کمبود نياسين و اختلال‌های متابولیکی ناشی از آن

نتايج پژوهش ها متعدّد نشان می دهد كه مشاهده نشدن علايم باليني كمبود ويتامين نياسين در بدن گاو شيري مربوط به ساخت مقادیر حداقلي از آن توسط ميكروارگانيسم‌هاي شکمبه است. در عين حال اين فرض كه افزايش دريافت ميزان نياسين در گاوهاي شيري منجر به بهبود عملكرد كمّي و كيفي شير مي‌گردد، مردود نبوده و توسط تحقيقات متعدّد تأييد گرديده است (Mishra et al., 2018). نیاسین در اکثر مسیرهای تولید انرژی و برای سنتز اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب موجود در شیر دخالت دارد (Campbell et al., 1994; Nelson et al., 2008). به‌دليل نقش نیاسین در مسيرهاي متابوليكي‌توليد انرژي به‌طور غیرمستقیم در رفع عوارض بيماري‌هاي کتوز و سندرم کبد چرب نیز مؤثر مي باشد. بسیاری از اختلالات متابولیکی پس از زايمان به دوره قبل از زایمان ربط داشته و وقوع آنها با نوع جیره‌های مصرفی قبل از زایمان مرتبط است. افزایش انرژی جیره در قبل از زایمان با کاهش وقوع جابجایی شیردان و افزایش پروتئین جیره با کاهش جفت‌ماندگی و کتوز مرتبط است(Overton and Waldron, 2004). در دوره انتقال، بدن گاوهای شیری سازگاری متابولیکی عظیمی در متابولیسم گلوکز، اسیدهای چرب و مواد معدنی برای پشتیبانی از شیردهی و جلوگیری از اختلالات متابولیکی انجام می‌دهند. یکی از راه‌های پیشگیری از کتوز استفاده از مکمل نیاسین به همراه پیش سازهای گلوکوژنیک مانند پروپیلین گلیکول و پروپیونات کلسیم است (Wheelock et al., 2010). همچنین مکمل نیاسین از غلظت اسیدهای چرب غير استری (NEFA) و اجسام کتونی در خون گاوهاي با علايم کتوز بالینی و تحت بالینی می‌کاهد (Overton and Waldron, 2004). در واقع نیاسین از تجزيه و انتقال بافت چربی با سرعت بالا جلوگیری و از جذب کبدی اسیدهای چرب و وقوع کبد چرب ممانعت می‌کند. نشان داده شده که نیاسین يك ماده آنتی لیپولیتیک (Antilipolytic) یا ضد تجزیه چربی بوده، ازاتصال گیرنده‌ها به G-پروتئین‌ها جلوگیری و از تراکم  AMP  حلقوي در یاخته چربی کاسته و مانع لیپولیز می‌شود (Mishra et al., 2018). به‌طور معکوس هورمون اپی نفرین لیپولیز را افزایش می‌دهد، در حالی‌که نیاسین ازتحریک به عمل آمده توسط اپی نفرین برای لیپولیز جلوگیری می‌کند (Conte et al., 2018).

از آنجا كه همواره مقاديري نياسين توسط پروتئين ميكروبي شكمبه ساخته مي‌شود، احتمال كمبود نياسين در گاوهاي بالغ وجود ندارد و تا به حال نيز كمبود نياسين در گاوهاي بالغ گزارش نشده است. بيشتر علايم كمبود نياسين مربوط به اختلالات متابوليسمي از جمله کتوز و سندرم كبد چرب است كه به‌طور مستقيم يا غير مستقيم متابوليت‌هاي خون،‌ تركيبات شير  و كميّت توليد حيوان را تحت تأثیر قرار مي‌دهند. از اين رو پاسخ به افزودن مكمل نياسين به جيره گاوها به ويژه گاوهاي شيري پرتوليد همواره مشاهده شده و در تحقيقات متعدّد نيز گزارش شده است (Mishra et al., 2018). به دليل عدم توسعه شكمبه در سنين پائين، نياسين در جيره گوساله قبل از سن شيرگيري نیز مورد نياز است. تغذيه گوساله‌ها با شير خشك يا شيري كه از نظر نياسين كمبود داشته باشد، منجر به بروز علايم اسهال و تشديد آن در عرض 48 ساعت می‌شود. اين علايم بلافاصله بعد از تجويز نياسين خوراكي يا تزريقي برطرف شده و بهبودي حاصل می‌شود (NRC, 2001). از آنجا كه سطوح بالاي اكثر ويتامين‌هاي خانواده B براي حيوانات قابل تحمّل بوده و مازاد آن نيز در بدن تبديل يا دفع مي‌گردد، لذا علايم مسموميّت با اين ويتامين‌ها از جمله نياسين در حيوانات اهلي گزارش نشده يا بسيار معدود مي‌باشد. سطح سمّی نیاسین تا 100 برابر مقدار نیاز گزارش شده است (NRC, 2001; Weiss and Gonzalo, 2006). برخي علايم كمبود نياسين در گاو و حيوانات اهلي شامل گيجي، خستگی، کم اشتهایی، اسهال، خشكي پوست بدن و تورم زبان،‌ سوء هضمه،‌ كاهش كمّي و كيفي توليد و اختلالات متابوليكي مي باشد. پلاگرا کمبود نیاسین پیشرفته است که به وسیله پوسته پوسته شدن سطح پوست، زخم دهان، گيجي و عدم تعادل و اسهال تشخیص داده می‌شود (Campbell et al., 1994).

ساخت و جذب نیاسین از شکمبه

اختلاف‌هایی در متابولیسم اسید نیکوتنیک و نیکوتین‌آمید برای بیوسنتز NAD وجود دارد. ظاهرَا مکمل نیکوتین‌آمید به سرعت در شکمبه به اسید نیکوتنیک تبدیل می‌شود. این تبدیل با سرعت 14 میکرومول در دقیقه معادل با 5/3 میکروگرم نیکوتین‌آمید در 100 میلی لیتر محتويات شكمبه انجام می‌شود. البته نتایج برخی گزارشات بیان می‌دارد که نیکوتین‌آمید نسبت به اسید نیکوتنیک با سرعت بیشتری از شکمبه جذب می‌شود (Erickson et al., 1990). به طور معمول جذب مستقیم از شکمبه محدود است، زیرا فقط بخش کوچکی از ویتامین (حدود3 تا 7 درصد) در بخش آزاد مایع شکمبه وجود دارد و اکثر آن درون پیکره میکروب‌ها است. به نظر می‌رسد که جذب از روده کوچک مسیر اصلی است که نیاسین را در دسترس میزبان قرار می‌دهد. گر چه به نظر مي‌رسد مقدار مصرف نياسين در مقدار و نحوه جذب آن تأثیر داشته باشد. در حال حاضر هر دو منبع نیاسین در جیره نشخوارکنندگان در بازار وجود دارد. اگر چه در مورد اختلاف جذب آنها از شکمبه و اثر آن بر تخمیر اطلاّعات كافي وجود ندارد (Mishra et al., 2018). با مصرف 6 تا 12 گرم مكمل نیاسین در روز، حداقل به طور موقت انتظار می‌رود که ویتامین در بخش آزاد مایع شکمبه افزایش يابد.  نحوه ساخت نیاسین در شکمبه گوسفند و اسید نیکوتنیک در شکمبه گاو تا حدودی مشخص شده است. همچنین اشاره شده که ساخت نیاسین در بدن تحت کنترل متابولیسمی است. به عبارت ديگر، زمانی که نیاسین در جیره مقدار کمتری تأمین شود، مقدار بیشتری از آن در بدن ساخته می‌شود و بر عکس(Zimbelman et al., 2010 and 2013). در برخی از پژوهش‌های آزمايشگاهي نياسين ساخت پروتئین میکروبی و شمار پروتوزوآها را افزایش داده است. تمامی مژکداران برای رشد و تکثیر به نیاسین احتیاج دارند. اسید نیکوتنیک و نیکوتین‌آمید هر دو بر اکثر ميكروب ها مؤثر هستند.  اسید نیکوتنیک می‌تواند در افزایش تعداد پروتوزوآها مؤثرتر باشد. افزایش تعداد پروتوزوآها، بخصوص گونهً انتودنیوم Entodinium می‌تواند منجر به افزایش شمار باکتری‌ها شود زیرا اين گونه در تنظیم pH محیط شکمبه هنگام مصرف نشاسته نقش بازی می‌کند. افزایش جمعیّت میکروبی نیز می‌تواند منجر به افزایش جریان پروتئین میکروبی و افزایش تأمین اسید آمینه روده‌ای برای حیوان شود. این موضوع می‌تواند افزایش تولید و افزایش میزان پروتئین شیر را هنگام مصرف نیاسین به عنوان مکمل برای گاوها در برخی از مطالعات توجیه کند. جیره‌های حاوی مکمل نیاسین در گاوهای شیری پر تولید منجر به کاهش ميزان اسيدهاي چرب غير استري (NEFA) و کتون‌ها در پلاسماي خون، افزایش ساخت پروتئین میکروبی، افزایش جمعیّت پروتوزوآ در شکمبه و افزایش درصد پروتئین شیر در اوایل شیردهی می شود (Erickson et al., 1990; Niehoff et al., 2009).

تأثیر نیاسین بر تولید و ترکیب شیر

به طور خلاصه در توضیح چگونگی تاثیر نیاسین بر افزایش تولید شیر، با توجّه به نتایج گزارشات تحقیقی موجود می‌توان بیان داشت که مکمل سازی جیره‌ای نیاسین از یک سو باعث تحریک جمعیّت میکروبی شکمبه و افزایش پروتئین میکروبی شده و از سوی دیگر عملکرد کنترلی نیاسین در تنظیم سوخت و ساز منابع چربی و انرژی بدن با مشارکت افزایش پروتئین میکروبی شکمبه با هم تأثیر مفیدی بر حفظ سطح تولید شیر و افزایش آن دارند. این مکانیسم توضیح می‌دهد که چگونه نیاسین باعث افزایش تولید شیر می‌شود (Schwab et al., 2005). همچنین دلیل عدم افزایش تولید شیر با مصرف نیاسین ممکن است به این دلیل باشد که گاوها در زمان آزمایش و در هنگام تغذیه با نیاسین در میزان کمتری از تعادل منفی انرژی نباشند و پاسخی به تأثیر نیاسین ندهند (Niehoff et al., 2009). همچنین، می‌توان آن را به شرایط محیطی در زمان آزمایش نسبت داد زیرا عامل محیطی تأثیر زیادی در دام‌های تحت تنش دارد. تعادل منفی انرژی که در 2 هفته اول پس از زایمان اتفاق می افتد که زمانی حساس برای بروز بیماری‌های متابولیک مانند کتوز و کبد چرب است. گاوهای دارای عوارض یاد شده دچار کاهش تولید شیر می شوند. نیاسین با اثر کاهش تجزیه چربی در بدن باعث کاهش غلظت اسیدهای چرب غیر استری (NEFA) و پیشگیری از بروز کبد چرب می‌شود (Overton and Waldron, 2004).

نتایج تعدادی از آزمایش‌ها نشان می‌دهد که استفاده از مکمل نیاسین باعث افزایش درصد چربی و عملکرد چربی شیر می‌شود (Schwab et al., 2005). در توضیح این مطلب بیان شده که نیاسین باعث افزایش جمعیت میکروبی تجزیه کننده الیاف و در نتیجه افزایش هضم آن در شکمبه و نهایتاَ باعث افزایش تولید استات برای ساخت چربی شیر می‌شود. مکانیسم تأثیر نیاسین بر پروتئین شیر مشخص نشده امّا برای توضیح  افزایش پروتئین شیر بدنبال مصرف نیاسین می‌توان این توجیه را ارایه کرد که ممکن است افزایش پروتئین شیر ناشی از افزایش ساخت پروتئین میکروبی در نتیجه تأثیر نیاسین باشد (Mishra et al., 2018).

ضرورت استفاده از نیاسین محافظت شده

نیاسین به طور معمول بعنوان یک افزودنی خوراکی با اهدافی چون کنترل سوخت و ساز منابع انرژی در بدن، پیشگیری از بیماری‌های متابولیک مرتبط با سوخت و ساز انرژی از جمله کتوز و کبد چرب به ویژه در دوره انتقال و مقابله با تنش گرمایی به عنوان یک افزودنی با ارزش در جیره گاوهای شیری پرتولید استفاده می‌شود. امّا نکته مهّم در استفاده از مکمل نیاسین در جیره نشخوارکنندگان، محافظت آن در برابر تجزیه میکروبی شکمبه است. نیاسین محافظت نشده تا 95 درصد در شکمبه تجزیه شده و از بین می رود. استفاده از نیاسین محافظت شده باعث می‌شود مقدار بیشتری از نیاسین در روده قابل دسترس باشد، در نتیجه با یک هزینه کمتر قابلیت زیست فراهمی نیاسین افزایش می یابد. برای محافظت نیاسین و بقیه مواد ریز مغذّی در برابر میکروب‌های شکمبه از پوشش‌های ژلاتینی، موم یا واکس در ترکیب‌های مختلف استفاده می‌شود و اصطلاحاَّ به آنها مواد پوشش‌دار یا کپسوله شده (Encapsulated) گفته می‌شود. شکل محافظت شده نیاسین در برابر تجزیه میکروبی مقاوم بوده و حدود 88 درصد قابلیّت عبور از شکمبه را دارا می باشد. به علت پایداری شکل محافظت شده نیاسین در شکمبه و جذب آن در روده، مقادیر کمتری از آن مصرف شده که هم اقتصادی تر است و هم قابلیّت زیست فراهمی بیشتر تا حدود 8  برابر نیاسین محافظت نشده را دارا می باشد(Yuan et al., 2012).

نیاسین و تأثیر آن بر کنترل تنش گرمایی

تنش گرمايی یکی از مشکلات اصلی در گاوداری‌های ایران به خصوص در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری می‌باشد. گاوهای شيری به تنش گرمايی بسيار حساس هستند. تنش گرمايی نه تنها از راه کاهش توليد وکیفيّت شير، بلکه با کاهش باروری و آبستنی بر بهره‌وری اثر منفی می‌گذارد. علاوه بر آن، سبب بروز مشكلاتی در سلامتی گاوهای شیری نيز می‌گردد. دو منبع تولید حرارت گاو را تحت تأثیر قرار می‌دهند که عبارتند از افزایش حرارت محیط و حرارت حاصل از سوخت و ساز مواد غذایی در بدن دام. زمانی که دمای هوا به طور ناگهانی بیشتر از سطح تحمّل بدن حیوان بالا می رود، بدن تعادل هموستاتیک خود را از دست داده و موجب کاهش اشتها، افت تولید و کاهش عملکرد تولید مثلی شده و حتی مرگ را به همراه خواهد داشت (Nardone et al., 2010; Conte et al., 2018).

تأثیر نیاسین بر تولید و ترکیب شیر در شرایط تنش گرمایی

Zimbelman و همکاران (2013) در دانشگاه ایالتی آريزونا طی تحقیقی اثرات تغذيه نياسين محافظت شده در شکمبه را روی دمای بدن و توليد شير در گاوهای شيری هلشتاين در طول تنش گرمايی تابستان مورد بررسی قرار دادند. با توجّه به تجزيه نياسين بدون پوشش در شکمبه، در اين مطالعه از نياسين محافظت شده برای بررسی اثرات اين افزودني روي دماي بدن و ميزان توليد و تركيب شير استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که افزودن نیاسین محافظت شده به جیره گاوها در طول تنش گرمایی تابستان باعث کاهش دمای داخلی بدن گاوها (Core Body Temperature) و افزایش میزان تولید شیر و درصد پروتئین و چربی شیر تصحیح شده می‌شود.

در تحقیق Yuan و همکاران (2012)، اثر افزودن مکمل محافظت شده نیاسین به مقدار 6 گرم در روز از نوع نیاشور (Niashure) بر تولید و ترکیب شیر گاوهای با تولید بیشتر از 45 کیلو در روز بررسی شد. استفاده از این مکمل در طول تابستان باعث افزایش ارزش کیفی شیر از ناحیه پروتئین حقیقی به میزان 13/0 واحد گردید.

نتایج پژوهش‌های دیگر گویای این مطلب است که تغذیه با نیاسین محافظت شده باعث افزایش غلظت پلاسمایی نیاسین، کمک به از دست دادن گرمای تبخیری در هنگام حداکثر بار حرارتی، کاهش قابل تشخیص دمای رکتوم و واژن، افزایش تولید شیر و بهبود کیفی (درصد چربی، پروتئین و مواد جامد) شیر تولیدی در گاوهای شیری قرار گرفته در معرض تنش حرارتی می‌شود (Zimbelman et al., 2010). نیاسین با کاهش اتلاف تبخیر از بدن و همچنین با کاهش اثرات گرما در سطح سلول به کاهش تنش گرمایی کمک می کند (Zimbelman et al., 2013).

نیاسین به دلیل نقش فیزیولوژیکی مهمّی که در تنظیم فیزیکی دمای بدن دارد با گشاد کردن عروق خونی و سطحی بدن نقش مهمّی در کاهش تنش گرمایی و کاهش تنش غذایی در دام‌های شیرده دارد. همچنین در ترمیم DNA و کنترل پیام دهی سلولی (Cell signaling) نقش دارد (Conte et al., 2018). پژوهش‌های انجام شده در این زمینه نشان می‌دهد که نیاسین نقش مهمّی در افزایش ساخت نوعی پروتئین به نام پروتئین شوک حرارتی (HSP) دارد که در بهبود تنش گرمایی بسیار مؤثر است (Zimbelan et al., 2010 and 2013). این نوع پروتئین‌ها با جمع کردن مجدد سایر پروتئین‌های موجود در سیتوپلاسم که در اثر دمای بالا از بدن خارج شده‌اند، از سلول‌ها در برابر فشار گرمایی محیطی محافظت می‌کنند. هنگامی که دام‌ها تحت تنش گرمایی مزمن قرار می‌گیرند، بیان ژن نوع خاصی از پروتئین‌های یاد شده بنام HSP70 تا 20 برابر افزایش می یابد.

نتیجه‌گیری

نياسين از ويتامين‌هاي گروه B و محلول در آب است که در بدن قابل ذخيره نبوده و بايد از طریق منابع خوراکي تازه برای گاوهای شیری تأمین شود. این ویتامین از نقش‌های حیاتی گسترده‌ای در بدن برخوردار بوده و در سوخت و ساز كربوهيدرات ،‌ چربي و پروتئین و کلیه واكنش‌هاي توليد انرژي در بدن دخالت داشته و از اهميّت زیادی براي جانداران برخوردار است. پژوهش‌های جديد نقش حیاتی نیاسین را در افزایش و بهبود کیفی تولید شیر، پیشگیری از بیماری‌ها و اختلالات متابولیکی، تسهیل گذر مناسب از دوره انتقال، مقابله با تنش گرمایی و بهبود سلامتی و تولید گاوهای شیری را آشکار کرده است. استفاده از نیاسین باید به شکل پوشش دار باشد تا از خطر تجزیه میکروبی در شکمبه در امان مانده و در روده باریک در دسترس بدن قرار بگیرد. میزان مورد استفاده از این مکمل از 6 تا 12 گرم به ازای هر گاو در روز بیان شده که بسته به شرایط پرورش، آب و هوا و دوره تولید و نزدیکی به زایمان و احتمال قرار گرفتن در تعادل منفی انرژی مقدار مصرف آن نوسان دارد. با توجّه به تایید نقش و اهمیّت آن در نتایج پژوهش‌های مختلف، متخصصّان تغذیه مصرف  این مکمل در جیره گاوهای شیری به ویژه گاوهای پر تولید را توصیه نموده‌اند.