استفاده ی روز افزون از شاخص های متابولیک در سطح گله

محققان دانشگاه کورنل[۱] ۱- آستانه غلظت BHB و NEFA راکه با ریسک بالاتر بیماری های پس از زایش، ضعف عملکرد تولید مثلی و کاهش تولید شیر مرتبط هستند ۲- شدت این خطر ها و ۳- میزان بالا رفتن NEFA و BHB در گله هایی که اکثر آن ها سیستم فری استال داشته و با جیره TMR تغذیه می شدند، بررسی کردند. آنها ارتباطی قوی بین بالا رفتن این متابولیت ها و رخداد های  متعاقب آن در گاو های به ظاهر سالم در ۱۰۰ گله(با میانگین تعداد ۸۴۰ رأس گاو) و در میان ۲۷۵۸ گاو یافتند.گاو هایی که غلظت NEFA آنها در مدت زمان ۲ تا ۱۴ روز پیش از زایش بیشتر از ۰.۳ میلی اکووالان در لیتر بوده، ۲ برابر بیشتر در معرض خطر انواع بیماری های متابولیکی پس از زایش(LDA، متریت یا کتوز بالینی) گزارش شدند، شانس آبستن شدن این گاوها، پس از ۷۰ روز بعد از دوره انتظار اختیاری بیش از ۱۵٪ کمتر است و در یک دوره شیرواری ۳۰۵ روزه حدود ۶۸۰ کیلوگرم شیر کمتری می دهند. هم چنین گاو هایی که غلظت NEFA آنها بین ۳ تا ۱۴ روز پیش از زایش بیشتر از ۰.۶ میلی اکووالان در لیتر بود، ۴ برابر بیشتر در معرض خطر انواع بیماری های متابولیکی پس از زایش(LDA، متریت یا کتوز بالینی) هستند و شانس آبستن شدن پس از ۷۰ روز بعد از دوره انتظار اختیاری بیش از ۱۵٪ کمتر است و گاو های چند شکم زا، در یک دوره شیرواری ۳۰۵ روزه حدود ۵۰۰ کیلوگرم شیر کمتری تولید می کنند. گاو هایی که غلظت BHB آنها بین ۳ تا ۱۴ روز قبل از زایش بیشتر از ۱ میلی مول در لیتر بوده، ۴ برابر بیشتر در معرض خطر انواع بیماری های متابولیکی پس از زایش(LDA، متریت یا کتوز بالینی) اند، شانس آبستن شدنشان پس از ۷۰ روز پس از دوره انتظار اختیاری بیش از ۱۵٪ کمتر است و اگر این گاو چند شکم زا باشد، در یک دوره شیرواری ۳۰۵ روزه حدود ۳۹۰ کیلوگرم شیر کمتری تولید می کند. در این مطالعه، مقادیر NEFA در دوران پیش از زایش برای حدود ۲۵٪ گاو ها و ۵۰٪ تلیسه ها بالا بود. بیش از ۲۵٪ گاو ها و تلیسه هایی که نمونه گیری شدند، در دوران پس از زایش غلظت بالای NEFA و یا BHB داشتند.

اوسپینا[۲] و همکاران در سال ۲۰۱۰ در صدد تعیین آستانه هشدار برای گله برآمدند، تا زمان مواجهه گله با خطر کاهش سلامت و کاهش عملکرد تولید مثلی و تولید پایین، به علت عملکرد مدیریتی نامناسب در دوره ی انتقال، فرصت های مدیریتی را به خوبی شناسایی کنند. آستانه ی هشدار در گله را می توان با نسبت های آماری حیواناتی که نمونه گیری شده اند و بالاتر از مقادیر استاندارد هستند و بر روی سلامت، تولید مثل و تولید شیر در سطح گله تاثیر می گذارند، تعریف نمود. اوسپینا و همکاران در سال ۲۰۱۰ نشان دادند زمانی که بیش از ۱۵٪ حیوانات نمونه گیری شده از سطوح استاندارد آستانه NEFA و BHB بالاتر هستند، ارتباطی بین بروز بیشتر بیماری های متابولیک، کاهش کارایی تولید مثلی و تولید شیر کمتر در گله وجود دارد. در حقیقت وقتی نسبت حیوانات با مقادیر بالای BHB و NEFA بالا می رود، یک اثر دوز-پاسخ با بالا رفتن بروز بیماری های متابولیک رخ می دهد.

در سری دیگری از تحقیقات کوهورت آینده نگر که مفاهیم مشابهی بررسی شده است، محققان دانشگاه گوالف[۳] یافته های اوسپینا و همکاران در سال ۲۰۱۳ را تأیید کردند. آنها در یک محدوده جغرافیایی بزرگ بالغ بر ۵۵ گله از اونتاریو، نیویورک، مینسوتا، ویسکانسین، کالیفورنیا و جنوب شرقی ایالات متحده آمریکا این بررسی را انجام دادند. در واقع با حدود آستانه مشابه، بالارفتن غلظت NEFA و BHB با بالارفتن بروز جفت ماندگی، LDA و متریت همراه بوده است. ضمناً آنها ارتباط مشابهی در مورد کاهش تولید شیر، نشان دادند اما اثر مشابهی روی تولید مثل مشاهده نکردند. آنها ارتباطی بین نسبت گاو های دوره انتقال که مقادیر بالاتر از آستانه داشتند (حتی اگر این مقدار اندکی بالاتر از حد آستانه بود)، با بیماری های متابولیک، تولید مثل و تولید شیر در سطح گله نشان دادند (معمولاً بیش از ۲۵ درصد، بسته به پی آمد آن).

یک مطالعه مقایسه ای کوهورت که گروه تولیدکننده وولفگنگ هویسر[۴] از آلمان بر روی هایپرکتونمی انجام دادند ریسک مشابهی برای بیماری در ۵۲۸ گله شیری که در ۱۰ کشور اروپایی قرار داشتند، نشان داده شد. همچنین آنها ارتباطی بین هایپرکتونمی و لنگش یافتند. نتیجه ی کلیدی، که از این مطالعه و مطالعات پیشین به دست آمد، این بود که آستانه ثابت و کاربردی ۱.۲ میلی مول بر لیتری غلظت BHB برای مدیریت و مانیتور کردن گله در زمینه هیپرکتونمی درنظر گرفته شود.

مک آرت[۵] و همکاران در سال ۲۰۱۲ اکولوژی هایپرکتونمی را به طور فشرده در ۴ گله بزرگ با تولید بالا، مورد بررسی قرار دارند. در این مطالعه غلظت BHB در ۶ مرتبه بین روز های ۳ تا ۱۶ شیرواری اندازه گیری شد. این مطالعه برای اولین بار در سطح گاوداری های صنعتی میزان بروز این پدیده را به طور میانگین ۴۳٪ نشان داد. بخش اعظم موارد جدید مبتلا به هایپرکتونمی تا ۷ روز اول شیرواری دیده شد. علاوه بر این، اثرات منفی هایپرکتونمی بر رخداد LDA، حذف، گیرایی در اولین تلقیح و تولید شیر در مواقعی که این اتفاق در هفته اول پس از زایمان رخ می داد در مقایسه با رخداد آن در هفته دوم بسیار گسترده تر بود. این مطالعه نشان داد که میزان شیوع هایپرکتونمی نصف بروز آن است. در این مطالعه نیز، شدت اثرات هایپرکتونمی بر بیماری های متابولیک و تولید شیر مشابه مطالعه قبل بود. در مطالعه ای دیگر، ارزش درمانی پروپیلن گلیکول خوراکی برای گاوهای دچار کتوز تحت بالینی نشان داده شد و هزینه و فایده ارزیابی مداوم و درمان هایپرکتونمی شرح داده شد.

در ایالات متحده و همچنین هلند، فاکتور های خطر و مدیریت تغذیه با هدف پیشگیری از هایپرکتونمی مطالعه گردیده است. آنها دریافتند تغذیه در دوره ی خشکی با جیره ای که انرژی آن کنترل شده است (درمقایسه با گاوهایی که انرژی پایه، بیشتر از میزان نیاز خود دریافت می کنند)، به خوبی خطر هایپرکتونمی را در دوران پس از زایش بدون اثر منفی روی تولید شیر، کاهش می دهد. فاکتور های خطری که در مطالعات در مورد هایپرکتونمی ارتباط قوی تری داشتند، شامل بالارفتن تعداد زایش، بالارفتن غلظت NEFA قبل زایش، و BCS بالاتر عنوان شدند. هزینه هر مورد هیپرکتونمی حدود ۲۹۰ دلار آمریکا یا در مطالعه دیگری ۲۰۰ دلار کانادا گزارش شد و شیوع آن بالای ۲۰٪ (بروز بالای ۴۰٪) درسرتاسر دنیا است. بنابراین اختصاص منابع برای پیشگیری از هایپرکتونمی مقرون به صرفه خواهد بود.

اوسترگارد و لارسن[۶] در سال ۲۰۰۰ رابطه بین تولید شیر و کلسیم خون را در بلافاصله پس از زایش در ۱۵۳ گاو از ۲۷ گله شیری دانمارک بررسی کردند. آن ها در هیچ دوره ای از شیرواری رابطه ای بین شیر اصلاح شده از نظر چربی و پروتئین نیافتند. این مطالعه عدم ارتباطی را که لی بلانک[۷] و همکاران در سال ۲۰۰۵ بین کلسیم و رخداد LDA نشان داده اند، تایید می کند.پس از آن، مطالعاتی توسط چپینال[۸] و همکاران بین سالهای ۲۰۱۱ و ۲۰۱۲ انجام شد تا اثر کلسیم را نشان دهد. نتایج این مطالعات نشان داد زمانی که غلظت کلسیم سرمی در هفته اول پس از زایش زیر ۲.۲ میلی مول بر لیتر است، شانسی معادل ۳.۱ برابر برای رخداد LDA ایجاد می شود. همچنین این رخداد، دارای اثر منفی روی تست اول DHIA [۹] در موردتولید شیر و آبستنی پس از اولین تلقیح است. چمبرلین[۱۰] و همکاران در سال ۲۰۱۳ تحقیقات گسترده ای برای شناسایی ارتباط بین کلسیم  پس از زایش و رویداد های مرتبط با تولید و سلامت در همان دوره شیرواری انجام دادند و هیپوکلسمی را زیر ۱ میلی مول بر لیتر بر اساس کلسیم یونیزه خون کامل تعریف نمودند. با وجود این که آنها ارتباط جالبی بین هیپوکلسمی و مقادیر NEFA و درصد چربی کبد یافتند، رابطه ای بین تولید شیر یا بیماری های متداول پس از زایش مشابه آنچه اوسترگارد و لارسن در سال ۲۰۰۰ و لی بلانک و همکاران در سال ۲۰۰۵ بیان داشتند، پیدا نکردند. اگرچه توان این مطالعه برای شناسایی تفاوت خطر بیماری ها پایین بود. یافته جالب این مطالعه شباهت بالای تغییرات میزان کلسیم تام پلاسما و کلسیم یونیزه خون کامل است که برای ما امکان استفاده از هر دو را بسته به نیاز فراهم می کند. مارتینز[۱۱] و همکاران از منحنی های آماری (receiver operator characteristic curves)  برای تعیین آستانه مقادیر کلسیم در سطح گاو که با پیامد متریت ارتباط داشتند، استفاده کردند. در این مطالعه، گاوهایی که سطح کلسیم سرمی کمتر از ۲.۱۵ میلی مول بر لیتر در روز ۰ تا ۳ پس از زایش داشتند، بروز متریت و متریت نفاسی بیشتری، در مقایسه با گاو های نرموکلسمیک در یک گله با رخداد بالای متریت، نشان دادند. این آستانه با آستانه مطالعه چپینال و همکاران در سال ۲۰۱۱ که ۲.۲ میلی مول در لیتر ذکر شد مشابهت دارد.

تیم دانشگاه گوالف باز هم پیش قدم بودند تا ارتباط بین BHB و کارایی تولید مثلی را بررسی کنند. در این مطالعه آنها تأکید داشتند، مقادیر سرمی BHB بالاتر از ۱۰۰۰ میکرومول بر لیتر در هفته اول پس از زایش و مقادیر بالاتر از ۱۴۰۰ میکرومول بر لیتر در دو هفته پس از زایش، ۲۰% شانس آبستنی در اولین تلقیح را کمتر می کند. این حدود آستانه با آنچه در مطالعه اوسپینا در سال ۲۰۱۰ و چپینال و همکاران در سال ۲۰۱۲ اشاره شد، یکسان است و یا شباهت دارد. در پی یافتن دلایل ضعف کارایی تولید مثلی همراه با رخداد هایپرکتونمی، دوبوک[۱۲] و همکاران در سال ۲۰۱۰ بعضی از فاکتور های خطر بیماری های رحمی مثل متریت یا اندومتریت تحت بالینی را بررسی کردند. آنها اذعان داشتند که گاو های هایپرکتونمیک شانس رخداد اندومتریت بالاتری دارند. این شانس مشابه رخداد اندومتریت تحت بالینی در گاوهایی گزارش شد که هاپتوگلوبین بالایی در خون آن ها ردیابی شده بود. چیونگ[۱۳] و همکاران در سال ۲۰۱۱ در یک مطالعه آینده نگر کوهورت شامل ۷۷۹ گاو از ۳۹ گله دریافتند گاو های چند شکم مبتلا به کتوز، شانسی معادل ۵.۶ برابر برای اندومتریت تحت بالینی داشته و این را نتیجه تاثیر منفی عملکرد سیستم ایمنی رحم، متعاقب بالانس منفی انرژی دانستند. این مفهوم توسط تیم دانشگاه میسوری[۱۴] تقویت شد، آنها در سال ۲۰۱۳ بیان کردند که وضعیت تغذیه در طول اوایل دوره پس از زایش که با مقادیر گلوکز و NEFA ی خون بررسی می شود، ممکن است با مکانیسم متفاوتی از فاصله تا اولین تخمک گذاری، روی رخداد اثر بگذارد. در تأیید این، گالوا او[۱۵] و همکاران در سال ۲۰۱۰ مشخص کرده بودند که علاوه بر مقادیر بالای در گردش NEFA و BHB، تشخیص متریت یا اندومتریت تحت بالینی مقدم یا همراه  با کاهش مقادیر گلیکوژن در نوتروفیل های آن دام، است.

تحقیقات گسترده به وسیله ی گروه های دیگر در زمینه ارتباط میان شاخص های سلامت متابولیکی و بیماری های تولید مثل ادامه داشت. جویودوری[۱۶] و همکاران در سال ۲۰۱۳ در آرژانتین پیشنهاد دادند مقادیر بالای NEFA قبل زایش و مقادیر بالای BHB پس از زایش، ریسک اندومتریت بالینی را بالا برده است. اگرچه بورک[۱۷] و همکارن نشان دادند، تفاوتی میان غلظت BHB و NEFA در گاو هایی که در مرتع هستند و اندومتریت تحت بالینی را نشان می دهند با سایرین، وجود ندارد، با این حال، در گاو های دچار اندومتریت تحت بالینی، مقادیر آلبومین پلاسما کمتر و پلاسما گلوتامات دهیدروژناز و آسپارتات آمینوترنسفراز بالاتر بودند.

دیگرآنالیت(ماده ای که اجزای آن مورد آنالیز قرار می گیرد) های مرتبط با انرژی نیز با بیماری های عفونی پس از زایش گاو ارتباط دارند. مویس[۱۸] و همکاران در سال ۲۰۰۹ با داده های ۶۳۴ دوره شیرواری از ۳۱۷ گاو در دانمارک نشان دادند که گاو هایی که در ابتدای دوره ی شیرواری دچار ورم پستان بالینی هستند، مقادیر NEFA و BHB بالاتری در مقایسه با گاو های سالم داشتند و گاو هایی که در هفته اول پس از زایمان دچار ورم پستان بالینی شدند، در طول هفته ی قبل از زایش گلوکز در گردش بالاتری داشتند. از هفته دوم تا ۱۳ ام دوره شیرواری، فعالیت های آسپارتات آمینوترانسفراز در گاو هایی که به ورم پستان بالینی مبتلا می شدند نسبت به گاو های سالم بالاتر بود. تیم بورکمیر[۱۹] در سوئیس، در مطالعاتی که در آن هیپرکتونمی را در دام ایجاد کردند، تضعیف سیستم ایمنی که به دنبال هیپرکتونمی خودبخودی(و ارتباط آن با افزایش حساسیت ابتلا به ورم پستان) ایجاد می شود، به طور مستقیم با بالا رفتن میزان BHB نیز به وجود می آید. حال این که استر[۲۰] و همکاران در سال ۲۰۱۲ گزارش کردند، با افزودن NEFA و نه BHB، در محیط خارج بدن زنده(in Vitro)کاهش واکنش های اکسیداتیو در سلول های ایمنی و کاهش تکثیر آن ها را شاهد هستیم. مطالعات پایه ای بیشتری برای ردیابی اثرات NEFA و BHB بر ایمنی در گاو های دوره انتقال ضرورت دارد.

فراتر از ارتباط هایی که آنالیت های مرتبط با انرژی و کلسیم با سلامت، تولید مثل و تولید شیر دارند با خطر حذف از گله هم ارتباط دارند. سیفی و همکاران در سال ۲۰۱۱ داده های ۸۴۹ گاو از ۱۶ گله را گرد آوری کرده و نشان دادند مقادیر بالای BHB در دوران پس از زایش با بالا رفتن شانس ابتلا به جابجایی شیردان، کتوز بالینی و حذف تا روز ۶۰ پس از زایش همراه است. بالارفتن NEFA پس از زایش با افزایش کتوز بالینی و حذف همراه بوده و کلسیم سرم پایین در هفته اول و دوم با افزایش حذف تا ۶۰ روزگی پس از زایش ارتباط داشت. روبرتز[۲۱] و همکاران در سال ۲۰۱۲ داده های مطالعات متعددی که در بالا ذکر شد را با هم تجمیع کرده و دریافتند که مقادیر بالای NEFA و BHB و مقادیر پایین کلسیم در دوران حوالی زایش با افزایش ریسک حذف تا ۶۰ روزگی پس از زایش همراه است.

اینوارسن[۲۲] و همکاران در سال های ۲۰۰۳ و ۲۰۰۶ این فرضیه را ارائه کردند که اندیکاتور(نشانگر) هایی که بازتابی از یک عدم توازن فیزیولوژی را نشان می دهند، از استفاده از تنها یک شاخص برای ارزیابی وضعیت گاو حوالی زایش بهتر عمل می کنند. مویس و همکاران در سال ۲۰۱۳ از داده های زیادی(۶۳۴ دوره شیرواری از ۳۱۷ گاو که قبلاً ذکر گردید) برای ارزیابی یک اندیس فیزیولوژیکی که شامل غلظت های پلاسمایی NEFA، BHB و گلوکز با در نظر گرفتن ضرایب وزنی آنها در هفته و مقایسه آن با بالانس انرژی محاسبه شده برای دام و بیومارکر های منفرد استفاده کردند. آنها دریافتند، گاو هایی که در دوران پیش از زایمان عدم توازن فیزیولوژیکی بیشتری دارند خطر بیشتری آنها را برای ابتلا به بیشتر بیماری های پس از زایش تهدید می  کند. علاوه بر این، شاخص محاسبه شده در این مطالعه و NEFA در زمان قبل از زایش، اندیکاتور های بهتری برای بیماری های پس از زایش نسبت به میزان بالانس انرژی، BHB و اندازه گیری میزان گلوکز عنوان شدند. در پایان محققان بر نیاز اساسی به جمع آوری اطلاعات با استفاده از تجهیزات اتوماتیکی که بتواند بر اساس اندازه گیری شاخص ها در شیر، داده ها را در همان زمان وقوع تغییرات در دام منعکس کند و دقیقاً بازتابی از عدم توازن فیزیولوژیکی در گاو حوالی زایش را نشان بدهند، تاکید داشتند.

[۲] Ospina

[۳] University of Guelph

[۴] Wolfgang Heuwieser’s productive group

[۵] McArt

[۶] Ostergaard and Larsen

[۷] LeBlanc

[۸] Chapinal

[۹] Dairy herd improvement association

[۱۰] Chamberlin

[۱۱] Martinez

[۱۲] Dubuc

[۱۳] Cheong

[۱۴] University of Missouri

[۱۵] Galvao

[۱۶] Giuliodori

[۱۷] Burke

[۱۸] Moyes

[۱۹] Bruckmaier

[۲۰] Ster

[۲۱] Roberts

[۲۲] Ingvartsen

[۲۳] Piccione