以下は、Calf Note #236 – The BRIX Controversy – Calf Notes.com を翻訳したものです。原文著者Dr. Jim Quigley の許可を得て日本語訳を掲載しています。 引用論文の出典元は原文をご参照ください。
総括
昨今BRIXはIgG推定に適切ではないと論じる研究者もいるが、現場で使うためのIgGの低い初乳をはじくツールとしてはBRIXはとても有用である、使い続けるべき！
以下、翻訳開始
はじめに
BRIX 屈折計は初乳の IgG 濃度を推定し、初乳が生後 1 日の新生子牛に与えるのに 適しているかどうか（すなわち、十分な IgG）を判断するために、酪農場で広く使われているツールになっています。
私たちは生産者に、BRIX が 21% または 22% 以上の初乳は、BRIX の値が低い初乳よりも一般的に IgG が多く含まれていると伝えています。
この管理方法は世界各地で広く採用され、成功していますが、Journal of Animal Science 誌の最近の論文では、初乳の IgG を推定する BRIX 屈折計の精度に疑問が投げかけられています。この研究に基づいて、一部の専門家は生産者に「初乳の品質というものは存在しない理由」、「BRIX 屈折計を使うのは時間の無駄だ」と助言しています。
論争
最近、Schalich ら (2021) は初乳 IgG の測定に BRIX 屈折計を使用することに異議を唱えました。
この著者らは牛から初乳を採取し、BRIX と IgG の関係を評価しました。
彼らのIgGの測定はウェスタンブロッティングを使っており、これは初乳中の IgG の測定に通常使用されない手法です。 BRIXとIgGの関係を比較したところ、有意な関係は認められませんでした。 IgG 濃度はBx 値に反映されず、農場管理へ利用は根拠がないと結論付けています。wow!! 特に他の多くの研究が BRIX と初乳 IgG の間に強い関係があることを示していることを考えると、とても強い否定である。
ある研究者グループは、Schalichらによる論文（2021年）に対して懸念を表明しました。 彼らの懸念は、初乳IgGの測定にBRIXを使用することに疑問を呈する研究が発表されたことで、業界に混乱が広がり、酪農家が初乳給与の管理にBRIX屈折計を使用しなくなるかもしれないことでした。
そこで、彼らは編集者への手紙 (Lombard et al., 2022) を書き、BRIX 屈折計は確かに農場での貴重なツールであると結論づけました。 これらの著者（私を含む）は、”「Bx 値によって解釈される初乳の良質・不良の分類は根拠がない・・・」という結論を、27 の良質初乳のサンプル数 で示したことは妥当ではなく、混乱を生み、その採用は乳牛の健康に害を及 ぼす可能性がある、と書きました。
我々は、過去の文献から、質の悪い初乳の特定に Brix 屈折計が有用であることが示されていると考え、より良いツールが登場するか、Brix 屈折計の値が質の悪い初乳の特定に役立たないという明確な証拠が出るまで、この管理ツールを使い続けるよう生産者に強く求めます。” と述べています。
Lombard ら(2022)の挑戦に、元の研究者たちはめげずに応えました。 手紙に対する彼らの回答（Schalich and Selvaraj, 2022）は、初乳IgGとBRIXは意味のある関連はないという結論を「倍返し」したのです。
著者らは”「Bx 値は『初乳の質』の指標となるような IgG 濃度を合理的に示すものではない」（Schalich et al. 2021）という我々の結論は、反論できない実験証拠に基づいている。Brix®{sic}屈折計の測定値（Bx）の成分ごとの根拠を詳述することにより、我々は独立変数の影響を明らかにし、初乳のBx値からのIgG濃度の予測に関して先行研究で得られた強い結論を事実上無効としました。”と訴えている。
さて、どうしたものか？ BRIX屈折計の価値に関するこの議論では、誰が正しいのでしょうか？ この論争の背景にある科学を深く掘り下げ、何が起こっているのかを理解することにしましょう。 まず、この論争の本質を理解するために、私の好きな趣味の一つであるマラソンに例えて説明します。
例え話
例えば、マラソンの完走タイムに関連する身体的要因を知りたいとします。
図1のように、太った人、痩せた人、筋肉質の人、平均的な人など、さまざまな体型の人がマラソンを完走しますが、最も速く完走する人のほとんどは、体格が痩せている人である傾向があることに気づきます。 一般的なマラソン大会では、上位10人のうち9人がやせ型であり（図2）、それほど大きな差はない。一方、マラソン後半になると、体格の良いランナーが増え（図3）、そのバリエーションも増えてきます。
そこで、体脂肪率と完走タイムが関係しているかどうかを見てみたいと思います。 マラソンの完走時間は、ランナーのトレーニングの程度、経験、筋力、持久力、そしておそらく体脂肪によって、2時間強から約8時間まで幅があると思われます。
そこで、全マラソン参加者の体脂肪と完走時間の関係を知りたいので、完走時間が3時間未満から6時間以上の代表的な参加者を探し、図4のような体型の表現にしました。
図4では、最速や最遅の選手だけでなく、すべての完走者の真の姿を表したいと考えています。 また、体型のばらつきを把握するために、十分な人数の完走者を集める必要があります。 このようなばらつきをすべて把握するために、十分な数の「サンプルサイズ」を選びます。
また、サンプルはできるだけ多くのランナーを代表するものにしたいので、速いランナー、遅いランナー、そして中間のランナーも測定します。 統計学上の「ルール」があり、その「ルール」に従って、レース終了時に250人のボランティアを測定することになります。 面倒な作業ですが、科学のためです。
ランナー1人1人について、マラソンの完走タイムと体脂肪率を、皮膚折りノギスという便利な機械を使って記録します。 ウエストを絞るだけで、その人の体脂肪率を推定してくれるのです。 ノギスを使えば、早く、簡単に、そして安価に体脂肪率を推定することができるのです。
そこで、サンプルのランナー全員を測定し、データをコンピューターに取り込み、「統計マジック」をかけると……ほら、できあがりです。 その結果、体脂肪と完走時間の間に関係があることがわかりました（図5）。 一般に、痩せたランナーは早くゴールする傾向があり、太ったランナーは遅くゴールする傾向があることがわかります。 R2統計量は、関係がどの程度緊密であるかを示している。 R2 = 1.0は完全な関係で、R2 = 0は関係がないことを意味します。 この例では、R2 = 0.67で、かなり妥当な値であり、脂肪の多さが確かに完走時間に影響することを示しています。
体脂肪率10％のランナーは3時間程度、20％のランナーは6時間程度で完走する可能性があります。 もちろん、この関係は完全ではありませんし、他の要因も完走時間に影響することは分かっています。 マラソンで成功するかどうかは、少なくとも体脂肪率に多少なりとも関係しているのです。
論争に戻る
同じように体脂肪を測定した研究グループがもう一つあるとしましょう。 私たちの研究とは異なり、この研究グループは別の、より正確な方法で体脂肪率を測定しています。
その方法は、人の静脈に色素を注射し、一定期間にわたって血液サンプルを採取するというものです。 もちろん、マラソンを完走した直後に色素を注射され、血液を採取されるマラソンランナーはそう多くないので、サンプル数は少ない。
また、測定に応じるのは、図2のような最速のランナーたちであることも判明した。研究者たちは、彼らの研究は正しく、私たちの研究は間違っていると結論付けています。なぜなら、私たちは皮膚折りノギスを使いましたが、これは彼らの染料法ほど正確ではないからです。
彼らは、エリートランナーで、痩せていて、スピードのある人たちだけを対象にした少数の測定結果であることには触れません。 そして、他の科学文献は間違っていて、自分たちが正しく、体脂肪と完走時間には何の関係もない、と宣言するような研究結果を書いています。
BRIXに戻る
さて、この例えが「BRIX論争」とどう関係するのでしょうか。 実はたくさんあるのです。 ここでは、IgGとBRIXについて、いくつかの考察を行います。
初乳中のIgGとBRIXの測定値には高い相関がある
いくつかの哺乳類種における初乳のIgGとBRIXの測定に関して、文献にある多くの研究を要約してみました（表1）。 IgG と BRIX の関係の一貫性は実に印象的です。 32 件の研究のうち 30 件で、相関は非常に有意であり、強い関係があることを示しています。
わずか2つの研究（Gross et al., 2017およびSchalich et al., 2021）において、相関は統計的に有意ではなかった。そして、この2つの研究では、それぞれの分析に使用されたサンプルが30未満であった。 さらに、これら2つの研究のサンプルは一般的にIgGの濃度が高い初乳を測定しており、現代の酪農場で実際に測定されている集団を代表していない可能性があります。
Schalich ら (2021) は少数の初乳サンプル (n = 28) を測定し、IgG 以外の因子が BRIX と関連していることを発見した。 彼らは、他の初乳成分（例えば、脂肪、非 Ig タンパク質）が BRIX に大きく関係していると結論付けています。 彼らのサンプルはすべて IgG が高く、その IgG 濃度の範囲は、現代の酪農場で採取された初乳を代表するサンプルに見られる IgG の範囲とは異なっていました（例えば、Morrill ら、2011）。 つまり、エリートアスリートのみを測定したように、これらの著者はBRIXとIgGの間に何の関係も見いだせなかったのです。
屈折計はIgGを測定しない
Schalichら（2021）は、BRIXの屈折計はIgGを測定しないと主張した。 彼らは、BRIXの方が固体との相関が高いと結論付けている。 ここには天啓はない。他の多くの文献研究でも、BRIXはIgGそのものよりも全固形分濃度と高い相関があることが報告されています。 この関係については、カーフノート#39にまとめました。
はっきりさせておきますが、屈折計はIgGを測定するものではありません。 屈折計は、液体を通過する際の光の屈曲を測定するだけである。溶解した粒子は光と相互作用し、溶液を通過する際に光を曲げます。
粒子が多ければ多いほど、光の屈曲は大きくなります。 この変化は線形であるため、この変化に値を割り当てることができます。
初乳の場合、すべての溶質が光の屈曲に寄与し、BRIX 値の増加として測定されます。 したがって、脂肪が多い初乳は BRIX 値を増加させます。 IgG以外のタンパク質はBRIX値を増加させます。 乳糖が多いほどBRIX値は上昇する。 従って、BRIXがIgGを正確に測定するという考えは、単純に間違っているのです。 したがって、BRIX屈折計の批判者は、BRIXがIgGを測定していないことを技術的に正しいとしています。 より正確な結論は、BRIXは初乳の全固形分を測定するというものです。
IgG は初乳の固形分と相関がある
幸いなことに、多くの著者によって報告されているように、初乳中の総固形分と IgG には強い関係があります (例えば、Quigley ら、1994；Hue ら、2021)。一般に、密度が高い（全固形分が多い）初乳ほど、IgGが多く含まれています。これが、BRIX と初乳中の IgG の間に関係がある理由です。
BRIX は固形分を推定し、固形分は IgG と関係している-初乳の他の成分とも同様に。 しかし、農場で生産されるであろう初乳を全体的に見ると、BRIX と IgG には良い関係があります。
BRIX は低 IgG の初乳を合理的に除外することができる
マラソンの例で、細いランナーで遅い人はいるかもしれませんが、太ったランナーで速い人はいないかもしれないと述べました。 初乳の場合も同じです。
BRIXの高い初乳の場合、固形分濃度が高いのは、脂肪、カゼイン、非IgG乳清タンパク質が多量に含まれているためかもしれません。また、高濃度のIgGが原因である可能性もあります。 そして、固形分とIgGは関連しているので、BRIXの高い初乳はIgGが高い可能性が高いということが分かっています。
しかし、低BRIXの初乳の場合はどうでしょうか？ この場合、低BRIXの初乳にIgGが多く含まれる確率はかなり低く、太ったランナーがマラソンを3時間以内に完走する例えのようです。
ですから、この場合、BRIX 屈折計は、子牛が IgG を最も効率よく 吸収できる間に、IgG が十分にないであろう初乳を除外するための妥当なツールとなりえます。 この簡単な管理変更により、農場での受動免疫の失敗の割合が効果的に減少し、罹患率と死亡率が減少します。
BRIXはIgGの合理的な農場での推定値である
BRIX屈折計はシンプルで安価、かつ迅速な測定が可能です。 初乳の全固形分と、ほとんどの場合、IgG 濃度を合理的に知ることができます。 しかし、完璧ではありません。
表中の相関係数は、BRIXとIgGの関係の強さを示している。 相関係数を二乗すると、R2という統計量が算出され、2つの変数が占める変動の割合がわかります。もちろん、他の要因もBRIXの測定値に影響を与えるかもしれませんが、IgGと全固形分の関係の度合いから、十分なIgGを含んでいる可能性がはるかに低いBRIX20%未満の初乳は合理的に除外できることがわかります。
BRIXとIgGはある研究では関係がない場合がある
初乳BRIXとIgGの関係の強さは、試験されるデータセット内の十分な変動性に依存します。 Schalichら（2021）が報告したように、ばらつきの少ない小さなデータセットでは、BRIXとIgGの統計的関係が示される可能性はかなり低くなります。
したがって、BRIXとIgGの間に本当に関係があるかどうかを結論づけるには、異なる集団を用い、異なる条件下でのいくつかの研究を見ることが重要である。 表1は、牛や他の種におけるBRIXとIgGの高度な関係を示しています。 したがって、ある著者が関係がないと報告しても、「全体像」を考慮すれば、関係は確かに存在すると結論づけられる。
結論は、代表的なサンプリングに基づくべき
産業界に適用するためには、研究で使用するデータ（この場合は初乳）のサンプルは、結論を出そうとする母集団を代表するものであるべきです。 多くの場合、サンプル数が少ないと、結果の広範な適用が制限されます。 サンプルのサイズが小さかったり、母集団内のばらつきが小さすぎたりして、産業界で見られる動物の母集団全体を本当に代表することができない場合があります。
サンプル数が少ない場合、研究著者は「我々の研究の範囲内で」というような結論を出し、業界で飼育されている牛の集団全体について結論を出す前に、他の研究を検討する必要があると読者に警告を出すのが一般的です。
結論
BRIX 屈折計は、子牛に与える初乳を管理するための優れたツールです。
固形分や IgG の含有量が少なすぎる初乳を子牛の初乳として排除するために使用することができます。 子牛の飼育者は、初乳管理プログラムにおいてこのツールを使い続けるべきです。
生産者にBRIX 屈折計を無視するように助言する人は、業界と助言する酪農家にとって不利益になることでしょう。
表 1. 様々な哺乳類種の初乳に含まれる BRIX と IgG を比較した文献
翻訳終了
コーネル大のBRIX意味ない理論に全面対抗するDr.Jimの記載でした。
私の所感
私は両方の論文を見ても、JimのBRIXは有用、に賛成。BRIXは固形分を見ているのでそもそもIgGと研究レベルの相関は求めてなくて、IgGを低い初乳、見てわからないものを簡易的に弾くための指標なんだよね。だから私が酪農家なら初乳のIgG測定は続けるし、21%よりBRIX低いものは使わないか、初乳粉末を足すと思う。
上記を読んだ皆さんの意見はどうでしょう？
そして、ここまで理論的に反論するDr.Jimの気概に本当に感動。私は研究職とはいえ大した研究もしてないしアカデミアの世界には全然遠いけど、こうして現場の役に立つために、過去からいろんな研究者が知見を積みかさねて実用的な手法が生み出されていることに感動するし、私たちも少しでも現場が前進するようなことを小さくても積み重ねて、産業における技術を高めることに貢献していかねばならないと、改めて、思わされました。
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