اسیدهای چرب ضروری

پستانداران قادرند تمامی اسیدهای چرب ضروری برای عملکردهای طبیعی فیزیولوژیک را به جز اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه (PUFA)  (که در خانواده n-3 و n-6 یا به اصطلاح اسیدهای چرب ضروری نامیده می شوند) بسازند. اسیدهای چرب ضروری بایستی از طریق رژیم غذایی تأمین شود.  در دوره انتقال مقادیر PUFA نسبت به گاوهای اواسط شیردهی به طور قابل توجهی در بخش های مختلف بدن کاهش می یابد (Douglas و همکاران، 2006  ؛ Sordillo و همکاران، 2009) ، در حالی که سهم اسیدهای چرب اشباع (SFAs) افزایش می یابد. از آنجاییکه گالاکتولیپیدهای علوفه غنی از آلفالینولنیک اسید (ALA) هستند، منبع اصلی و عمده اسیدهای چرب n-3 در نشخوارکنندگان به خصوص برای گاوهای چرا کننده علوفه است. منابع مکمل اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه n-3 در جیره غذایی گاوهای شیری شامل اسید لینولنیک حاصل از دانه کتان و نیز اکوزاپنتانوئیک اسید (EPA؛ C20:5n-3) و دکوزاهگزانوئیک اسید (DHA، C22:6n-3) حاصل از روغن ماهی می باشند. بالعکس، اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه n-6 در بسیاری از خوراک ها (نظیر سویا، آفتابگردان، ذرت و تخم پنبه) و جود دارند و میزان مصرف آنها در حول و حوش زایش به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه

مکمل ساختن جیره گاوهای شیری با PUFAs بسته به دوز و نوع استفاده شده می تواند بر عملکرد تأثیر متفاوتی بگذارد. روغن ماهی در فرم های محافظت نشده و مقادیر بیش از 1 درصد ماده خشک جیره، سبب کاهش مصرف خوراک می شود. کاهش مصرف ماده خشک گزارش شده با PUFAs می تواند باعث کاهش تولید شیر شود. علاوه بر این، کاهش چربی شیر در چند مطالعه نیز گزارش شده است. استفاده از PUFAs در مراحل مختلف و حفاظت ناقص آنها در برابر بیوهیدروژناسیون شکمبه به ایزومرهای حد واسطی تبدیل می شود که به افت چربی شیر منجر خواهند شد (به عنوان مثال trans-10، cis-12 اسیدلینولئیک کنژوگه).  با این وجود، چنین نتایجی در مورد عملکردهای تولیدی در تمام پژوهش ها یکسان نیست، که نشان دهنده نقش محوری فرمولاسیون جیره و مرحله شیردهی در تأثیر گذاری PUFAs بر تولید و ترکیب شیر می باشد.

استفاده از مکمل PUFA محافظت شده در دوره انتقال، سهم اسیدهای چرب اشباع در خون گاوهای اوایل شیردهی (که ناشی از فراخوان NEFA از بافت چربی می باشد)  را کاهش می دهد. چنین تغییر وضعیتی از اسیدهای چرب در خون در سایر بخش های بدن منعکس می شود. افزایش مقدار PUFA در تخمک ها و مایع فولیکولار تأثیر مثبتی بر کاشت جنین (EI) نشان داده است، زیرا مقادیر بیش از حد SFA به شایستگی و تکامل تخمک آسیب می رساند. گنجاندن بیشتر PUFA در غشای گلبول های سفید خون با هزینه SFA بر عملکرد سیستم ایمنی تأثیر مثبت می گذارد (Calder، 2008). در واقع، گنجاندن بیش از حد SFA ناشی از فراخوان بافت چربی در غشای لکوسیت ها نقش مهمی در ایجاد اختلالات ایمنی و التهاب کنترل نشده در اوایل شیردهی دارد (Sordillo، 2013). مقادیر زیاد SFA، پروتئین ها را از طریق آسیلاسیون چربی تغییر داده و سیالیت غشا را تغییر می دهند، بر نحوه چسبیدن پروتئین ها به غشای پلاسمایی تأثیر می گذارند و بر تشکیل گلیکوپروتئین هایی که گُستره چربی را در فعال شدن لنفوسیت ها، تولید آنتی بادی ها و التهاب تأثیر می گذارند.

چند اسید چرب SFA (به عنوان مثال C14:0، C12:0 و C16:0) نیز می توانند باعث التهاب شوند زیرا آنها مشابه زنجیره های آسیل لیپید A  در لیپوپلی ساکاریدهای باکتریایی، سبب بیان ژن واسط در فعال سازی فاکتور هسته ای κβ (NF-κB) و افزایش التهاب و فعالیت انفجار تنفسی می شود (Sordillo، 2009 و Lee و همکاران، 2003). مکمل های PUFAs ضروری (که محافظت شده هستند) از طریق تعدیل بیان چندین عامل رونویسی که فعالیت پیش یا ضد التهابی دارند بر سلول های ایمنی تأثیر مستقیم می گذارند. کل اسیدهای چرب n-3 بیان مولکول های چسبنده درگیر در اثرات متقابل بین لکوسیت ها و سلول های اندوتلیال را تنظیم کرده و آنها را کاهش می دهند (Lessard و همکاران، 2004). اسید لینولئیک (C18:2 n-6) و به ویژه ایزومرهای مزدوج آن سیس-9 و ترانس-11، ترانس-10 با گیرنده های فعال کننده تکثیر پراکسی زوم گاما (PPAR-γ) در تعامل می باشد، در حالی که زنجیره طویل اسیدهای چرب n-3 مثل EPA و DHA با گیرنده های تُل 2 و 4 (Toll-like receptors (TLRs)-2, 4)، PPARs، و خانواده پروتئین های باند کننده استرول در تعامل می باشد (Lee  و همکاران، 2010، Scalia و همکاران، 2006). همه این ژن ها در تنظیم NF-κB نقش دارند که تولید سیتوکین های پیش التهابی را در سلول های ایمنی و غیر ایمنی تنظیم می کنند (Kawasaki و Kawai، 2014). فقدان اسیدهای چرب غیر اشباع با چند پیوند دوگانه n-3 و n-6 می تواند باعث التهاب کنترل نشده شود.

نسبت n-6 به n-3

نسبت n-6 به n-3 شاخص اصلی اسیدهای چرب با چند پیوند دوگانه است. مقادیر بین 9/3 تا 9/5 در جیره گاوهای شیری با تأثیر مثبت بر عملکرد سیستم ایمنی و تولید مثلی مرتبط است (Greco و همکاران، 2018). این در حالی است که مقادیر بالاتر به استفاده بیشتر از منابع n-6 مربوط می شود. مکمل سازی منابع n-3 بر ترکیب پلاسما تأثیر می گذارد و نسبت n-6 به n-3 را بین 7/3 تا 7/40 کاهش می دهد ( Zachut و همکاران، 2010، Gonthier و همکاران، 2005). چنین تغییراتی در ترکیب اسیدهای چرب در بسیاری از قسمت های بدن (مثل غشای سلولی، مایع فولیکولی، سلول های گرانواوزا و تخمک ها) منعکس می شود و بر اساس دوز مصرف، شکل فیزیکی و زمان مصرف غذاهای غنی از n-3 اثرات متفاوتی ایجاد می کند.

کاهش میزان آراشیدونیک اسید (C20:4 n-6) در غشای سلولی و مایع فولیکولی از طریق تغییر پروفایل اکسی لیپیدها منجر به اثرات ضدالتهابی و رفع کننده (Pro-resolving Effects) به نفع رزولوین ها، پروتکتین ها، لیپوکسین ها و پروستاگلاندین های سری 3 و کاهش تولید پروستاگلاندین های سری 1 و 2 می شود (Lee و همکاران، 2004، Contreras و همکاران، 2012). این تغییر پروفایل اکسی لیپیدها عملکرد لکوسیت ها را بهبود می بخشد (شکل 2) زیرا پروستاگلاندین E2 سبب کاهش تولید اینترفرون گاما و تکثیر لنفوسیت ها می شود (Trebble و همکاران، 2003). تغییر پروفایل اکسی لیپید همچنین لانه گزینی رویان را از طریق اصلاح نمو و بلوغ تخمک ها بهبود می بخشد (Fouladi و همکاران، 2009، Bender و همکاران، 2010). در واقع، پروستاگلاندین های سری 1 و 2 (به ویژه PGF2α آزاد شده از اندومتریوم) در بازیابی رحم و متعاقب آن تخمک گذاری بعد از زایمان دخیل بوده و به طور منفی توسعه مراحل مرولا (Morula) و بلاستوسیت تأثیر منفی می گذارد(Otto و همکاران، 2014). برعکس، پروستاگلاندین های سری 3 محیط برای لانه گزینی و زنده مانی رویان را بهبود می بخشند(Mattos  و همکاران،  2004). کاهش غلظت اسید لینولئیک (C18:2 n-6) در مایع فولیکولی نیز به بهبود لانه گزینی رویان کمک می کند. در حقیقت، آراشیدونیک اسید بیان پروتئین تنظیمی استروئیدوژنیک حاد را افزایش می دهد که باعث انتقال کلسترول از سیتوزول به غشای داخلی میتوکندری می شود و نقش محوری در ساخت استروئیدها ایفا می کند (Stocco  و Clark، 1996، Wang  و همکاران، 2000).

بنابراین غلظت بالای آراشیدونیک اسید در مایع فولیکولی، تولید استرادیول را افزایش می دهد که برای لانه گزینی تخمک ها مضر می باشد. فرض بر این است که اسیدهای چرب n-3 با تأثیر بر تغییر غلظت هورمون ها و متابولیت ها در مایع فولیکولی اطراف تخمک به طور غیر مستقیم در بهبود لانه گزینی رویان مؤثر می باشند (Fouladi و همکاران، 2009). در حالیکه نشان داده شده که مکمل کردن اسیدهای چرب n-3 باعث بهبود پویایی توسعه فولیکول (FD) در تخمدان می شود، مکانیسم های کنترل چنین اثراتی هنوز ناشناخته است (Moallem، 2018). نهایتاً، افزودن اسیدهای چرب n-3 باعث بهبود زنده مانی جنین در اواخر بارداری می شود، زیرا اسیدهای چرب n-3 برای توسعه سیستم عصبی مرکزی و سیستم تولید مثلی در گوساله های متولد نشده ضروری است(Koletzko و همکاران، 2008؛ Innis، 2008؛ Stoffel و همکاران، 2008).

مکمل دهنده گروه متیل

کولین

کولین (بتاهیدروکسی اتیل تری متیل آمونیوم)، یک ماده مغذی با عملکردهای مختلف است که جز اصلی فسفولیپیدهای مختلف غشایی (فسفاتیدیل کولین، لیزو فسفاتیدیل کولین، کولین پلاسموژن و اسفنگومیلین) می باشد، پیش ساز برای ساخت انتقال دهنده های عصبی و منبعب از گروه های ناپایدار متیل نیز می باشد (Zeisel، 1992). علاوه بر این به عنوان یک عامل لیپوتروپیک در متابولیسم چربی دخیل است. در واقع، این جزء لیپوپروتئین ها با چگالی بسیار پایین هستند که اسیدهای چرب را از کبد به بافت های محیطی منتقل می کنند، بنابراین نقش محوری در پیشگیری از سندرم کبد چرب ایفا می کنند. نیاز به کولین به سایر اجزای متابولیسم نظیر متیونین، بتائین، اسید فولیک و ویتامین B₁₂ بستگی دارد. این ترکیبات در مجموعه ای از واکنش های مهم ساخت لیپیدها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، آنتی اکسیدان ها و واکنش های متیلاسیون نقش دارند (McFadden و همکاران، 2020). اگرچه کولین در مواد خوراکی مختلف نظیر، سویا، پنبه دانه، آفتابگردان و کلزا وجود دارد اما در شکمبه به طور گسترده تجزیه شده و در نتیجه جذب روده ای آن از منابع غذایی کم می شود. به جز جیره غذایی، یکی دیگر از منابع کولین با ساخت De novo فسفاتیدیل کولین از طریق متیلاسیون متوالی فسفاتیدیل اتانول آمین با S-آدنوزیل متیونین به عنوان دهنده نشان داده می شود. گروه های متیل همچنین می توانند با سیستم تتراهیدروفولات سنتز de novo شوند. از آنجاییکه هر دو به عنوان گروه های دهنده متیل  قابل تعویض هستند، در صورت کمبود متیونین و فولات، کولین به عنوان یک ماده ضروری برای پستانداران در نظر گرفته می شود. با توجه به خروجی بالای ترکیبات متیله شده از طریق شیر در بعد از زایمان، ورودی کم از جیره غذایی و فراهمی کوتاه مدت احتمالی متیونین هنگام زایمان همیشه ساخت اندوژنوس کولین نیاز گاو را برآورده نمی کند. علاوه بر این، زمانی که  کمبود کولین وجود دارد، متابولیسم گروه متیل با نرخ پایین کاتابولیسم و نرخ بالای ساخت de novo از طریق سیستم THF محدود می شود. در نتیجه، کولین را می توان به عنوان یک عامل محدود کننده در گاوهای اوایل شیردهی در نظر گرفت. پیشنهاد شده است که کولین محافظت شده (RPC) می تواند بر عملکرد حیوان تأثیر بگذارد اما نتایج متناقض می باشند. افزایش DMI به دلیل عرضه RPC می تواند اثراتش را بر تولید شیر تشریح کند.  به عنوان مثال عملکرد کولین به عنوان یک عامل لیپوتروپیک، می تواند تأثیرات مثبتی را بر تولید چربی شیر داشته باشد زیرا متابولیسم لیپیدها را بهبود بخشیده و ساخت VLDL را افزایش می دهد، در دسترس بودن اسیدهای چرب برای غدد پستانی و ترکیب آن در غشاء های فسفولیپیدی پیرامون گلبول های چربی را بهبود می بخشد. ترکیب اسیدهای چرب شیر می تواند با افزایش در دسترس بودن اسیدهای چرب پیش ساخته (Preformed) از طریق VLDL و همچنین تولید پروتئین شیر تحت تأثیر قرار گیرد زیرا کولین به عنوان منبع متیل در حفظ متیونین نقش دارند. اثرات اصلی مکمل کولین محافظت شده روی کبد، کاهش تجمع چربی در کبد می باشد، به میزان بیشتر بیوسنتز فسفاتیدیل کولین (PC) از مسیر CDP-کولین (که در مرحله اول شامل کولین می شود) تأمین می گردد. فسفاتیدیل کولین نیز به نوبه خود مسئول جمع آوری لیپوپروتئین های کبدی و ترشح آنها در جریان خون عمدتاً به صورت VLDL می باشد. بنابراین، کولین ساخت VLDL را از طریق استریزاسیون NEFA به تری گلیسرید ها بهبود می بخشد و به کاهش بار NEFA در کبد کمک می کند (Gruffat و همکاران، 1996). در مرحله بعد، منجر به کاهش سطح BHB و وقوع کبد چرب می شود که اینها خود مسئول اختلال در گلوکونئوژنز می باشند(Cadórniga-Valiño و همکاران، 1997). علاوه بر این، اثرات مثبت آن روی سیستم ایمنی نیز مشخص شده است، بطوریکه محتوای آنتی اکسیدانی فراوان و کاهش تنش اکسیداتیو در لکوسیت های چند هسته ای و مونوسیت ها با مکمل سازی کولین محافظت شده در دوره حول و حوش زایمان مشاهده شد (Zhou و همکاران، 2018).

متیونین

متیونین یک اسید آمینه محدود کننده در گاوهای شیری است که برای ساخت پروتئین شیر ضروری می باشد، در ساخت سیستئین، گلوتاتیون و تائورین نقش دارد و در متابولیسم کربن شماره 1 نقش اصلی را ایفا می کند. با توجه به اینکه متیونین و کولین سرنوشتی مشابه دارند، آنها اثرات مشترکی نظیر نقش در ساخت لیپوپروتئین ها به عنوان یک دهنده متیل را نشان می دهند. در این مسیرها S-آدنوزیل متیونین که از متیونین ساخته می شود می تواند به عنوان پیش ساز فسفاتیدیل کولین و هموسیستئین مورد استفاده قرار گیرد. هموسیستئین (یک حدواسط متابولیسم کربن شماره 1) می تواند وارد مسیر ترانس سولفوراسیون شود که از طریق آن می تواند سیستئین را بسازد. سیستئین پیش ساز دو آنتی اکسیدان مهم تائورین و گلوتاتیون می باشد. انجمن ملی تحقیقات (NRC، 2001) نیاز روزانه به متیونین را برای گاوهای شیری ، 4/2 درصد از پروتئین قابل متابولیسم پیشنهاد کرد. با این حال، جیره های غذایی اغلب این نیاز را برآورده نمی کنند. بنابراین استفاده از فرم محافظت شده متیونین مورد نیاز می باشد زیرا متیونین نیز مثل کولین در شکمبه تجزیه می شود.

مکمل محافظت شده متیونین در دو هفته اول بعد از زایش غلظت متیونین سرم و در دسترس پذیری آن را افزایش داد (Dalbach و همکاران، 2011). متیونین را می توان به شکل هیدروکسی آنالوگ یا به شکل فیزیکی کپسوله شده مورد استفاده قرار داد. تولید شیر و چربی شیر می تواند به طور مؤثری تحت تأثیر متیونین قرار گیرد، حتی گاهی تولید پروتئین شیر نیز به دلیل بهبود تأمین نیاز به آمینو اسیدها مشاهده شده است (Zhou و همکاران، 2016).  اثرات بتولید شیر و چربی شیر می تواند به افزایش دسترسی به مواد مغذی به خاطر اثرات مثبت بر DMI مربوط باشد. در واقع تأمین متیونین، به حفظ نرخ ثابت DMI قبل از زایمان و افزایش DMI در اوایل شیردهی کمک می کند. این نتیجه در بسیاری از پژوهش ها سازگار است که می تواند است به دلیل بهبود وضعیت التهابی، کاهش تنش اکسیداتیو و افزایش عملکرد کبد در پی استفاده از متیونین باشد (Batistel و همکاران، 2017). بهبود این عملکردها نشان می دهد که گاوهای شیری پر تولید با استفاده از متیونین می توانند به طور موفقیت آمیزی با شروع شیردهی و به طور کلی دوره انتقال سازگار شوند.

متیونین همچنین می تواند پیامدهای مثبتی بر عملکرد سلول های ایمنی مانند افزایش فاگوسیتوز در نوتروفیل ها، بهبود ظرفیت انفجار اکسیداتیو، تکثیر بیشتر لنفوسیت های T و ظرفیت از بین بردن نوتروفیل های خون داشته باشد (Zhou و همکاران، 2018). تأمین متیونین در اواخر دوران آبستنی می تواند پیامدهای مثبتی بر رشد گوساله شامل وزن بیشتر گوساله در زمان تولد و هفته های اول زندگی داشته باشد. تأمین مناسب جیره برای مادر، می تواند مقادیر بیشتری از مواد مغذی موجود را برای جنین افزایش دهد و همچنین کیفیت آغوز را بهبود بخشیده و در نتیجه وضعیت التهابی و پاسخ ایمنی ذاتی بهتر ایجاد شود (Jacometo و همکاران، 2015) .

مخمر زنده و محصولات بر پایه مخمر

علاقه روز افزون پرورش دهندگان دام برای جایگزینی آنتی بیوتیک ها به منظور افزایش عملکرد، سلامت عمومی دام ها و سلامت وجود دارد (Trevisi و همکاران، 2014). در حال حاضر، بیشترین رویکرد مورد استفاده و مورد مطالعه مخمر زنده و محصولات آن بر سویه ساکارومایسزسرویزیه (Saccharomyces cerevisiae) متمرکز شده است.

تأثیر مخمر زنده و محصولات آن بر تعدیل فعالیت و عملکرد شکمبه

در تغذیه نشخوارکنندگان، سویه هایی از میکروب یوکاریوت به ثبات pH شکمبه و فعال شدن باکتری های تجزیه کننده الیاف کمک می کنند که منجر به بهبود قابلیت هضم الیاف می شود.  چند کار پژوهشی نشان داده اند که باکتر های زیادی قادرند از لاکتات استفاده کنند (مانند مگاسفرا و سلنوموناس)، از طرفی نقش مخمر را در کاهش غلظت اسید لاکتیک تأیید کرده اند که به حفظ pH طبیعی شکمبه کمک می کنند.

مکمل مخمر همچنین فراوانی نسبی باکتری های تجزیه کننده الیاف نظیر Fibrobacter  و Ruminococcus را افزایش می دهد که نهایتاً هضم الیاف در شکمبه را افزایش می دهد. در مورد نتایج عملکرد چند مطالعه اثرات مثبت مانند افزایش DMI  و تولید شیر را در زمان تغذیه گاوها با محصولات تخمیری ساکارومایسزسرویزیه گزارش کرده اند، در حالی که سایر پژوهش ها، اثری را بر DMI یا یا تولید شیر گزارش نکردند (Robinson و Garrett، 1999). در یک مطالعه فرا تحلیل Poppy و همکاران (2012) نشان دادند که محصولات تخمیری ساکارومایسزسرویزیه باعث افزایش DMI گاوهای شیری در اوایل شیردهی (کمتر از 70 روز پس از زایمان) می شوند. با این حال، اثرات متقابل بین تخمیر پذیری جیره غذایی پایه و مکمل مخمر روی DMI مورد بررسی قرار نگرفت. اخیرآ در یک مطالعه متابولیک روی تلیسه های نژاد گوشتی نشان دادکه جیره غذایی با غلات بالا (8/52 درصد نشاسته) با محصولات تخمیری ساکارومایسزسرویزیه حداقل pH شکمبه را افزایش داده و مدت زمان pH کمتر از 6/5 را در مقایسه با تلیسه های کنترل تا 6 ساعت کاهش می دهد. به طور مشابه، Shi  و همکاران (2019) اثرات مکمل محصولات تخمیری را بر روی تولید شیر و DMI بررسی کردند. آنها مشاهده کردند که DMI به طور موقت در روزهای 1 و 5 بعد از زایش افزایش می یابد و به دنبال آن بازده خوراک در طول دوره پس از زایش افزایش می یابد. به طور کلی محققان پیشنهاد کردند که مخمر می تواند سبب اثراتی از جمله؛ افزایش pH، افزایش تعداد باکتری های سلولایتیک و افزایش نرخ و گستردگی الیاف شکمبه و تغییر غلظت VFA در شکمبه شود.

نشان داده شده است که استفاده از محصولات تخمیری مخمر سبب کاهش غلظت نیتروژن اوره ای شیر در گاوهای تغذیه شده با نشاسته بالا می شود. از طرفی استفاده از محصولات تخمیری مخمر منجر به افزایش قند خون و کاهش غلظت BHB در 42 روز پس از زایمان شد که نشان از فراهمی بیشتر انرژی از جیره دارد. Nocek و همکاران (2011) دریافتند که استفاده از مخمر و مخمر به همراه مخمر هیدرولیز شده آنزیمی درگاوهای اوایل شیردهی سبب افزایش شیر، افزایش شیر تصحیح شده بر اساس چربی (FCM) و افزایش شیر تصحیح شده بر اساس انرژی (ECM) می شود.

تأثیر مخمر زنده و محصولات بر پایه مخمر بر ایمنی مخاطی و سیستمیک و پاسخ متابولیکی

اطلاعات کمی در خصوص اثرات مثبت مستقیم و غیر مستقیم روی سیستم ایمنی و نشانگرهای زیستی متعاقب آن وجود دارد. از طرفی، کاهش اثرات منفی مرتبط با تنش های متابولیک و بیماری ها نیز محدود می باشند. چنین واکنش هایی را می توان به بهبود وضعیت انرژی به دلیل اثرات بر عملکرد دستگاه گوارش یا فعال شدن سیستم ایمنی از طریق تماس اجرای مخمر در روده و اثرات متقابل بین سلول های ایمنی نسبت داد. با این حال، مکانیسم دقیق آن مشخص نیست (به ویژه اثز مخمر بر ایمنی موکوسی).

بر این اساس، Chen  و همکاران (2012) بیان ژن بالاتری را از گیرنده های TLR در اپیتلیوم شکمبه گوساله هایی که مقاوم به اسیدوز مشاهده کردند. از سویی دیگر، مکانیسم های تحمل اندوتوکسین (LPS) در سلول های اپیتلیال روده وجود دارد و از فعال شدن TLR آسیب رسان توسط پروتئین تأثیر گذار Toll جلوگیری به عمل می آید.  Minuti و همکاران (2015) نتیجه گرفتند که اپیتلیوم شکمبه در دوره انتقال به احتمال زیاد با افزایش میزان محتوای LPS در شکمبه ناشی از تخمیر پذیری جیره غذایی سازگار می شود که منجر به تولید اسیدهای چرب فرار بیشتر و pH کمتر از حد مطلوب و در پی آن افزایش لیزه شدن باکتری ها می شود. از سوی دیگر به منظور برجسته کردن مکانیسم تعامل بین مخمر، اپیتلیوم شکمبه و ایمنی ذاتی بایستی پژوهش های بیشتری انجام شود، که با آن می توان به درجه بهتری از فعال سازی در زمان کوتاه به منظور ایجاد پاسخ های التهابی مشخص دست یافت.

در پاسخ به تنش التهابی حاد ناشی از لیپوپلی ساکاریدها، Fink و همکاران (2014) گزارش کردند که محصولات مخمر سلامت گاوهای گوشتی را در 50 روز اول دوره پروار بهبود می بخشند. Duff و Galyean (2007) همچنین مشاهده کردند که وضعیت سلامت (کاهش بیماری) در گاوهای دریافت کننده مخمر که در معرض تنش هایی مثل بیماری تنفسی گاوی (BRD) یا اسهال ويروسي گاوی (BVD) بهبود یافت. Sanchez  و همکاران (2014) گزارش کردند که دیواره سلولی مخمر در گاو باعث افزایش پاسخ متابولیک به چالش ایمنی حاد (مثل لیپوپلی ساکاریدها) می شود، بنابراین احتمال بهبود و افزایش کارایی گاوها را افزایش می دهد. به طور خاص، محققان گزارش کرده اند که در تلیسه های دریافت کننده مخمر، متابولیسم انرژی و استفاده از مواد مغذی می تواند پیش از یک چالش ایمنی افزایش یابد که عموماً با افزایش انسولین و کاهش NEFA همراه با تغییرات نیتروژن اوره ای خون مشخص می شود.

چنانچه به پاسخ های التهابی و ایمنی توجه کنیم، اثر مخمر زنده یا محصولات تخمیری در دوره انتقال متناقض است. با این حال، Knoblock  و همکاران (2019) کاهش قابل ملاحظه هاپتوگلوبین ها را در 7 روز بعد از زایمان گزارش کردند که نشان می دهد کاهش التهاب احتمالاً با افزایش مصرف خوراک پس از زایمان حاصل شده است. این نوع محصولات مخمر تجاری حاوی چند ویتامین و آنتی اکسیدان (مثل پلی فنول ها)، ترکیبات زیست فعال از جمله محصولات نهایی تخمیر، بتاگلوکان و سایر اجزای دیواره سلولی مخمر است که تشخیص نقش خاص مخمر را دشوار می کند. بنابراین، ارزیابی اینکه کدام ترکیب خاص یا ترکیب آنها باعث تعدیل پاسخ ایمنی در مطالعات انسانی و حیوانی می شود دشوار است. به عنوان مثال نشان داده شده است که یکی از اجزای دیواره سلولی (بتاگلوکان) در مدل های جوندگان، دفاع در برابر عفونت ها را افزایش می دهد. بتاگلوکان ها به طور مؤثر جذب نمی شوند، اما با بافت های لنفاوی مرتبط با روده تداخل دارند، که به نوبه خود می تواند به طور قابل توجهی بر سلول های ایمنی خون تأثیر بگذارند. این اثرات متقابل مکانیسمی را ایجاد می کند که به موجب آن سیگنال های موجود در سطح مخاطی (مانند تشخیص آنتی ژن ها و انتشار سیتوکین ها) می تواند به طور وسیعی بر عملکرد لکوسیت ها (ماکروفاژها، نوتروفیل ها و لنفوسیت ها) که به بافت های آسیب دیده یا آلوده مهاجرت می کنند، تأثیر بگذارد.  اخیرآ، Yuan  و همکاران (2015) دریافتند که محصول مخمر حاوی محیط کشت و مخمر هیدرولیز شده آنزیمی به میزان 0، 30، 60 یا 90 گرم در روز از 21 روز قبل تا 42 روز بعد از زایش به طور خطی سطح IgG پلاسما را به دنبال 3 چالش اوآلبومین (Ovalbumin) افزایش می دهد که به نوبه خود نشان دهنده افزایش ایمنی هومورال است. محققان همچنین به این نتیجه رسیده اند که مکمل حاوی محیط کشت مخمر هیدرولیز شده آنزیمی، ایمنی همورال و مخاط را افزایش داده و سیگنال های التهابی رحم و سلامت غدد پستانی را در گاوهای شیری دوره انتقال تعدیل می کند. این نشان می دهد که در صورت وجود محرک های ایمنولوژیک، سیستم ایمنی بهتر می تواند آمادگی کامل داشته باشد.

محصولات گیاهی  

ترکیبات شیمیایی با منشأ گیاهی (Phytochemical) و عصاره های گیاهی (Phytoextracts)، ترکیبات زیست فعالی هستند که به طور طبیعی در گیاهان و محصولات متابولیسم ثانویه وجود دارند. وجود این ترکیبات باعث افزایش تمایل جامعه علمی از پژوهش های in vitro به کاربردهای in vivo  برای جلو گیری از شرایط بالینی و بهبود عملکرد شده است. این ترکیبات در سطح شیمیایی را می توان به دو دسته اصلی طبقه بندی کرد: کاروتینوئیدها و پلی فنول ها. پلی فنول ها (PP) شامل 5000 مولکول مختلف هستند که به چهار طبقه تقسیم می شوند: فنولیک اسیدها، فلاونوئیدها، لیگنان ها و استیلبن ها. بعضی از رایج ترین گیاهان حاوی پلی فنول ها که به دلیل خواص درمانی قابل توجه هستند عبارتند از؛ آویشن و پونه کوهی (تیمول، Thymol)، میخک (اوژنول، Eugenol)،  وُرس یا سرو کوهی (پینن، Pinene)، شوید (لیمونن، Limonene)، دارچین (سینامالدهید، Cinnamaldehyde)، فلفل تند (کپسایسین،  Capsaicin)، درخت چای (ترپینن، Terpinene)، سیر (آلیسین، Allicin)، بادیان (آنتول، Anethole) (133). سایر گیاهان عبارتند از؛ آلوئه‌ورا، یربا ماته، خار مریم، چای سبز و گیاه دم مارمولک (Houttuynia cordata). ترکیبات فیتوشیمیایی به عنوان افزودنی های خوراکی با هدف اثرات آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی و محرک سیستم ایمنی یا تعدیل کننده تخمیر شکمبه ای برای بهبود وضعیت رفاه عمومی، متابولیسم و کاهش مصرف آنتی بیوتیک مورد استفاده قرار می گیرند. این محصولات می توانند با تعدیل اشتها یا عملکردها و فرآیندهای گوارشی (مانند قابلیت هضم الیاف، سطح تولید اسیدهای چرب فرار در شکمبه)، اثر متقابل با سیستم ایمنی، سیستم های اندوکرین و متابولیک و افزایش عملکرد آنها (تولید و ترکیب شیر، باروری) را تحت تأثیر قرار می دهند. استفاده از این مواد در دوره انتقال گاوهای شیری می تواند عملکرد شکمبه را با کنترل pH و پیشگیری از شرایط اسیدوز تحت حاد بهبود بخشد و جریان پروتئین به دوازدهه را افزایش داده و تولید گاز متان و اتلاف انرژی را کاهش دهد (Santos و همکاران، 2010).

فنول ها در برابر تخریب شکمبه ای مقاوم هستند و بنابراین می توانند به روده کوچک برسند. این توانایی را می توان به بهبود قابلیت هضم، فعالیت میکروب کشی در برابر پاتوژن ها، بهبود وضعیت آنتی اکسیدانی و پاسخ سیستم ایمنی تبدیل کرد. در مورد روش استفاده این ترکیبات را می توان از قسمت های مختلف گیاه (پوست، دانه، برگ ها، یا ساقه)به دست آورده و به صورت پودر یا اسانس (Essential oil) به TMR اضافه کرد. مقدار مصرف بستگی به گونه های گیاهی، ترکیب شیمیایی و غلظت آن دارد در حالی که می توان از یک عصاره یا مخلوط واحد استفاده کرد. اکثر عصاره های گیاهی به شکل اسانس استفاده می شوند که دارای فعالیت ضد میکروبی می باشند. به ویژه، اثرات مفید آنها در سطح غشای باکتری با تغییر ساختار و سیالیت، مهار آنزیم ها و پروتئین ها، RNA و DNA سلول ها یا تغییر جریان کاتیون های غشایی رخ می دهد. اگرچه هر دو باکتری گرم مثبت و منفی تحت تأثیر فعالیت اسانس قرار می گیرد، اما باکتری های گرم منفی حساسیت کمتری دارند  که می تواند بر قدرت و انتخاب آنها در تعدیل جمعیت میکروبی شکمبه عمدتاً به منظور کاهش تولید متان تأثیر بگذارد. Drong و همکاران (2017) تأثیر ترکیب اسانس ها را روی عملکرد، متابولیسم انرژی و فراسنجه های ایمنولوژیک گاوها در طول دوره انتقال ارزیابی کردند. نتایج هیچ اثری را از مخلوط اسانس ها روی وضعیت انرژی یا تولید شیر و مصرف ماده خشک نشان نداد که می تواند تحت تأثیر طرح آزمایش و دوز استفاده باشد. Benchaar و همکاران (2006) و  Tassoul و همکاران (2009) کاهش مصرف ماده خشک بدون تأثیر بر قابلیت هضم مواد مغذی، تخمیر شکمبه و تولید شیر با استفاده از مخلوط اسانس های حاوی تیمول، اوژنول، وانیلین و لیمونن را گزارش کردند. Oh و همکاران (2013) اثر تحریک ایمنی را به دلیل فعال شدن و القاء گسترش سلول های CD4[1] با استفاده از مخلوط اسانس ها (سیر، فلفل) که به شکمبه وارد شده را گزارش کردند. Braun و همکاران (2019) توانایی اسانس ها را برای فعال کردن پروتئین های انتقال دهنده کاتیون، افزایش جذب کاتیون هایی نظیر کلسیم و آمونیوم در سطح بافت پوششی شکمبه را برجسته کردند. به طور خاص، جذب کلسیم نقش مهمی در اختلال متابولیک تب شیر ایفا می کند. Yang و همکاران (2007) پیشنهاد کردند که اسانس های سیر و سرو کوهی، قابلیت هضم ماده خشک و مواد آلی را همراه با قابلیت هضم پروتئین خام در شکمبه افزایش می دهند.

تانن ها نوعی ترکیب پلی فنولیک محلول در آب محسوب می شوند که به دلیل قابلیت حلقه های آروماتیک خود برای ترکیب شدن با رادیکال های آزاد و تشکیل رادیکال های فنوکسیل پایدار، یک آنتی اکسیدان طبیعی محسوب می شوند. تانن ها و ساپونین ها نیز نشان داده اند که روند بیوهیدروژناسیون شکمبه و پروفایل اسیدهای چرب شیر را تغییر می دهند. به منظور استفاده از تانن ها باید ویژگی های ضد تغذیه ای آنها در نظر گرفته شود (که می تواند باعث کاهش مصرف ماده خشک و کاهش قابلیت هضم و متعاقب آن روی بهره وری و عملکرد تولید مثلی بسته به نوع شامل تانن های متراکم و قابل هیدرولیز اثر گذار می باشد). Benchaar و همکاران (2006) اثر جزئی ساپونین های Yucca schidigera را گزارش کردند و هیچ اثری را از تانن درخت quebracho روی تولید شیر و پروفایل اسید چرب مشاهده نکردند. Senturk و همکاران (2015) تأثیر تانن ها را بر متابولیسم پروتئین و تعادل انرژی بررسی کردند، که منجر به کاهش BHB شد. Wang و همکاران (2017) گزارش داد که ساپونین های چای می توانند تنش اکسیداتیو را کاهش داده و سیستم ایمنی را بهبود بخشند اما تأثیر آن به دوز آن بستگی دارد.

جایگزینی کولین محافظت شده با خوراک های گیاهی حاوی کولین کنژوگه به دلیل اثرات ضد میکروبی و تحریک سیستم ایمنی نیز مورد توجه قرار گرفته است. طی یک مطالعه سه ساله، Gutièrrez و همکاران (2019) نشان دادند که استفاده از کولین گیاهی (071/0 درصد جیره) تولید شیر و باروری را افزایش داده و سبب کاهش بیماری ورم پستان و سقط جنین می شود اما اختلال هیپوکلسمی را افزایش می یابد.

همچنین پژوهش ها روی آلوئه اربرسنس (Aloe arborescens) که حاوی پلی ساکاریدها و پکتین ها است و دارای خواص ضد التهابی و آنتی اکسیدانی است، آغاز شده است.

نتیجه گیری

غذا داروها به دلیل عملکردهای محافظتی روی میزبان (آنتی اکسیدان، ضد التهاب، ضد میکروب واثرات روی بقای سلول) یک ابزار ارزشمند در افزودنی های خوراکی برای  افزایش بهره وری و عملکرد تولید مثلی محسوب می شوند. بنابراین استفاده از آنها در زمان حول و حوش زایش (خصوصاً مواردی که در بررسی حاضر مورد بحث قرار گرفته است) توجهات را به مزیت بالقوه آنها روی سلامت و پاسخ های متابولیکی جلب کرده است. توجهات به پاسخ های متابولیکی چشم انداز گسترده ای را برای درک بیشتر محل و نحوه عمل این ترکیبات در اندام های اصلی درگیر در سازگاری های هموراتیک نظیر بافت پوششی دستگاه گوارش، کبد، بافت چربی، سیستم ایمنی و رحم ایجاد کرده است. داده ها، استفاده از غذا داروها را در دوره انتقال در جهت ارتقاء سیستم متابولیک، ایمنی و پاسخ سیستم آنتی اکسیدانی، کاهش آزاد سازی سیگنال های مسئول التهاب،  اختلال در سیستم ایمنی و اختلال سازگاری های متابولیک بعد از زایمان را حمایت می کند. این مکانیسم ها باید از طریق رویکرد زیست شناختی، ترکیب داده های عملکردی با با تکنیک های –Omic نظیر transcriptomics ، proteomics و metabolomics به طور عمیق مورد بررسی قرار گیرند. پژوهش های آزمایشگاهی نیز به طور قابل توجهی مشوق می باشند، به این ترتیب محققان می توانند فرضیه های خاصی را مورد هدف قرار داده و حداقل در سطح مولکولی به آنها پاسخ دهند. با این حال، غذا داروها گروه بزرگی از ترکیبات هستند و اثربخشی آنها تحت تأثیر عوامل متعددی می باشند. این عوامل شامل منبع، تکنیک مورد استفاده، غلظت ترکیبات، همراه با شرایط فیزیکی، جیره غذایی، pH شکمبه، فیزیولوژی حیوان، تداخل بین ترکیبات و مواد مغذی و اثرات سینرژیک و آنتاگونیستی می باشند.  به همین دلیل، پژوهش های بیشتری برای ارزیابی اثر بخشی و سمیت این ترکیبات طبیعی و قوی و همچنین نقش آنها در کاهش نیاز به آنتی بیوتیک ها انجام می شود.

1-Cluster differentiation-4