg/kgの各群が1.48mg/kg群より高かったものの、これらの群の間に差はありませんでした。肝膵臓では65.09mg/kg群と121.34mg/kg群で、血リンパでは121.34mg/kg群で、銅濃度が高くなりました。

血リンパでは、組織の傷みの目安となる酵素ASTの活性が、27.71mg/kg群と65.09mg/kg群で低くなりました。比べた相手は1.48mg/kg群と121.34mg/kg群です。抗酸化酵素SODの活性と、免疫に関わる酵素フェノールオキシダーゼの量は、27.71mg/kg群で最大となりました。細胞が酸化で傷んだ目安となるマロンジアルデヒドは、同じ群で最も少なくなりました。ヘモシアニンは、銅が多いほど増えました。

筋肉の食感では、三つの指標がいずれも27.71mg/kg群で最も高くなりました。硬さ、ガム性（噛み砕いて飲み込める状態にするまでの手ごたえを表す指標）、切断に要する力（せん断力）です。ヒドロキシプロリンもこの群で最大でした。筋繊維の平均直径は、銅を加えたすべての群で1.48mg/kg群より太くなりました。直径50μmを超える太い筋繊維の割合は、27.71mg/kg群で他のすべての群より高くなりました。

遺伝子の働きでは、銅を細胞に取り込む遺伝子と外へ出す遺伝子の筋肉でのmRNA量が、飼料の銅濃度に応じて変わりました。コラーゲン合成に関わる遺伝子群と、筋肉の発達に関わる遺伝子の多くは、銅が増えるにつれていったん上がってから下がり、27.71mg/kg群で最も高くなりました。逆に、MSTNとFOXOという遺伝子は、この群で最も低くなりました。

この報告が示すこと

研究チームは、銅が不足しても過剰でも、幼体の成長は損なわれるとみています。そのうえで、飼料の銅濃度を28.57〜31.50mg/kgの範囲にすることを勧めています。これを上回る濃度では追加の利点がないため、避けるべきだと結論づけました。また、幅広い濃度で筋肉の銅量があまり変わらなかった点について、筋肉で銅の取り込みと排出が調節されているためだと解釈しています。

一方で、著者らは解釈に慎重さも求めています。筋繊維やコラーゲンに関わる遺伝子の変化は、成長や筋肉の変化に伴って見られた対応関係にとどまります。著者らは、これらの経路が実際に活性化された証拠として読むべきではないとしています。因果関係を確かめるには、タンパク質や機能のレベルでの検証が必要だと述べています。また、人による官能評価や消費者テストは行っていません。硬さが一定以上になると、柔らかさや多汁性が下がる場合もあります。そのため著者らは、筋肉が硬くなったことを「肉質が明確に良くなった証拠」とはみなさず、「銅による食感と成分の変化」として解釈するとしています。

原著論文の著者・所属：Feifan Xu（Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）、Xiaochuan Zheng（Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）、Yucheng Lou（School of Marine and Bioengineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China）、Yebing Yu（School of Marine and Bioengineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China）、Xuwen Bing（Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）、Cunxin Sun（Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）、Bo Liu（Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）、Jian Wang（Suzhou Yangcheng Lake Modern Agriculture Development Co., Ltd., No. 1 Xiangshi Road, Yangchenghu Town, Suzhou 215138, China）、Bo Liu（Key Laboratory of Freshwater Fisheries and Germplasm Resources Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China; Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, No. 9 Shanshui East Road, Wuxi 214081, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Feifan Xu, Xiaochuan Zheng, Yucheng Lou, et al. Effects of Dietary Copper on Growth Performance, Antioxidant Capacity, Muscle Quality and the Expression of Copper-Transport and Muscle Development-Related Genes in Juvenile Red Swamp Crayfish (Procambarus clarkii). Animals（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-19. DOI: 10.3390/ani16182949. 原著ライセンス：CC BY.