مقدمه
گاوهای شیری توانایی فوق العاده و بسیار کارآمدی در انتقال مواد مغذی ضروری به شیر دارند. هیپوکلسیمی پس از زایش، نتیجه خروج کلسیم در شروع شیردهی است. موضوع فلجی زایمان که معمولاً به عنوان تب شیر شناخته میشود، مدت هاست شناخته شده است و نزدیک به یک قرن است که به عنوان نتیجهای از هیپوکلسیمی شناخته شده است. به طور شگفت انگیزی، بروز تب شیر در چند دهه اخیر با وجود افزایش چشمگیر تولید شیر در هر گاو افزایش نیافته است. با این حال، بروز هیپوکلسیمی تحت بالینی ادامه دارد. از آنجایی که چندین فرآیند فیزیولوژیکی کلیدی به کلسیم متکی هستند، هیپوکلسیمی تحت بالینی اثرات منفی قابل توجهی بر سلامت و توان تولیدی گاوهای شیری دارد. در مقاله حاضر، به بررسی تغییرات کلسیم پیرامون زایش، اثرت هیپوکلسیمی بر عملکرد و سلامت و راهکارهای پیشگیری از آن با تغذیه و مدیریت پرداخته شده است.
هورست و همکاران (2005) برآورد کردند که در انسان، اتلاف روزانه کلسیم به صورت تابعی از وزن متابولیکی (وزن بدن به توان 75/0) در شروع تولید شیر 5 میلیگرم به ازای هر کیلوگرم وزن متابولیکی است و این مقدار در اواخر آبستنی 20 میلیگرم به ازای هر کیلوگرم وزن متابولیکی است. این ارقام در موش صحرایی به ترتیب 200 و 500 میلیگرم به ازای هر کیلوگرم وزن متابولیکی به ترتیب در شروع شیردهی و اواخر شیردهی گزارش شده است. برخلاف انسان و موش صحرایی، در گاوهای شیری اتلاف کلسیم در شروع شیردهی بیشتر از اواخر دوره شیردهی است، به گونه ای که با شروع شیردهی اتلاف کلسیم از 80 به 500 میلیگرم به ازای کیلوگرم وزن متابولیکی افزایش می یابد که این افزایش چشمگیر حیوان را تحت چالش شدید قرار می دهد. به عبارت دیگر، در شروع شیردهی، تقاضای کلسیم گاو شیری در مدت زمان بسیار کوتاهی به طور چشمگیری افزایش مییابد. حتی اگر اعداد دقیقاً به تولید شیر، درصد کلسیم شیر، مدیریت در طول دوره خشکی و روزهای اول شیردهی و سایر عوامل بستگی داشته باشد، نیاز کلسیم گاو شیری کاهش نمییابد، بلکه در شروع شیردهی به میزان قابل توجهی افزایش مییابد (17). طبق گزارش مان و همکاران (2016)، زمانی که اولین شیردوشی 60 دقیقه پس از زایش انجام شد، مقدار 8/6 کیلوگرم آغوز تولید شد. با توجه به اینکه غلظت کلسیم در آغوز بیشتر از شیر است و مقدار کلسیم گردش خون تنها 2 تا 4 گرم است، برای تولید 10 کیلوگرم آغوز، مخزن پلاسما باید تقریباً 10 بار تبادل شود، اما برای معدنی شدن اسکلت جنین، میزان تبادل فقط 3 بار برآورد می شود. به عنوان مثال، برخلاف اسب، دفع کلسیم از کلیه در نشخوارکنندگان بسیار کم است (5/0 تا 2 گرم در روز). بنابراین، کاهش اتلاف کلسیم ادراری در جبران افزایش ناگهانی تقاضای کلسیم مؤثر نیست و مخزن کلسیم قابل دسترس اسکلت فقط 6 تا 10 گرم سهیم است (17). برای متعادل کردن کامل تقاضای افزایش یافته کلسیم، تحریک سریع تجزیه بیشتر استخوان و آداپتاسیون جذب کلسیم از دستگاه گوارش مورد نیاز است (5).
در حالی که تب شیر به طور گستردهای یک عامل خطر پذیرفته شده برای وقوغ جابجایی شیردان، کتوزیس، متریت، جفت ماندگی، ورم پستان، حذف و کاهش تولید شیر است، کمتر از 5 درصد گاوهای پس از زایش را تحت تأثیر قرار میدهد و بنابراین تأثیر زیادی بر بیماری در سطح گله و تولید شیر ندارد. اما، هیپوکلسیمی تحت بالینی بسیار شایعتر است، بنابراین سلامت و تولید گاو را تحت تأثیر قرار میدهد. مطالعات اخیر با استفاده از آستانه تشخیصی کلسیم سرم یا پلاسما 2 تا 15/2 میلی مول در لیتر در 24 و 48 ساعت پس از زایش نشان میدهند که این ناهنجاری میتواند تا 50 درصد گاوهای پس از زایش را تحت تأثیر قرار دهد (9). این مطالعات و سایر مطالعات شواهدی را ارائه میدهند که گاوهای مبتلا به هیپوکلسیمی تحت بالینی، 3 تا 5 برابر بیشتر از گاوهای سالم در معرض ابتلا به بیماریهای پس از زایش هستند و احتمال حذف از گله در اوایل شیردهی بیش از 50 درصد است (16). به طور جالب، مطالعات نتایج متفاوتی را در مورد اثرات هیپوکلسیمی تحت بالینی بر تولید شیر ارائه میدهند. این تناقضها ممکن است به علت تفاوت در تشخیص و طبقهبندی هیپوکلسیمی تحت بالینی توضیح داده شوند. مطالعه اخیر توسط کایکستا و همکاران. (2017) نشان داد که گاوها با غلظت کل کلسیم سرمی کوچکتر یا مساوی 15/2 میلی مول در لیتر در روزهای 1، 2 و 3 شیردهی، که آنها را هیپوکلسیمی تحت بالینی مزمن نامیدند، در مقایسه با گاوهای طبیعی از نظر کلسیم سرم، 70 درصد احتمال آبستنی در اولین تلقیح را کاهش دادند. بنابراین، شاید این تداوم هیپوکلسیمی تحت بالینی است، نه غلظت مطلق در یک روز معین، که اثرات مضری در گاوهای بلافاصله پس از زایش دارد. این ایده توسط نتایج نوس و همکاران (2018) حمایت میشود، که نشان دادند گاوها با غلظت کلسیم پایین در روز اول شیردهی نسبت به گاوها با غلظت طبیعی کلسیم خون به بیماریهای اوایل شیردهی کمتر مبتلا میشوند و شیر بیشتری در اوایل دوره شیردهی تولید میکنند؛ برعکس، در گاوهایی که هیپوکلسیمی پایدار دارند، غلظت کلسیم سرم تا 2 و 4 روز پس از زایش به ترتیب برای گاوهای یک بار زایش و چند بار زایش، پایین است، و این گاوها در مقایسه با گاوهای سالم، بیشتر در معرض ابتلا به بیماریهای پس از زایش و کاهش شدید تولید شیر مواجه هستند. تحقیقات در مورد مکانیسمهای فیزیولوژیکی تنظیم کلسیم، در حال انجام است تا مشخص شود چرا برخی گاوها پس از زایش از نظر کلسیم خون طبیعی هستند، در حالی که برخی دیگر هیپوکلسیمی تحت بالینی گذرا یا پایدار را تجربه میکنند.
استفاده از مکملهای ویتامین D، مکملهای کلسیم خوراکی و تزریقی، و دستکاری کلسیم و اختلاف کاتیونی-آنیونی خوراک (DCAD) مداخله های تغذیه ای رایج برای کاهش هیپوکلسیمی پس از زایش هستند. مکانیسمهای فیزیولوژیکی برای تنظیم هموستاز کلسیم با کاهش غلظت کلسیم خون آغاز میشوند. چندین راهکار تغذیهای پیش از زایش برای پیشگیری از هیپوکلسیمی پس از زایش از مفهوم کاهش کلسیم خون پیش از زایش استفاده میکنند؛ در حقیقت یک پیش آداپتاسیون (عادتپذیری) با هیپوکلسیمی از پیش از زایش آغاز میشود. در مجموع، راهکارهای کاهش هیپوکلسیمی برای پیشگیری از تب شیر بسیار مؤثر بوده است. به طوری که علیرغم افزایش تولید شیر به ازای هر گاو در چند دهه اخیر، درصد گاوهای مبتلا به تب شیر در گلههای شیری ایالات متحده از 2/5 درصد در سال 2002 و 9/4 درصد در سال 2007 به 8/2 درصد در سال 2014 کاهش یافته است (10). اگرچه هر یک از راهکارهای به کار رفته در پیشگیری از تب شیر مؤثر هستند، اما تحقیقات بیشتری در این زمینهها، همراه با کاوش راههای جدید بالقوه برای کاهش خطر هیپوکلسیمی تحت بالینی مورد نیاز است.
تغذیه با جیره غذایی کم کلسیم پیش از زایش باعث کمبود کلسیم میشود که ترشح پاراتیروئید هورمون را تحریک میکند. با این حال، اعمال جیرههای غذایی پیش از زایش با درصد کلسیم پایین دشوار است، زیرا به تغذیه کمتر از 20 گرم کلسیم در روز نیاز دارند، که در مزارع شیری تجاری چالش برانگیز است. یک جیره غذایی کم کلسیم را میتوان به آسانی از طریق گنجاندن بایندرهای کلسیم در جیره غذایی پیش از زایش به دست آورد، که معمولاً از طریق تجویز زئولیت A، یک سیلیکات سدیم-آلومینیوم سنتتیک انجام میشود. زئولیت A ،کلسیم، فسفر و منیزیم را در شکمبه باند میکند و بنابراین جیره غذایی کم کلسیم را ایجاد میکند (15). مطالعات اخیر نشان داده است که گاوهایی که از زئولیت A برای 2 تا 3 هفته پیش از زایش تغذیه میشوند، غلظت کلسیم سرم را طی دوره بلافاصله پس از زایش افزایش دادهاند، اما هیچکدام از مطالعات تفاوتهایی را در عملکرد پس از زایش گزارش نکردهاند (6 و 12). اما، این مطالعات از تعداد کمی گاو استفاده کردهاند و آزمایشات مزرعهای بزرگتر برای ارزیابی سلامت و تولید طولانی مدت هنگام استفاده از این روش کاهش کلسیم جیره ضروری است. سؤالات بی پاسخ دیگری در مورد تغذیه پیش از زایش زئولیت A باقی میماند، از جمله مدت زمانی که پس از قطع تغذیه به باند کردن کلسیم ادامه میدهد، تداخلات احتمالی با تجویز مکمل کلسیم خوراکی و ارتباط بالینی هیپوفسفاتمی و هیپومنیزیمی همزمان که در حین تغذیه و بعد از آن مشاهده میشود.
تغذیه با جیرههای اسیدوژنیک پیش از زایش برای القای اسیدوز متابولیکی یک راهکار اثبات شده برای به حداقل رساندن هیپوکلسیمی تحت بالینی پس از زایش است (7 و 14). مقادیر منفی DCAD را با خوراندن آنیونهای قویتر نسبت به کاتیونهای قوی می توان ایجاد نمود. تغذیه DCAD منفی (یعنی 50- تا 200- میلی اکی والان بر کیلوگرم ماده خشک جیره) با کاهش pH ادرار و کاهش جزئی در pH خون منجر به اسیدوز متابولیکی میشود (سانتوس و همکاران، 2019). استفاده صحیح از نمکهای اسیدوژنیک در جیره پیش از زایش به طور قابل ملاحظهای شیوع بالای تب شیر را در گاوهای شیری پس از زایش در چند دهه اخیر به حداقل رسانده است. سانتوس و همکاران (2019) و لین و همکاران (2019) اخیراً متا-آنالیزهایی را در مورد اثرات DCAD پیش از زایش بر سلامت و تولید گاوهای شیری منتشر کردهاند. سانتوس و همکاران (2019) گزارش کردند که تغذیه یک جیره پیش از زایش با DCAD منفی 100 (100-) در مقایسه با مثبت 200 (200+) میلی اکی والان در کیلوگرم ماده خشک باعث افزایش تولید شیر گاوهای چند بار زایش به میزان 1 کیلوگرم در روز، کاهش شیوع تب شیر از 12 به 3 درصد و کاهش بروز جفت ماندگی و متریت در گاوهای چند بار زایش و یکبار زایش شد. سانتوس و همکاران (2019) پاسخهای خطی و درجه دوم در سلامت و تولید را با DCAD پیش از زایش مشاهده کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که تغذیه یک جیره غذایی پیش از زایش با DCAD منفی سلامت و تولید را بهبود میبخشد، اما بر اساس دادههای موجود نیاز نیست DCAD جیره به کمتر از 150- میلی اکی والان در کیلوگرم ماده خشک برسد. به طور مشابه، لین و همکاران (2019) به این نتیجه رسیدند که کاهش DCAD پیش از زایش و نه لزوماً DCAD منفی، تولید شیر را بهبود داد. به طور قابل توجهی، طبق آنالیزهای گزارش شده توسط لین و همکاران (2019) و سانتوس و همکاران (2019)، تولید شیر گاوهای یکبار زایش تحت تأثیر کاهش DCAD قرار نگرفت. یک توضیح ساده برای این تضاد بروز بالاتر هیپوکلسیمی تحت بالینی در گاوهای چند بار زایش در مقایسه با گاوهای یکبار زایش است.
از زمان کشف تاثیر ویتامین D بر هموستاز کلسیم ، تلاشهایی برای استفاده از ویتامین D برای پیشگیری و درمان هیپوکلسیمی در گاوهای شیری پس از زایش صورت گرفته است. جورج والیس در سال 1946 برآورد کرد که 12.000 تا 15.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز بایستی برای گاوهای شیری کافی باشد. چندین آزمایش در دهه 1980 نشان داد که تغذیه 10.000 تا 20.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز برای حفظ کلسیم و 25-هیدروکسی ویتامین D کافی است، اما این آزمایشها ویتامین D مورد نیاز را برای حفظ هموستاز کلسیم در گاوهای پیرامون زایش نشان ندادند. توصیه NRC در سال 2001 برای ویتامین D3 در گاوهای نژاد بزرگ (680 کیلوگرم وزن بالغ) پیش از زایش، 25.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز است. در عمل، جیرههای پیش از زایش در ایالات متحده گزارش شده است که از 15.000 تا 100.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز را تأمین میکنند، اما اکثر جیرههای پیش از زایش معمولاً 30،000 تا 50،000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز، بدون توجه به منطقه یا فصل، ارائه میکنند (4). در اروپا، مکمل ویتامین D را به حداکثر 4.000 IU/kg از ماده خشک محدود میکنند، اما دادههای مربوط به عملیات واقعی در اروپا وجود ندارد. شواهد تجربی برای نتیجهگیری اینکه آیا مقادیر فعلی برای افزودن ویتامین D3 برای هموستاز کلسیم گاوهای انتقالی بهینه هستند یا نه، در دسترس نیست، اما مقداری بین 25.000 تا 50.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز بایستی کافی باشد، بر اساس میزان گزارششده ویتامین D3 در آزمایشهایی که اثرات DCAD را روی کلسیم پس از زایش آزمایش کردند (14). غلظت 25(OH)D در سرم یا پلاسما بهترین شاخص وضعیت ویتامین D گاوهای شیری است. غلظت 25(OH)D در سرم یا پلاسما منعکس کننده دریافت ویتامین D از منابع مختلف است، خواه ویتامین D2 از علوفه، ویتامین D3 از سنتز اندوژنوس، یا ویتامین D3 مکمل باشد. غلظت سرمی 25(OH)D بین 20 تا 50 نانوگرم در میلیلیتر برای گاو طبیعی در نظر گرفته شده بود. بررسیهای جدیدتر از نمونههای سرم گاوهای گوشتی و شیری نشان میدهد که غلظت سرمی 25(OH)D گاوهای بالغ بین 40 تا 100 نانوگرم در میلیلیتر با 90 تا 95 درصد به صورت25(OH)D3 است. میانگین غلظت سرمی 25(OH)D برای اکثر گلههای شیری تجاری که 30.000 تا 50.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در روز دریافت کردند 60 تا 80 نانوگرم در میلیلیتر، صرف نظر از فصل یا زمان بود. غلظت سرمی 25(OH)D گاوهای پس از زایش 5 تا 10 نانوگرم در میلیلیتر کمتر از گاوهای اواخر دوره شیردهی و گاوهای خشک است (4). اما حتی در این صورت غلظت سرمی 25(OH)D برای جلوگیری از تب شیر کافی است.
نکته در مورد وضعیت ویتامین D گاوهای شیری این است که غلظت سرمی 25(OH)D گاوهای شیری تغذیه شده بر اساس شیوههای فعلی نشان میدهد که هیپوکلسیمی پس از زایش ناشی از کمبود مکمل ویتامین D3 نیست. به دلیل این که اکثر گلههای شیری در ایالات متحده 5/1 تا 5/2 برابر توصیه NRC (2001) مکمل ویتامین D3 مصرف میکنند، اما تعداد کمی از گلهها کمتر از توصیه NRC مصرف میکنند. در آزمایشهایی که تأثیر مفید DCAD منفی پیش از زایش را بر کلسیم پس از زایش نشان دادند، گاوها با حداقل 25.000 واحد بینالمللی ویتامین D3 در جیره پیش از زایش تغذیه شدند (سانتوس و همکاران، 2019). بنابراین، ناشناخته است که آیا مکمل ویتامین D3 زیر 25.000 واحد بینالمللی برای هموستاز بهینه کلسیم کافی است یا خیر و برای شناسایی حداقل نیاز ویتامین D گاوهای شیری در دوره انتقال به تحقیقات بیشتری نیاز است.
با توجه به محدودیتهای اندازهگیری دقیق و اقتصادی غلظتهای کلسیم خون در مزارع شیری تجاری، بسیاری از گاوها بلافاصله پس از زایش کلسیم دریافت میکنند. مداخله های تغذیه ای رایج در مزرعه شامل تزریق زیرجلدی یا داخل وریدی کلسیم و تجویز خوراکی بولوس کلسیم است. هدف از عرضه کلسیم پس از زایش، فراهم کردن منبع فوری کلسیم برای گاوها برای پوشش زمان بین شروع مکانیسمهای تنظیم هموستاتیک کلسیم و بازگشت به کلسیم طبیعی سرم است. عدم پیشرفت به سمت علائم بالینی اغلب برای اندازهگیری مزایای این راهکارها استفاده میشود که نتیجه ضعیفی برای ارزیابی اثربخشی است، زیرا تب شیر غیرمعمول است. بنابراین، سایر پیامدهای اقتصادی مهم مرتبط با هیپوکلسیمی، مانند بروز بیماری یا حذف از گله، معیارهای موفقیت در باروری و تولید شیر در اوایل شیردهی بایستی هنگام ارزیابی اثربخشی این راهکارها در نظر گرفته شوند (17).
استفاده از کلسیم تزریقی، معمولاً به شکل گلوکونات کلسیم 23 درصد در ایالات متحده، تقریباً 10 گرم کلسیم را در یک بطری معمولی 500 میلیلیتری فراهم میکند. این مقدار کلسیم به صورت داخل وریدی در گاوهای مبتلا به هیپوکلسیمی تحت بالینی مجاز نیست، زیرا غلظت کلسیم خون به اندازهای پایین نیست که به این مقدار کلسیم نیاز داشته باشند. تزریق زیر جلدی بسیار رایجتر است و غلظت کلسیم خون حداقل تا 12 ساعت پس از زایش افزایش مییابد (1 و 3). این مطالعات نشان دادند که تزریق زیرجلدی کلسیم، غلظت کلسیم خون را افزایش میدهد و خطر ابتلا به بیماریها را کاهش میدهد. یک نگرانی در مورد استفاده از مکمل تزریقی کلسیم پس از زایش، بهویژه با کلسیم داخل وریدی، اثر منفی بالقوه آن بر هموستاز کلسیم است. برخی پژوهشگران (19) هیپوکلسیمی برگشتی را حدود 24 ساعت پس از تجویز کلسیم داخل وریدی در گاوهای بلافاصله پس از زایشی نشان میدهد که علائم هیپوکلسیمی بالینی را نشان نمیدهند. فرض بر این است که افزایش سریع غلظت کلسیم خون، تحریک ترشح پاراتیروئید هورمون را از بین میبرد و بنابراین پاسخ هموستاتیک را تا زمانی که غلظت کلسیم خون به زیر آستانه کم شود، خنثی میکند.
کلسیم خوراکی اغلب به شکل بولوس تجویز میشود، اکثر محصولات تجاری حاوی 40 تا 50 گرم کلسیم در هر بولوس هستند که به صورت تک دوز تجویز میشوند. برخی محصولات دوز دوم را 12 ساعت بعد توصیه میکنند. این محصولات حاوی ترکیبات متفاوتی از نمکهای کلسیم با جذب سریع و آهسته هستند. مزیت نمکهایی که به سرعت جذب میشوند، مانند کلرید کلسیم، این است که هم قابلیت دسترسی بالایی دارند و هم اسیدوز متابولیکی خفیف ایجاد میکنند (حمایت از تجزیه ذخایر کلسیم گاو). با این حال، آنها برای غشاهای مخاطی دهان تحریک کننده هستند و باید به گونهای تجویز شوند که از تماس طولانی با مخاط دهان، حلق و مری جلوگیری شود (17). نمکهای کلسیمی که به آهستگی جذب میشوند (مانند پروپیونات کلسیم، سولفات کلسیم و کربنات کلسیم) نسبت به نمکهای کلسیمی که به سرعت جذب میشوند (کلرید کلسیم) احتمالاً کارایی معادل و مدت اثر بیشتری دارند و یا ممکن است به دلیل زیست فراهمی ضعیف، به عنوان منبع کلسیم فوری، بیاثر باشند.
هدف از تجویز خوراکی کلسیم، فراهم کردن مقدار زیادی کلسیم است که در مدت زمان طولانیتری جذب میشود، که منجر به افزایش مداوم و طولانی مدت غلظت کلسیم خون در مقایسه با محصولات تزریقی شود. اگرچه مطالعات موافق هستند که کلسیم خوراکی غلظت کلسیم خون را افزایش میدهد، مدت زمان افزایش پس از مصرف از 1 تا 24 ساعت متغیر است که احتمالاً به دلیل ترکیب محصول، دوز و دفعات تجویز و همچنین ظرفیت تولیدی گاوهای مورد مطالعه است. جالب است که این تغییر کوتاه مدت در غلظت کلسیم خون میتواند بر سلامت و تولید گاو تأثیر بگذارد. اما، این اثرات همیشه مفید نیستند و اکثر مطالعات استفاده از آنها را به عنوان یک راهکار، بهویژه در گاوهای یکبار زایش توصیه نمیکنند (3). برعکس، همین مطالعات شواهد خوبی از ارزش مکمل خوراکی کلسیم برای گاوهای مسنتر و آنهایی که پتانسیل تولید بیشتری دارند، ارائه میدهند. بنابراین، هنگام استفاده از کلسیم خوراکی برای درمان یا پیشگیری از هیپوکلسیمی در گاوهای شیری، توجه به فرمولاسیون بولوسهای کلسیم خوراکی، زمان و دفعات تجویز آنها و متغیرهایی از جمله دوره شیردهی گاو مهم است.
دریافت خودکار مقالات علمی و نسخ فصلنامه دانش دامپروری
تمامی حقوق برای گروه پژوهشی توسعه دانش تغذیه دام و طیور سپاهان محفوظ است.