بیماری های متابولیک3

تکنولوژی امروز و آینده برای اندازه گیری شاخص های متابولیکی سلامت 2

عناوین مقاله
1 دقیقه برای مطالعه

شیر

اندازه گیری و نظارت بر سلامت متابولیک با استفاده از پارامترهای شیر، بر اساس ارزیابی پیش بینی میزان تعادل منفی انرژی یا انطباق با آن استوار است. در اواخر دهه 1990 و اوایل سال 2000، JDS گزارش های متعددی درباره استفاده از تست های محلی برای اندازه گیری کتون شیر با استفاده از نوارها و پودرها رابطه آن با پیش بینی بیماری هایی مانند LDA و همچنین ارتباط آنها با BHB خون منتشر کرد. بطور کلی این تست ها دارای ویژگی ضعیف، حتی با حساسیتهای بالا، بودند، همانطور که در بالا بحث شد، روش های آزمایش BHB خون در گاو برای تشخیص بیماری ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

تحقیقات اندازه گیری پرامترهای شیر خطوط تولید برای نظارت و تشخیص کتوز در اواخر 1990همزمان با آزمایش شیر در محل آغاز شد. دافیلد و همکاران (1997) نتایج را در مجله دامپزشکی کانادا در یک مطالعه بزرگ با استفاده از 1333 گاو از 93 کارخانه لبنیات کانادا برای ارزیابی درصد پروتئین و چربی روزانه شیر با افزایش BHB سرم (≥ 1.2 mmol / L) منتشر کرد. آنها دریافتند که هر چند درصد پروتئین و چربی روزانه در هر دو تست در ارتباط با افزایش سطح BHB سرم بود، اما هیچکدام از معیارها به تنهایی و یا به صورت ترکیبی، روش دقیقی برای غربالگری ارائه ندادند.

پیشرفت در زمینه ی ارزیابی شیر در خط تولید برای آنالیز سلامت متابولیک، استفاده از اسپکتوفتومتری با مادون قرمز به عنوان ابزار غربالگری در شناسایی کتوز که پیشترفت بزرگی نسبت به روش های شیمیایی قدیمی بوده است، برای اولین بار در JDS توسط Hansen در سال 1999 توصیف شد. اگرچه با وجود مشکلاتی مثل شفافیت شیر، روشهای فلومتریک، روش های سرراست برای اندازه گیری مستقیم BHB شیر هستند. فقدان این نوع سیستم اندازه گیری در آزمایشگاه هایی که مقدار زیادی از نمونه های شیر را حمل می کنند به احتمال زیاد مانع از پذیرش گسترده آنها می شود. طیف سنجی مادون قرمز فوریه (FTIR) در حال حاضر برای اندازه گیری چربی شیر، پروتئین، لاکتوز و اوره استفاده می شود و در نتیجه یک روش سریع و ارزان برای تخمین استون شیر است. گزارشات اولیه در مورد دقت روش (FTIR) برای پیش بینی افزایش غلظت استون در شیر در مقایسه با روش های استاندارد طلایی تشخیصی شیر نشان داد که این روش میتواند به عنوان یک روش غربالگری استفاده شود که نتایج آن با توجه به شیوع افزایش استون شیر در جامعه مورد آزمایش متفاوت است. این شاخه از تحقیق با تحقیقات بیشتری مانند غربالگری کتوز با استفاده از FTIR همراه با آنالیزهای بیشتر BHB شیر و دیگر بیومارکرهای شیر مانند سیترات ادامه پیدا کرده است.

این آنالیت ها و بویژه ترکیب BHB شیر و استون باعث افزایش دقت پیش بینی های FTIR برای تشخیص کتوز در مقایسه با روش های اندازه گیری قدیمی تر شد. همچنین، در مدل های بیولوژیکی گزارش شده است که استفاده از داده های مخصوص هر حیوان (مثل BCS، DIM، تولید شیر) همراه با غلظت BHB شیر برای پیش بینی خطر ابتلا به کتوز و زمان پیشنهادی برای آزمایش مجدد شیر مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، در هیچ یک از این مطالعات که BHB شیر ارزیابی شده است همبستگی این اندازه گیری ها را با تشخیص هیپرکتونمی در سطح گله را بررسی نکرده اند.

در سال 2010، پس از پیشرفت در دقت اندازه گیری BHB خون در روش اندازگیری در محل ، JDS گزارشی از مقایسه ی مقادیر غلظت کتون شیر که بااستفاده از روش FTIR و اندازگیری BHB خون که از 69 گاو شیری پرتولید گرفته شده بود را منتشر کرد. این مطالعه نشان داد که اندازگیری استون یا BHB شیر در روش FTIRحساسیت بالایی در تشخیص هایپرکتونمی (BHBبیشتر از 1.2 میلی مول در خون) در مقایسه با نسبت چربی به پروتئین شیر به ترتیب به میزان 80،80 و 66% دارد. با این حال، تمام 3 روش طبقه بندی دارای ویژگی های تقریبا 70٪ در مقایسه با BHB خون بودند، که استفاده از هر یک از این روش ها امکان رخداد تعداد نسبتا زیادی مثبت کاذب را در تشخیص هایپرکتونمی ممکن می سازند. مطالعات اخیر در JDS با هدف بررسی اجزای شیر با استفاده از آزمایش DHIA به صورت ماهانه انجام شده که با بررسی غلظت BHB خون و همچنین بهینه سازی آستانه BHB شیر رخداد هیپرکتونمی را پیش بینی میکند. با استفاده از داده های مربوط به BHB خون163 گاو از 37 گله در کانادا با آنالیز تزریقی-جریانی[1] برای اندازگیری BHB و استون شیر و آنالیز FTIRبرای چربی و پروتئین شیر دنیس روبیاد و همکاران در سال 2014 همبستگی خوبی بین BHB خون و BHBو استون شیر یافتند (r = 0.89 and 0.73, به ترتیب ) اما ارتباط کمی بین BHB خون با درصد چربی ، درصد پروتئین و نسبت چربی به پروتئین وجود داشت (به ترتیب r = 0.21, 0.04, and 0.71,) .آنها دریافتند که آستانه ی بهینه برای پیش بینی هایپرکتونمی ، BHB شیر بیشتر از 0.20 mmol/L و استون شیر ≥0.08 mmol/L که به ترتیب دارای حسایتهای 84-87% و ویژگی 96و 95% است. اولین تحقیق درباره ی ارتباط BHB شیر با تولید شیر توسط سانچی و همکاران در سال 2016 منتشر شد. در این مطالعه از498،310 نمونه شیر از گاوهای هلشتاین در 2442 گله در کانادا در روزهای شیردهی بین 3 تا 35 روز با آزمون DHI ماهانه استفاده شد. گاوهایی با BHB بالا شیر (بیش از 0.20 میلی مول بر لیتر) روزانه 2و3 کیلوگرم تولید شیر کمتر، تولید و غلظت پایین تر پروتئین و تولید و غلظت بالاتر چربی و همچنین سلولهای سوماتیک[2] بیشتری نسبت به گاوهایی با BHB <0.20 mmol/L شیر داشتند. محدودیتی که در مطالعات فعلی در مورد ارزیابی BHB و استون شیر وجود دارد این است که این مطالعات بر روی تست DHI معمولی متمرکز هستند.در حالی که سیستم های تجاری مثل Herd Navigato و AfiLab تست های خط تولید شیر را جهت استفاده در گله های تجاری و بررسی سلامت فردی گاو طراحی میکنند، نتایج تولید بر اساس این فناوری ها هنوز شناخته نشده اند . احتمالا سیستم هایی که BHB شیر یا سایر اجزای تشکیل دهنده را به طور مستمر بررسی میکنند دارای دقت بیشتری برای پیش بینی هستند؛ با این حال، این ایده باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.

استفاده از روش اسپکتوفتومتری با مادون قرمز پتانسل خوبی برای اندازه گیری اجسام کتونی و سایر اجزای شیر مانند اسیدهای چرب دارند. هرچند مقاله مروری دو مارچ و همکاران در سال 2014 بر وجود تنوع در مقادیر گزارش شده بسته به روش مرجع مورد استفاده و قدرت معادل سازی مدل ایجاد شده، تاکید داشتند. این عوامل بدلیل تغییرات زیست شناسی و شرایط مختلف مطالعه (مانند نژاد، محل گله، رژیم غذایی و مرحله شیردهی) بسیار متفاوتند، از این رو نویسندگان بر اهمیت تبادل داده بین گروه های تجاری و تحقیقی را برای به حداکثر رساندن پیشرفت های آتی در این زمینه، تاکید دارند.استفاده از تکنیک FTIR برای بررسی بالانس انرژی گاوها در اوایل شیردهی با یک پیمان اولیه برای استفاده از اطلاعات اضافی در مورد صفات فیزیکی فردی حیوانات و تنظیم آن بر اساس نوع سیستم تولید، نیز مورد بررسی قرار گرفته است . به تازگی روش های جدیدی از تجزیه و تحلیل متابولیکی شیر، از جمله طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای، مورد بررسی قرار گرفته اند و ما انتظار داریم بررسی های بیشتری برروی روش های تجزیه و تحلیل سریع اجزای شیر برای ادامه پیشرفت های وسیع در آینده نزدیک صورت گیرد.

در تلاش برای بهبود پیش بینی بیماری های متابولیکی اوایل شیردهی، JDS در دهه اخیر مطالعات متعددی بر روی شیر برای شناسایی گاوهایی با NEFA بالا یا هیپرکتونمی انجام داده است. اولین مطالعه در این زمینه یک مطالعه ی کیس کنترل(موردشاهدی) توسط وان هالست و همکاران در سال 2008 بود که در آن پروفایل اسیدهای چرب شیر در 8 گاو سالم و 8 گاو مبتلا به هایپرکتونمی که BHB پلاسما در آنها کمتر یا مساوی با 1.2 میلی مول بر لیتر بود بررسی کردند. آنها متوجه شدند که در گاوهای مبتلا به هایپرکتونمی در سطح C18:1 cis-9 در شیر از 2 هفته قبل از تشخیص بیماری افزایش می یابد. یک مطالعه ی بزرگتر بر روی 92گاو هولشتیان-فریزین در اوایل دوران شیردهی در یک گله ی تحقیقاتی در هلند نشان داد در گاوهایی که حداقل 240 گرم بر کیلوگرم C18: 1 cis-9 در چربی شیر آنها وجود دارد، خطر رخداد NEFA پلاسما ≥ 0.6 میلی مول بر لیتر 50% افزایش می یابد. با این حال حساسیت این روش کمتر از 50 درصد بود این گروه همچنین گزارش دادند در 70 درصد گاوهای مبتلا به هایپرکتونمی نسب C18:1 cis-9 به C15:0 بیش از 40 بوده است. مان و همکاران در سال 2016 ارزش تشخیصی اسید های چرب شیر و نسبت اسید های چرب برای طبقه بندی صحیح[3] 84 گاو چند شکم زایش با غلظت بالا NEFA یا BHB در یک گله تحقیقاتی در ایالت نیویورک مورد بررسی قرار دادند.آنها دریافتند اگرچه غلظت برخی اسیدهای چرب با افزایش NEFA و BHB در ارتباط است اما توانایی طبقه بندی صحیح این روش متوسط است. بنابراین آنها نتوانستند این روش اندازه گیری را به جای روش های تشخیص مستقیم خون توصیه کنند. جورجونگ و همکاران در سال های 2014 و 2015 و مان و همکاران در سال 2016 هر دو اظهار داشت که استفاده عملی از این اطلاعات به احتمال زیاد نیاز به تجزیه و تحلیل معمول اسیدهای چرب شیر و نمونه برداری مکرر به صورت فردی از حیوانات دارد؛ با این حال، تکنولوژی فعلی روش تعیین اسید چرب شیر ما را در تشخیص اسیدهای چرب شیر در سطح گله که سریع و مقرون به صرفه است پشتیبانی نمی کند.

فعالیت های در حال اجرا در این زمینه درتلاش اند تا غلظت BHB خون و NEFA را با استفاده از ترکیبات مختلف شیر (مثل BHBو استون، چربی، پروتئین) در مقایسه با ویژگی های مخصوص گاو مانند شکم، روز شیردهی و نژاد پیش بینی کنند. یک مشکل اساسی در این مقایسه این است که حتی زمانی که نمونه ها به طور مکرر گرفته می شوند، ماهیت نمونه گیری شیر ( سردوش در مقابل مخلوط شیر گله)، زمان جمع آوری نمونه نسبت به خوراک ریزی یا زمان روز و تعداد شیردوشی می تواند بر اجزای شیر تاثیر گذار باشد. از آنجایی که غلظت خونی متابولیتهای انرژی در یک نقطه زمانی گرفته می شود وابستگی این زمان با اجزای شیر که ترکیبی از غلظت ۸ تا ۱۲ ساعته است نیازمند بررسی های بیشتر است علاوه بر این ارتباط بین اجزای خاص شیر با روند بعضی بیماری ها (مثل هایپرکتونمی و شیرBHB )احتمالاً غیر خطی است و باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد.

               

نوار گردنی و پلاک های نشخوار

برای اولین بار درسال 2009 توسط شیرمن در JDS نوارهای گردنی نشخوار به عنوان یک روش دقیق برای تشخیص زمان نشخوار ارزیابی شد. زمان نشخوار گزارش شده توسط پلاک HR-Tag (که توسط مهندسان SCR در اسرائیل طراحی شد) همبستگی بالایی با مشاهدات مستقیم انسانی طی بیش از ۵۱ دوره دو ساعته در ۲۷ عدد گاو هلشتاین داشت.

شیرمن و همکاران در سال ۲۰۱۳ به توصیف زمان های نشخوار در طول دوره قبل از زایش 11گاو هلشتاین پرداختند،آنها دریافتند زمان نشخوار در ۲۴ ساعت قبل از زایش نسبت به ۳ تا ۴ روز قبل از زایش (که مقدار پایه آن ۴۲۶ دقیقه در روز است) به طور متوسط یک ساعت (15درصد) کاهش می یابد و زمان کل نشخوار هم در ۲۴ ساعت بعد از زایش به طور متوسط ۲ ساعت (31درصد) کمتر است اما بعد از ۲۴ تا ۴۸ ساعت پس از زایش به مقدار پایه زمان نشخوار باز می گردد.وقتی دوره های دو ساعته مطرح شد زمان نشخوار 4 ساعت قبل از زایش کاهش یاقته بود که نشان دهنده توانایی این سیستم در شناسایی گاوهای نزدیک به زایش است.

طی سه سال گذشته مطالعات متعددی از مدت زمان نشخوار به عنوان ابزاری برای پیش بینی بیماری های اوایل شیرواری استفاده کرده‌اند که تعداد گاوهای هر آزمایش با گذر زمان افزایش یافته اند. کالاماری و همکارانش در سال 2014 به شکل پیش فرض ۲۳ گاوه فریزین ایتالیایی را با استفاده از داده های روزهای 3 تا 6 شیردهی به دو گروه نشخوار زیاد و کم تقسیم کردند. آنها دریافتند، ۹۰ درصد گاوهای با زمان نشخوار کم بیماری مبتلا به بیماری های اوایل زایش می شوند در صورتی که در گاوهای با زمان نشخوار بالا این درصد به ۴۲ می رسد، تولید شیر نیز در اوایل شیرواري در گاوهای با زمان نشخوار بالا ۸ کیلو گرم در روز از گاوهای با زمان نشخوار پایین، بیشتر بود.

در ۲۹۶ گاو هلشتاین یک گله شیری در ویسکانسین، میزان مرده زایی با کاهش زمان نشخوار( حدود ۶۰ دقیقه در روز ) در قبل و بعد از زایمان هم بستگی داشت و در دوقلوزایی در مقایسه با تک قلو زایی زمان نشخوار تقریبا ۶۰ دقیقه در روز کاهش می یابد، آنان همچنین دریافتند که زمان نشخوار در گاوهایی که دچار متریت هستند ۳۰ دقیقه در روز کمتر از گاوهای سالم است. در 64 عدد گاوشیری هلشتاین یک گله در کانادا شیرمن و همکارانش در سال 2016زمان نشخوار را از ۱۰ روز قبل تا ۲۱ روز پس از زایش مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که گاوهای همراه با هایپرکتونمی بعد از زایمان(BHB ≥1.2 mmol/L)14 درصد کمتر از گاوهای سالم نشخوار می کنند.

در سال ۲۰۱۶JDS چندین گزارش مربوط به ارتباط زمان نشخوار و بیماری های گسترده در گاوداری های تجاری با تمرکز بر تفاوت زمان نشخوار در گاوهای سالم و بیمار و نیز قابلیت‌های قابل پیش‌بینی این سیستم منتشر شد،در مطالعه ای روی ۳۳۹ گاوهلشتاین از چهار گله تجاری در کانادا توسط کافمن و همکارانش، ارتباط بین زمان نشخوار و هایپرکتونمی پس از زایش ارزیابی شد. آنها هیچ تفاوتی در زمان نشخوار گاوهایی که دو هفته قبل و چهار هفته بعد از زایش بین گاوهای چند شکم زایش سالم، گاوهای مبتلا به هایپرکتونمی و گاوهای هایپرکتونمیک که دارای بیماری‌های اوایل زایش هستند، مشاهده نکردند هرچند که زمان نشخوار در گاوهای چند شکم زا سالم به ترتیب ۴۴ و ۲۵ دقیقه در روز بیشتر از گاوهای هایپرکتونمیک و گاوهای هایپرکتونمیک و دارای بیماری های اوایل زایش بود. بزرگترین تفاوت زمان نشخوار در گاوهای چند شکم زا این گروه در چند هفته قبل و دو هفته بعد از زایمان مشاهده شد این مطالعه نشان داد که اگر زمان نشخوار در هفته قبل از زایش کم شود احتمال ایجاد گاو هایپرکتونمیک و اگر در هفته پس از زایش کم شود احتمال ایجاد گاو هایپرکتونمیک دارای بیماری اوایل بیشتر می شود در نتیجه نظارت بر دوران قبل از زایش در شناسایی بیماری‌های پس از زایش هرگاو کمک‌کننده است.

در سال ۲۰۱۶ مشاهدات وسیعی روی ۱۱۲۱ گاوهلشتاین در ایالات نیویورک توسط استنگافرو و همکارانش انجام شد که با استفاده از گردنبدهای خودکار نظارت بر سلامت، به ارزیابی ارتباط زمان نشخوار بهمراه فعالیت‌های فیزیکی گاو توسط یک سیستم نظارت بر سلامت خود کار برای شناسایی گاوهای مبتلا به جابجایی شیردان، هایپرکتونمی، سوءهاضمه، ورم پستان و یا متریت پرداختند آنها همچنین زمان بین هشدار سیستم تا تشخیص بیماری توسط پرسنل گله و نیز الگوهای نشخوار و فعالیت در حول و حوش تشخیص بیماری ها را تعریف کردند. حساسیت این سیستم در هشدار بیماری ها با در نظر گرفتن شناسایی صحیح سیستم 5 روز قبل تا 2 روز بعد از تشخیص بیماری توسط پرسنل، برای جابجایی شیردان ۹۳% ،برای هایپرکتونمی ۹۱ درصد ، برای سوءهاضمه ۸۹ درصد ،برای ورم پستان ۵۸ درصد وبرای متریت55 درصد می باشد که در کیس های ورم پستان و متریت خیلی شدید، این سیستم کارایی تشخیصی بهتری خواهد داشت. در صورت همپوشانی بیماریهای مورد بحث در یک کیس حساسیت سیستم هشدار به ۵۹ درصد و قدرت تشخیص به ۹۸ درصد و ارزش تشخیصی مثبت و منفی به ترتیب به ۵۸ و ۹۸ درصد و دقت تشخیص به ۹۶ درصد می‌رسد البته توجه داشته باشید این مطالعه تنها در یک مزرعه صورت گرفته است. همانطور که استفاده از گردنبندهای نشخوار و فعالیت در صنعت گاو شیری متداول می‌شود دانش ما از تنوع پارامترهای درون گله و ارتباطشان با پیش‌بینی بیماری ها بهبود خواهد یافت.

از این مطالب به چه میرسیم

مقالات متعددی در این بررسی درباره مسائل کلیدی حفظ سلامت متابولیکی در دوران حوالی زایش خصوصا تغذیه و مدیریت جایگاه در دوره انتقال و حوالی زایش بحث شد و سایر مقالات در این مطالعه مروری در مورد انتخاب و اثر صفات ژنتیکی در کاهش بیماری ها و بهبود تولید شیر است. تمرکز ما باید روی جلوگیری از اختلالات متابولیک در اوایل شیرواری باشد اگرچه نمی توان بدون ابزار مناسب اثر ژنتیک ،تغذیه و نحوه مدیریت را روی سلامت متابولیکی گاو در حوالی زايش و در دو سطح گاو و گله اندازه گیری نمود

در آینده تمرکزها همچنان در این زمینه احتمالاً بر روی اندازه گیری اجزای تشکیل دهنده خون و شیر خواهد بود که ارتباط قوی با پیامدهای مهم اقتصادی مرتبط با سلامت متابولیکی در اوایل شیرواری مثل وقوع بیماری ،تولید شیر و عملکرد تولید مثلی دارد بدین منظور یک تست دقیق در محل برای گاو یا استفاده از شیر درون خط در این مواقع لازم است تا بررسی بیشتری روی اپیدمیولوژی سلامت متابولیک گاوها در دوره حوالی زایش در گله های بزرگ مورد مطالعه، صورت گیرد.

پیشرفت های بیشتر در تکنولوژی امکان سنجش به موقع و نظارت خودکار بر سلامت متابولیکی را فراهم می سازد و به ما بازخورد فوری و اطلاعاتی در مورد اثربخشی استراتژی های تغذیه و مدیریت گله می دهد .

توانایی اندازه گیری مستقیم یا تخمین اجزای های مهم بیولوژیکی در شیر و یا توسعه روش‌های پیش‌بینی کننده غلظت های خونی با استفاده از تجزیه و تحلیل شیر و اطلاعات مرتبط با گاو، توانایی تشخیص بیماری ها را با حداقل اختلال در برنامه های روتین گاو و گله، بهبود می بخشد.

ادغام این دستاوردها با شواهد اپیدمیولوژیک در استراتژی های سطح گله برای بهینه سازی سلامت گاو ،دانش و توانایی ما را برای بهبود سلامت متابولیکی گاوهای شیری در دوران حوالی زایش افزایش خواهد داد و نه تنها به تشخیص فرصت ها بلکه به نظریات بهتر و دقیق تر و عملی تر در سطح گاو و گله منجر می شود.