تأثیر تنش گرمایی در دوره خشک نزدیک به زایمان بر عملکرد، باروری و شاخص‌های ایمنی-متابولیک خون گاوهای شیری

Impact of heat stress during close-up dry period on performance, fertility and immunometabolic blood indices of dairy cows: prospective cohort study

Barbara Stefanska 1, Ewa Pruszynska-Oszmalek 2, Veerle Fievez 3, Cezary Purwin 4, Włodzimierz Nowak 5

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر تنش گرمایی (شاخص دما-رطوبت (THI))در دوره خشک نزدیک به زایمان بر عملکرد تولیدی، باروری و شاخص‌های ایمنی-متابولیک خون گاوهای شیری در شیردهی بعدی تأثیر دارد یا خیر.

عملکرد شیردهی با افزایش مقادیر THI در روزهای 21-، 14- و 7- قبل از زایمان مرتبط بود که منجر به کاهش تولید شیر به ترتیب حدود 30/2، 60/2 و 90/2 کیلوگرم شد.

THI در روز 7- قبل از زایمان با پارامترهای منفی باروری مانند تأخیر در اولین فحلی پس از زایمان، افزایش فاصله بین دو زایمان حدود 32 روز، افزایش تعداد تلقیح برای هر آبستنی به میزان 00/1 و افزایش دوره خدمات تلقیح مصنوعی، روزهای باز و فاصله بین دو زایمان به ترتیب حدود 20، 52 و 52 روز همراه بود.

نتایج نشان داد که شاخص‌های ایمنی-متابولیک خون با افزایش مقادیر THI در دوره خشک نزدیک به زایمان مرتبط بودند. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که قرار گرفتن گاوهای شیری در معرض تنش گرمایی در دوره خشک نزدیک به زایمان پیامدهای منفی بر عملکرد، باروری و شاخص‌های ایمنی-متابولیک خون در شیردهی بعدی دارد.

بنابراین توصیه می‌شود که تغییرات مدیریت گله و تغییرات آب و هوا در انبار، از اواخر دوره خشک شروع شود تا اثرات منفی تنش گرمایی کاهش یابد.

کلمات کلیدی: گرمایش جهانی، تغییرات آب و هوایی، آب و هوای معتدل، سازگاری متابولیک، تعادل انرژی، پاسخ ایمنی

گرمایش جهانی تهدید قابل توجهی نه تنها برای سلامت انسان در سراسر جهان، بلکه برای تولید دام نیز محسوب می‌شود. گزارش‌های مراکز تحقیقاتی بین‌المللی و دولتی به طور مداوم روند گرمایش سیستماتیک آب و هوای زمین را نشان داده‌اند. اگر تغییرات آب و هوایی بدون کنترل ادامه یابد، پیش‌بینی می‌شود که دما تا سال 2100 تا 4 درجه سانتیگراد افزایش یابد. این موضوع چالش قابل توجهی برای پرورش‌دهندگان گاو ایجاد می‌کند، زیرا گاوهای شیری به شدت به تغییرات شرایط محیطی از جمله افزایش دمای هوا (AT) و رطوبت نسبی (RH) حساس هستند. این حساسیت ناشی از تولید گرمای متابولیک بالای آنها در ارتباط با تخمیر شکمبه و متابولیسم مواد مغذی در کبد است. ترکیب افزایش تولید گرمای متابولیک و تغییرات آب و هوایی منجر به بروز تنش گرمایی (HS) می‌شود، شرایطی فیزیولوژیکی که در آن بار گرمایی کل، شامل گرمای محیطی و تولید گرمای داخلی، از ظرفیت دفع گرمای بدن فراتر می‌رود. این وضعیت باعث کاهش آسایش حرارتی گاوها می‌شود. هنگامی که دمای بحرانی بالای هوا و رطوبت نسبی از حد معینی تجاوز کند، مکانیسم‌های سازگاری گاوها در دفع مؤثر گرمای اضافی تولیدشده شکست می‌خورند. برای ارزیابی دقیق‌تر استرس حرارتی (HS)، شاخص‌های زیست‌اقلیمی مانند شاخص دما-رطوبت (THI) توسعه یافته‌اند که دمای هوا (AT)  و رطوبت نسبی (RH) را در نظر می‌گیرند. نویسندگان مختلف مقادیر آستانه متفاوتی از THI را پیشنهاد کرده‌اند که معمولاً در بازه ۶۸ تا ۷۴ واحد قرار دارند⁶، بسته به منطقه اقلیمی مقدار THI برابر با ۶۸ به‌طور مکرر به‌عنوان شاخص استرس حرارتی در گاوهای شیرده⁷ و گاوهای خشک⁸ در مناطق اقلیمی معتدل⁹٬¹⁰ استفاده می‌شود. این آستانه از یک مجموعه متشکل از هشت مطالعه به‌دست آمده است که در آن بازده شیر ۱۰۰ رأس گاو هلشتاین با تولید بالا به‌ازای هر دوره ۲۴ ساعته با THI روزانه برابر با ۶۸، به‌میزان ۲/۲ کیلوگرم در روز کاهش یافته است. در حالی که مکانیسم‌های زیستی زیربنایی استرس حرارتی در دوره خشکی انتهایی هنوز به‌خوبی مشخص نیستند¹¹٬¹²، اعتقاد بر این است که این تغییرات متابولیکی تقریباً ۵۰٪ از کاهش مشاهده‌شده در تولید شیر¹³، و همچنین افزایش تعداد روزهای باز و دفعات تلقیح در دوره شیردهی بعدی را توضیح می‌دهند¹⁴. بنابراین، پیش‌بینی دقیق استرس حرارتی و شناسایی دوره‌هایی با بیشترین تأثیر منفی آن برای حفظ رفاه، عملکرد و باروری گاوهای شیرده بسیار حیاتی است. این امر با توجه به پیش‌بینی افزایش دفعات روزهای با دمای بالا در اثر تغییرات اقلیمی و حساسیت زیاد گاوهای شیرده به استرس حرارتی¹⁵ اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

در حال حاضر داده‌های علمی محدودی در مورد اثرات باقی‌مانده استرس حرارتی، همان‌طور که با استفاده از THI ارزیابی می‌شود، به‌ویژه در اروپای شرقی با اقلیم معتدل در طول دوره بحرانی گذار وجود دارد، جایی که صنعت گاوداری بخش مهمی از تولیدات دامی محسوب می‌شود¹⁶. گذار از حالت غیرشیرده به شیرده می‌تواند دوره‌ای چالش‌برانگیز برای گاوهای شیرده باشد و با تغییرات فیزیولوژیکی چشمگیری به‌دلیل تراز منفی انرژی (NEB) و افزایش اختلال عملکرد ایمنی همراه است¹⁷. این تغییرات اثرات نامطلوبی بر سلامت، تولید شیر و عملکرد تولیدمثلی گاوها دارند. در حوالی زایمان، تقریباً در تمامی گاوها التهاب مشاهده می‌شود که اغلب ناشی از بازسازی بافت و عفونت‌های باکتریایی است¹⁸. اختلال در عملکرد التهابی وضعیت متابولیکی گاوهای شیرده را با افزایش لیپولیز و سطوح بالاتر اسیدهای چرب آزاد غیراستری‌شده (NEFA) تحت تأثیر قرار می‌دهد¹⁹.

استرس حرارتی همچنین باعث اختلال در متابولیسم مواد مغذی در کبد می‌شود، مشابه آنچه در دوره انتقال و در شرایط NEB مشاهده می‌شود. در حال حاضر، پژوهشگران در حال بررسی نشانگرهای زیستی‌ای هستند که می‌توانند مکانیسم‌های زیستی پیونددهنده استرس حرارتی و NEB با ایمنی گاوهای شیرده در دوره انتقال پس از زایمان را روشن سازند. این مکانیسم‌ها ممکن است عملکرد و باروری را در طول شیردهی تحت تأثیر قرار دهند¹². در حالی که THI ابزار ارزشمندی برای ارزیابی استرس حرارتی است، اما تنوع فردی را در نظر نمی‌گیرد. شاخص‌های ایمنی نظیر اینترلوکین ۱ (IL-1)، اینترلوکین ۶ (IL-6)، و فاکتور نکروز تومور-آلفا (TNF-α) می‌توانند به‌عنوان نشانگرهای مکمل بالقوه برای تأیید وضعیت استرس حرارتی در حیوانات مورد بررسی قرار گیرند²⁰.

بنابراین، بررسی تغییرات فیزیولوژیکی در طول دوره خشکی نزدیک به زایمان تحت شرایط استرس حرارتی می‌تواند جالب توجه باشد، زیرا ممکن است بر وضعیت ایمنی-متابولیکی گاوهای شیرده در دوره شیردهی بعدی تأثیر بگذارد. درک اثرات استرس حرارتی در طول دوره خشکی نزدیک به زایمان می‌تواند در اتخاذ تصمیمات مدیریتی آگاهانه در این مرحله بحرانی بسیار مؤثر باشد. اجرای مداخلاتی مانند ایجاد سایه برای جلوگیری از تابش مستقیم خورشید، استفاده از پاشش آب برای افزایش اتلاف گرمای هدایتی، و بهبود تهویه برای تسهیل خنک‌سازی تبخیری می‌تواند در کاهش پیامدهای استرس حرارتی و در نتیجه بهبود تولید شیر، عملکرد تولیدمثلی و وضعیت ایمنی-متابولیکی گاوهای شیرده در دوره شیردهی بعدی مفید واقع شود.

در مطالعه حاضر، ما این فرضیه را مطرح کردیم که استرس حرارتی در دوره خشکی نزدیک به زایمان با کاهش عملکرد تولیدی، باروری و تغییر در شاخص‌های خونی ایمنی-متابولیکی گاوهای شیرده در دوره شیردهی بعدی همراه خواهد بود. هدف این مطالعه، ارزیابی این موضوع بود که آیا استرس حرارتی، همان‌طور که با استفاده از THI در طول دوره خشکی نزدیک به زایمان تعیین می‌شود، تأثیری بر عملکرد تولیدی، باروری و شاخص‌های خونی ایمنی-متابولیکی گاوهای شیرده در دوره شیردهی بعدی دارد یا خیر.

نتایج: عملکرد شیردهی و امتیاز وضعیت بدنی

در این مطالعه، با افزایش THI در روزهای −۲۱، −۱۴، و −۷ پیش از زایمان، بازده شیر به‌ترتیب حدود 30/2، 60/2، و 90/2 کیلوگرم کاهش یافت (جداول ۱، ۲، ۳). در مقابل، کاهش THI در روز −۲۱ پیش از زایمان منجر به افزایش چربی و پروتئین شیر شد (P ≤ 0.01). با این حال، افزایش مقادیر THI در روزهای −۱۴ و −۷ پیش از زایمان با بالاترین درصد چربی شیر همراه بود (P ≤ 0.01).  افزایش مقادیر THI در تمامی روزهای تحلیل‌شده در طول دوره خشکی نزدیک به زایمان با افزایش سلول‌های سوماتیک شیر (P ≤ 0.01) همراه بود. هیچ ارتباط معناداری بین مقادیر THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان و غلظت نیتروژن اوره‌ای شیر (MU) مشاهده نشد.

به‌طور خاص، گاوهای شیردهی که در روزهای −۱۴ و −۷ پیش از زایمان در معرض استرس حرارتی (THI > 72) قرار گرفتند، کاهش در محتوای اسید میریستیک (P ≤ 0.05) و همچنین اسیدهای چرب اشباع ، اسیدهای چرب  کوتاه زنجیر، و اسیدهای چرب با زنجیره متوسط (P ≤ 0.01)  را نشان دادند. در مقابل، افزایش مقدار THI در همان روزهای تحلیل‌شده در دوره خشکی نزدیک به زایمان با افزایش در محتوای اسیدهای چرب غیراشباع و اسیدهای چرب بلند زنجیر (P ≤ 0.01) همراه بود. با این حال، هیچ ارتباط معناداری بین مقدار THI در روز −۲۱ پیش از زایمان و پروفایل اسیدهای چرب شیر مشاهده نشد. همچنین، هیچ ارتباط معناداری بین مقادیر THI در روزهای −۱۴ و −۷ پیش از زایمان با اسیدهای چرب خاص مانند اسید پالمیتیک، اسید استئاریک، و اسید اولئیک و گروه‌های آن‌ها مانند (اسیدهای چرب تک‌اشباع‌نشده) MUFA، (اسیدهای چرب چنداشباع‌نشده) PUFA، اسیدهای چرب ترانس، و نسبت‌هایی مانند MCFA/SCFA، SFA/UFA، و DI18 مشاهده نشد.

مقدار THI در روزهای −۱۴ و −۷ پیش از زایمان با کاهش خطی در امتیاز وضعیت بدنی (BCS) در روز زایمان و ۲۱ روز پس از زایمان (P ≤ 0.01) همراه بود.

باروری و شاخص‌های ایمنی-متابولیکی خون

استرس حرارتی (HS) در دوره خشکی نزدیک به زایمان به نظر می‌رسد که با هر دو پارامتر باروری و شاخص‌های ایمنی-متابولیکی خون در گاوهای شیرده ارتباط داشته باشد (جداول ۴، ۵، ۶). افزایش مقدار THI در روز −۷ پیش از زایمان با تأخیر در بروز اولین فحلی پس از زایمان و افزایش فاصله زایمان (P ≤ 0.05) همراه بود، به‌طوری که هر یک از این پارامترها تقریباً به میزان ۳۲ روز طولانی‌تر شدند. علاوه بر این، افزایش مقدار THI در روز −۷ پیش از زایمان با کاهش شاخص‌های باروری نیز همراه بود (P ≤ 0.05)، از جمله افزایش تعداد دفعات تلقیح به ازای هر بار حاملگی به میزان حدود ۱.۰۰، و افزایش دوره خدمات تلقیح مصنوعی (AI)، تعداد روزهای باز و دوره بین دو زایمان به ترتیب حدود ۲۰، ۵۲ و ۵۲ روز. با این حال، هیچ ارتباط معناداری بین مقادیر THI در روزهای −۲۱ و −۱۴ پیش از زایمان در دوره خشکی نزدیک به زایمان و عملکرد تولیدمثلی مشاهده نشد.

شاخص‌های ایمنی-متابولیکی خون با پارامترهای ارزیابی‌شده از جمله THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان ارتباط داشتند. افزایش مقادیر THI در روزهای −۲۱، −۱۴ و −۷ پیش از زایمان با افزایش غلظت اسیدهای چرب آزاد و TNF- (سیتوکین‌های پیش التهابی) همراه بود (P ≤ 0.05). همچنین، افزایش THI در روز −۷ پیش از زایمان با افزایش غلظت انسولین، FSH  و شاخص‌های بیوشیمیایی خون مرتبط با پاسخ ایمنی مانند (اینترلوکین-1) IL-1 و (اینترلوکین-6) IL-6 مرتبط بود. در مقابل، با کاهش غلظت IGF-I و LH همراه بود (P ≤ 0.05). با این حال، هیچ ارتباط معناداری بین مقادیر THI در روزهای −۲۱ و −۱۴ پیش از زایمان و غلظت تمامی شاخص‌های ایمنی-متابولیکی خون تحلیل‌شده مشاهده نشد، به جز NEFA و TNF-α.

بحث
تغییرات اقلیمی تأثیر مستقیم و نگران‌کننده‌ای بر عملکرد و رفاه دام‌ها دارد. افزایش دما و عوامل محیطی دیگر مانند رطوبت نسبی، به وقوع استرس گرمایی (HS) در دام‌ها کمک می‌کند که این موضوع یکی از مهم‌ترین مشکلات در سطح جهانی محسوب می‌شود [6]. شواهد قابل توجهی وجود دارد که تأثیرات منفی احتمالی استرس گرمایی بر گله‌های شیرده را نشان می‌دهد. با این حال، اکثر مطالعات منتشر شده در این زمینه عمدتاً بر تأثیرات آن بر گاوهای شیرده [21]، گوساله‌ها و گاوهای جوان [22–25] متمرکز بوده‌اند. همچنین اثربخشی افزودنی‌های خوراکی در کاهش پیامدهای منفی استرس گرمایی [26, 27] و تغییرات مدیریت مزرعه، از جمله استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده مانند ترکیب تهویه و پاشش آب، به ویژه در دوره شیردهی [28] بررسی شده است. علاوه بر این، داده‌های علمی محدودی درباره تأثیرات باقی‌مانده وقوع استرس گرمایی تعریف شده توسط شاخص دمای حرارتی (THI) در دوره خشک نزدیک به زایمان، که دوره‌ای حیاتی برای گاوهای شیرده با بازده بالا در دوره انتقال است، بر عملکرد تولیدی، باروری و وضعیت ایمنومتابولیسم در طول دوره شیردهی بعدی وجود دارد.

مطالعه حاضر داده‌های یک مطالعه آینده‌نگر را ارائه می‌دهد و مدل وقوع استرس گرمایی مورد استفاده مشابه مطالعات قبلی [15,16,29] است. این مطالعات، مانند مطالعه ما، داده‌ها را در طول یک فصل تابستان جمع‌آوری کرده‌اند و گاوها تحت شرایط مشابه و در معرض همان دوره نوری قرار داشتند. بنابراین، ارتباطات مشاهده شده در عملکرد و سایر متغیرها احتمالاً عمدتاً تحت تأثیر چالش گرمایی بوده‌اند. با این حال، مهم است که اشاره شود مطالعه ما به صورت مطالعه کوهورت آینده‌نگر در پنج مزرعه تجاری گاو شیرده انجام شده است. به دلیل ماهیت مطالعات میدانی، امکان اندازه‌گیری پارامترهای فردی مانند مصرف مواد خشک (DMI)، وزن بدن و تغییرات آن‌ها فراهم نبود. این محدودیت ممکن است بر نتایج تأثیر گذاشته و برخی از اثرات را پنهان کند. علاوه بر این، نمونه‌برداری خون تنها یک بار، در سه هفته پس از زایمان و در طول فعالیت‌های معمول دامپزشکی انجام شد که محدودیت دیگری در مطالعه ما محسوب می‌شود. با این وجود، ارتباطات مشاهده شده در تغییرات فیزیولوژیکی به عنوان یک مطالعه مشاهده‌ای ارزشمند عمل کرده و پایه‌ای برای تحقیقات بیشتر در شرایط کنترل شده فراهم می‌کند. این موضوع به ویژه در زمینه نیاز به روشن‌سازی سازوکارهای سازگاری که استرس گرمایی و وقوع عدم تعادل انرژی منفی (NEB) را با پاسخ ایمنی گاوهای شیرده، به ویژه در دوره نسبتاً کمتر شناخته شده انتقال، مرتبط می‌سازد، اهمیت دارد.

گاوهای خشک نه تنها در طول دوره شیردهی، بلکه در دوره خشکی که پیش از شیردهی است نیز مستعد استرس حرارتی هستند. مشخص شده است که گاوهایی که در دوره خشکی در معرض استرس گرمایی (HS) قرار دارند، متابولیسم پس از جذب آن‌ها دچار تغییر شده و در دوره شیردهی بعدی به طور قابل توجهی شیر کمتری تولید می‌کنند، به طوری که کاهش تولید شیر در این دوره بین ۳ تا ۷.۵ کیلوگرم در روز گزارش شده است [8,30,31]. با این حال، تا جایی که ما اطلاع داریم، مطالعات محدودی به طور مستقیم بر زمان وقوع استرس گرمایی در دوره خشکی نزدیک به زایمان و تأثیر آن بر عملکرد شیردهی بعدی متمرکز شده‌اند. نتایج مطالعه ما نشان می‌دهد که وضعیت حرارتی گاوهای خشک تأثیرات ماندگاری بر عملکرد آن‌ها در دوره شیردهی بعدی دارد. به طور خاص، عملکرد شیردهی گاوهای شیرده با افزایش مقادیر شاخص دمای حرارتی (THI) در دوره خشکی نزدیک به زایمان ارتباط داشت. گاوهایی که در روزهای ۲۱-، ۱۴- و ۷- قبل از زایمان در معرض استرس گرمایی (THI > 72) قرار گرفته بودند، به ترتیب حدود 30/2، 60/2 و 90/2 کیلوگرم شیر کمتر تولید کردند. علاوه بر این، افزایش THI در ۷ روز قبل از زایمان با کاهش غلظت IGF-I مرتبط بود.

مطالعه منتا و همکاران [11] نیز نشان داد که استرس گرمایی در دوره خشکی نزدیک به زایمان با کاهش تولید شیر در دوره شیردهی بعدی همراه است، به طوری که کاهش تولید شیر برای گاوهای بار اول و چند بار زایشی به ترتیب ۱.۷۰ و ۲.۴۰ کیلوگرم در روز بود. همچنین، بوهمانوا و همکاران [32] کاهش ۰.۳۹ کیلوگرم در تولید شیر به ازای هر واحد افزایش THI را در مناطق معتدل گزارش کردند. برعکس، مطالعه گومز و همکاران [33] نشان داد که استفاده از سیستم خنک‌کننده فعال فقط در دوره خشکی نزدیک به زایمان باعث افزایش تولید شیر به میزان ۱.۴۰ کیلوگرم در روز تا ۶۰ روز بعد از زایمان می‌شود.

با این حال، سازوکارهای سلولی و مولکولی مسئول کاهش عملکرد پستانی ناشی از استرس گرمایی در دوره خشکی نزدیک به زایمان هنوز به خوبی شناخته نشده‌اند [8]. غده پستانی در دوره خشکی دو مرحله بازسازی را پشت سر می‌گذارد: مرحله اول با آپوپتوز شدید سلول‌های اپیتلیال پستانی همراه است و مرحله دوم که به زایمان نزدیک‌تر است، با تکثیر سلولی شدید و بازسازی مشخص می‌شود. این فرآیندها برای تولید شیر در دوره شیردهی بعدی حیاتی هستند [34]. فعالیت و تعداد سلول‌های اپیتلیال پستانی به طور مستقیم بر ظرفیت سنتز شیر تأثیر می‌گذارد و تعادل بین آپوپتوز و تکثیر سلولی نقش کلیدی در کل دوره شیردهی دارد. استرس گرمایی تأثیر منفی بر هر دو فرآیند مرتبط با ساختار میکروسکوپی بافت غده پستانی دارد. در دوره خشکی نزدیک به زایمان، استرس گرمایی باعث کاهش احتمال تکثیر سلولی و بازسازی می‌شود [35]. علاوه بر این، در دوره شیردهی بعدی می‌تواند منجر به کاهش تعداد فولیکول‌های غده پستانی شود که اطراف آن‌ها مناطق بزرگ‌تری از بافت همبند استرومایی قرار دارد و این موضوع به طور منفی بر تولید شیر تأثیر می‌گذارد [36].

از سوی دیگر، IGF-I  که یکی از قوی‌ترین هورمون‌های لاکتوژنیک تولید شده توسط کبد تحت کنترل هورمون رشد است، مسئول عملکرد غده پستانی و افزایش تولید شیر محسوب می‌شود [37]. مطالعات پیشین، مشابه یافته‌های ما، نشان داده‌اند که غلظت IGF-I در جریان خون در دوره استرس گرمایی به طور متوسط کاهش می‌یابد. این کاهش به پاسخ‌دهی کمتر کبد به هورمون رشد در دوران استرس گرمایی نسبت داده شده است [38]. در مطالعه ما، THI بالاتر از ۷۲ در ۲۱ روز قبل از زایمان با کاهش درصد چربی و پروتئین شیر همراه بود.

مکانیزم‌های مسئول کاهش محتوای پروتئین و چربی شیر به دلیل استرس گرمایی (HS) تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده‌اند، اما احتمالاً سیستم‌های زیستی متعددی در این فرآیند دخیل هستند [39]. برخی مطالعات نشان می‌دهند که HS تأثیر مستقیمی بر کاهش محتوای پروتئین شیر دارد و این کاهش ناشی از کاهش سنتز پروتئین در پستان یا کاهش مصرف خوراک نیست [40]. مطالعات دیگر پیشنهاد می‌کنند که گاوهای دچار استرس گرمایی ممکن است کاهش غلظت گلوکز و اسیدهای چرب را تجربه کنند. این موضوع می‌تواند منجر به افزایش استفاده از آمینواسیدهای سیستمیک شود و احتمالا تامین آمینواسید مورد نیاز برای سنتز پروتئین و چربی شیر در غده پستانی را محدود کند [41].

در مطالعه ما، افزایش مقدار THI بالاتر از ۷۲ در دوره خشکی نزدیک به زایمان با کاهش خطی وضعیت بدنی (BCS) در روز زایمان و ۲۱ روز پس از آن همراه بود، همچنین غلظت بالاتر NEFA در خون مشاهده شد. علاوه بر این، چربی شیر و ترکیب اسیدهای چرب شیر با سطوح THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان، به‌ویژه در ۱۴ و ۷ روز قبل از زایمان مرتبط بودند. این ارتباطات شامل افزایش محتوای چربی شیر و غلظت اسیدهای چرب غیر اشباع (UFA) و اسیدهای چرب بلند زنجیر (LCFA) و کاهش سطح اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (SCFA)، اشباع شده (SFA) و متوسط زنجیر (MCFA) بود. همچنین، افزایش THI در ۷ روز قبل از زایمان با افزایش غلظت انسولین خون همراه بود.

وضعیت حرارتی گاوها در دوره خشکی تأثیرات ماندگاری قابل توجهی بر پاسخ‌های متابولیکی در اوایل دوره شیردهی دارد [42]. HS در دوره خشکی نزدیک به زایمان ممکن است تغییرات مشابهی را که در هنگام وقوع عدم تعادل انرژی منفی (NEB) در دوره انتقال مشاهده می‌شود، ایجاد کند [43,44]. HS باعث کاهش وزن بدن و BCS پس از زایمان می‌شود که ممکن است با افزایش مصرف انرژی ناشی از قرار گرفتن در معرض HS و کاهش فیزیولوژیکی مصرف ماده خشک در نزدیک زایمان مرتبط باشد [8,30,35].

گاوهای شیرده دچار استرس گرمایی در دوره خشکی نزدیک به زایمان ممکن است پس از زایمان دچار NEB شوند، که این امر با افزایش تجزیه بافت چربی، افزایش NEFA گردش خون و پاسخ انسولینی بیشتر در بافت‌های محیطی به دلیل مقاومت بیشتر به انسولین در سطح سیستمیک پس از زایمان نسبت به گاوهای خشک در شرایط دمایی طبیعی همراه است [42]. این تغییرات در پروفایل متابولیت‌های خون نشان‌دهنده کاهش BCS [45]، فعال‌تر شدن تجزیه بافت چربی، افزایش نیازهای تغذیه‌ای برای سنتز شیر و افزایش محتوای چربی شیر در گاوهای دچار استرس گرمایی است [46].

چربی شیر ممکن است از زیرلایه‌های متابولیکی جذب شده از خون یا از نو (de novo) در غده پستانی سنتز شود [47]. در اوایل دوره شیردهی، تقریباً ۴۰٪ از NEFA به عنوان منبع اسیدهای چرب در تری‌گلیسیریدهای شیر استفاده می‌شود [48]. بنابراین، تغییرات در تجزیه بافت چربی می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر سنتز چربی شیر داشته باشد. میلر و همکاران [49] دریافتند که تقریباً ۵۶٪ تغییرات در جذب NEFA توسط غده پستانی توسط غلظت آن‌ها در خون شریانی توضیح داده می‌شود. این مشاهدات توضیح می‌دهد که چرا اسیدهای چرب بلند زنجیر (یعنی اسیدهای چرب با بیش از ۱۶ کربن) که معمولاً در بافت چربی یافت می‌شوند، با افزایش سطح NEFA در اوایل دوره شیردهی افزایش می‌یابند. از سوی دیگر، NEFA ارتباط مثبت قوی با غلظت چربی شیر دارد (r = 0.76) [50]. مان و همکاران [51,52] نشان دادند که غلظت بالاتر NEFA در خون با محتوای بالاتر LCFA در شیر مرتبط است. این امر نشان می‌دهد که تجزیه بافت چربی نقش حیاتی در تأمین زیرلایه‌های لازم برای سنتز چربی شیر دارد، که با یافته‌های دیگر نیز هم‌خوانی دارد [49,53].

به طور مشابه، نتایج ما با یافته‌های مان و همکاران [51,52] و حمامی و همکاران [54] همسو است که نشان می‌دهد نمونه‌های چربی شیر جمع‌آوری شده در دوره استرس گرمایی (HS) معمولاً درصد بیشتری از اسیدهای چرب بلند زنجیر (LCFA) و درصد کمتری از اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (SCFA) و متوسط زنجیر (MCFA) نسبت به نمونه‌های جمع‌آوری شده در شرایط معتدل دارند. با این حال، شایان ذکر است که HS می‌تواند عوامل دیگری مانند pH و تخمیر شکمبه را نیز تحت تأثیر قرار دهد [55] که به نوبه خود می‌تواند سنتز و ترکیب اسیدهای چرب شیر را تغییر دهد.

در مطالعه حاضر، افزایش مقدار THI که وقوع HS را نشان می‌دهد، از کمتر از ۶۸ به بیش از ۷۲ در دوره خشکی نزدیک به زایمان با افزایش شمار سلول‌های سوماتیک (SCC) همراه بود. SCC شاخصی گسترده برای کیفیت شیر است و بیشتر نشان‌دهنده احتمال عفونت‌های داخل پستانی نسبت به ماستیت است [56]. لکوسیت‌های چندشکلی نوترفیلی (نوعی از گلبول‌های سفید خون) منبع اصلی افزایش SCC در زمان التهاب هستند. خطر بالاتر عفونت در زمان HS می‌تواند ناشی از تضعیف عملکرد ایمنی باشد [9,56]. مطابق با تائو و همکاران [57]، سیستم ایمنی آسیب‌دیده می‌تواند بخشی از علت افزایش بروز ماستیت در ماه‌های تابستان باشد. علاوه بر این، دمای بالا می‌تواند با افزایش بقای عوامل بیماری‌زا و تکثیر آن‌ها، خطر ماستیت را افزایش دهد [58].

باروری گاوهای شیرده به طور قابل توجهی تحت تأثیر عوامل محیطی مختلفی از جمله تغذیه، مدیریت گله و میکروکلایمات داخل جایگاه قرار دارد [59]. اما اطلاعات محدودی در مورد باروری گاوهایی که در دوره خشکی پایانی در معرض HS قرار گرفته‌اند، در مقایسه با سایر مراحل دوره انتقال موجود است. در مطالعه حاضر، گاوهای شیردهی که ۷ روز قبل از زایمان در معرض HS (THI > 72) بودند، کاهش باروری را تجربه کردند که با تأخیر در بروز اولین دوره فحلی پس از زایمان و افزایش دوره بین دو زایمان حدود ۳۲ روز همراه بود. همچنین تعداد دفعات تلقیح برای هر آبستنی افزایش یافته و دوره‌های تلقیح مصنوعی (AI)، روزهای باز و دوره بین دو زایمان به ترتیب به میزان تقریبی ۱.۰۰، ۲۰، ۵۲ و ۵۲ روز افزایش یافت.

HS می‌تواند تأثیر منفی بر باروری داشته باشد، به ویژه بر دستگاه تناسلی و محور هیپوتالاموس-هیپوفیز-تخمدان [60]. هورمون‌های LH و FSH نقش مهمی در تنظیم تشکیل جسم زرد، رشد فولیکول و تخمک‌گذاری ایفا می‌کنند. قرار گرفتن در معرض HS می‌تواند مسیرهای غدد درون‌ریز را مختل کرده و تولید و ترشح هورمون‌های تخمدانی را تغییر دهد. این اختلال می‌تواند موجب اختلال در بلوغ نهایی و تخمک‌گذاری فولیکول پیش‌تخمک‌گذاری شده و همچنین بر تشکیل و حفظ بارداری تأثیر بگذارد. توسعه فولیکول پیش‌تخمک‌گذاری ماه‌ها قبل از تخمک‌گذاری آغاز می‌شود و هر دو عامل HS و بیماری‌ها می‌توانند اثرات بلندمدتی بر تولیدمثل داشته باشند [11].

مطابق با تورس-جونیور و همکاران [61]، اووسیت‌ها می‌توانند حتی تا ۱۰۵ روز قبل از تخمک‌گذاری تحت تأثیر HS آسیب ببینند. اگرچه در ادبیات علمی نتایج متغیری در مورد تأثیر HS بر گنادوتروپین‌ها وجود دارد، اما بیشتر مطالعات نشان داده‌اند که THI بالاتر از ۷۲ باعث کاهش ترشح LH و حساسیت سلول‌های فولیکولی به LH در طول بلوغ می‌شود. این کاهش می‌تواند اثر منفی بر تشکیل و عملکرد جسم زرد و تخمک‌گذاری داشته باشد [21] و نهایتاً باعث تأخیر در بروز اولین فحلی پس از زایمان و افزایش فاصله بین دو زایمان شود [43].

از سوی دیگر، شایان ذکر است که HS می‌تواند موجب افزایش ترشح FSH نیز شود که با افزایش تعداد فولیکول‌های در حال رشد در تخمدان مرتبط است [62]. این افزایش احتمالاً به دلیل کاهش میزان مهارکننده‌ها است [60] که می‌تواند توضیح‌دهنده افزایش قابل توجه تخمک‌گذاری دوگانه و تولد دوقلوها پس از دوره باروری تابستانی باشد. تحقیقات ما رابطه‌ای بین THI بالاتر از ۷۲ در ۷ روز قبل از زایمان و شاخص‌های بیوشیمیایی خون که بر شاخص‌های باروری تأثیر می‌گذارند، از طریق کاهش LH و افزایش FSH نشان داده است.

با این حال، اثرات دقیق HS بر رشد فولیکولی، کیفیت اووسیت، توسعه جنین و بقای آن هنوز به دلیل پیچیدگی فرآیند و کمبود مدل‌های آزمایشی دقیق به خوبی شناخته نشده است [63]. فولیکول‌های آنترال اولیه با قطر تقریبی ۰.۵ تا ۱.۰ میلی‌متر حساسیت بیشتری به HS دارند [64]. گاوهای شیرده در معرض HS در دوره خشکی پایانی ممکن است رشد و توانایی توسعه فولیکول‌های آنترال حاوی اووسیت که قرار است ۴۰ تا ۶۰ روز بعد تخمک‌گذاری شود را کاهش دهند. این کاهش مستقیماً با شاخص‌های باروری مانند افزایش تعداد دفعات تلقیح برای هر آبستنی و طولانی‌تر شدن دوره‌های تلقیح مصنوعی، روزهای باز و فاصله بین دو زایمان مرتبط است [21].

مورتون و همکاران [65] تخمین زدند که THI بالاتر از ۷۲ در دوره خشکی نزدیک به زایمان و پس از باروری، نرخ آبستنی را حدود ۳۰٪ کاهش می‌دهد و این اثر با طولانی‌تر شدن دوره  HS، حتی در روزهای منفرد نزدیک به روز باروری، تشدید می‌شود [66]. تأثیر منفی HS بر عملکرد تولیدمثلی موجب ضررهای اقتصادی قابل توجهی در صنعت لبنی شده است [67]، عمدتاً به دلیل افزایش فاصله بین دو زایمان و نرخ بالاتر حذف دام از گله [68].

بنابراین، بر اساس نتایج مطالعه حاضر، اجرای تدابیر سرمایشی برای گاوهای خشک حداقل در هفته آخر قبل از زایمان می‌تواند به کاهش اثرات زیان‌بار HS بر فولیکول‌های آنترال حاوی اووسیت کمک کرده و عملکرد باروری در گله‌های گاو شیرده را بهبود بخشد.

در مطالعه حاضر، افزایش شاخص THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان، به ویژه در روزهای −۲۱، −۱۴ و −۷ قبل از زایمان، با افزایش غلظت TNF-α در خون همراه بود. علاوه بر این، افزایش THI در روز −۷ قبل از زایمان با افزایش غلظت شاخص‌های بیوشیمیایی خون مانند IL-1 و IL-6 مرتبط بود. تمامی این سایتوکین‌ها با پاسخ ایمنی التهابی (پرو-التهابی) مرتبط هستند. تأثیر پاسخ استرسی بر سیستم ایمنی هنوز به طور کامل روشن نیست [69]، به طوری که برخی مطالعات بسته به نوع استرسور، مدت زمان قرارگیری در معرض استرس و وضعیت حیوان در زمان استرس، تحریک یا سرکوب پاسخ ایمنی را نشان داده‌اند [42].

اثرات منفی HS بر پاسخ ایمنی از طریق تحریک اندام‌های لنفوئیدی اولیه و ثانویه مشاهده شده که منجر به تولید آنتی‌بادی‌ها، سایتوکین‌ها و پروتئین‌های فاز حاد می‌شود [70]. مطابق یافته‌های ما، چن و همکاران [71] گزارش کردند که گاوهای شیرده در معرض HS، غلظت‌های بالاتری از TNF-α، IL-1 و IL-6 در خون داشتند نسبت به گاوهای در شرایط دمایی خنثی، که این امر احتمال وجود یک وضعیت التهابی ناشی از محیط HS و لیپولیز بعدی را نشان می‌دهد.

همچنین، مشابه نتایج ما، ترویزی و همکاران [72] افزایش غلظت‌های سرمی TNF-α، IL-1 و IL-6 را در گاوهایی با تحرک بیشتر چربی بدن، که با غلظت بالاتر NEFA در پلاسمای خون در دوره انتقال پس از زایمان مشخص شده بود، گزارش کردند. مان و همکاران [52] نیز نشان دادند که فرآیند التهابی در بافت چربی مرتبط با لیپولیز در دوره انتقال با افزایش سنتز سایتوکین‌های پروالتهابی مانند TNF-α، IL-1 و IL-6 مشخص می‌شود که در غلظت‌های بالای NEFA منعکس شده است.

در نتیجه، عملکرد شیردهی با مقدار THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان مرتبط بود. افزایش THI در روزهای −۲۱، −۱۴ و −۷ قبل از زایمان به ترتیب باعث کاهش تولید شیر به میزان حدود ۲.۳۰، ۲.۶۰ و ۲.۹۰ کیلوگرم شد. همچنین، مقدار THI در روز −۷ قبل از زایمان با کاهش باروری همراه بود که این موضوع از طریق تأخیر در بروز اولین دوره فحلی پس از زایمان، افزایش حدود ۳۲ روزی فاصله بین دو زایمان، افزایش تعداد تلقیح برای هر آبستنی به میزان ۱.۰۰ و طولانی‌تر شدن دوره‌های تلقیح مصنوعی، روزهای باز و فاصله بین دو زایمان به ترتیب حدود ۲۰، ۵۲ و ۵۲ روز مشخص شد.

علاوه بر این، افزایش مقدار THI در دوره خشکی نزدیک به زایمان با افزایش غلظت NEFA و TNF-α در خون همراه بود. همچنین، افزایش THI در روز −۷ قبل از زایمان با افزایش غلظت انسولین، FSH و شاخص‌های بیوشیمیایی خون مرتبط با پاسخ ایمنی مانند IL-1 و IL-6 و کاهش غلظت‌های IGF-I و LH مرتبط بود.

این یافته‌ها نشان می‌دهند که قرارگیری گاوهای شیرده در معرض HS در دوره خشکی نزدیک به زایمان، تأثیر منفی بر عملکرد تولیدی، باروری و شاخص‌های ایمنی‌متابولیسمی خون در دوره شیردهی بعدی دارد. بنابراین، اجرای تغییرات مدیریتی در مزرعه برای کاهش اثرات منفی HS در دوره خشکی نزدیک به زایمان بسیار ضروری است. با این حال، لازم است توجه داشت که ارتباطات مشاهده شده فوق بر اساس مطالعه مقدماتی ما است و نیاز به تحقیقات دقیق‌تر در شرایط کنترل شده دارد.

روش‌ها

این مطالعه از جولای تا سپتامبر ۲۰۱۸ در پنج مزرعه تجاری شیردهی که گاوهای نژاد هلشتاین-فریزین لهستانی را در شمال غرب لهستان نگهداری می‌کردند، انجام شد (جدول ۷). داده‌های کوهورت از این مزارع جمع‌آوری شد. معیارهای انتخاب این گله‌ها شامل تولید شیر ۳۰۵ روزه بیش از ۹۵۰۰ کیلوگرم، اندازه مزرعه با بیش از ۸۰ گاو شیرده، نگهداری صرفاً در سالن‌های بدون‌بند (free-stall)، استفاده از سیستم تغذیه ترکیبی کل (TMR) و دوره خشکی ۵۶ روزه بود.

حیوانات

بخشی از آزمایش حیوانی مرتبط با استرس گرمایی پیش‌تر نیز گزارش شده است [16]. داده‌های استفاده شده در این مطالعه شامل ۱۰۰ گاو شیرده هلشتاین-فریزین لهستانی سالم بود که بر اساس تعداد زایش (۲.۴–۲.۹؛ میانگین ۲.۷) و تولید شیر ۳۰۵ روزه (۹۲۵۲–۱۰۸۰۰ کیلوگرم؛ میانگین ۱۰،۰۵۵ کیلوگرم) انتخاب شده بودند. از هر یک از پنج مزرعه شرکت‌کننده ۲۰ گاو انتخاب شد. قبل از شروع دوره خشکی، مدیریت گاوها طبق پروتکل‌های استاندارد مزرعه انجام شد. گاوها ۵۶ روز (±۱) قبل از تاریخ پیش‌بینی شده زایمان خشک شدند و ثبت داده‌ها از دوره خشکی نزدیک به زایمان (شروع از ۳ هفته قبل از زایمان) آغاز و تا ۱۵۰ روز شیردهی ادامه یافت. اولین و آخرین زایمان در مطالعه با فاصله ۴۲ روز تقویمی رخ داد. مدیریت و شرایط نگهداری گله‌ها مشابه بود.

در دوره خشکی، گاوها در سالن‌های بدون‌بند سایه‌دار با تهویه طبیعی و بستر کاه خرد شده نگهداری می‌شدند. پس از زایمان، همه گاوها درمان مشابهی دریافت کردند که شامل دسترسی به روش‌های خنک‌کنندگی مانند سایه و پنکه یا همزن هوا در دوره شیردهی بود. پنکه‌ها یا همزن‌ها به طور خودکار وقتی دمای محیط بالاتر از ۲۱ درجه سانتی‌گراد می‌شد، فعال می‌شدند و سرعت باد را ۱.۸ متر بر ثانیه حفظ می‌کردند، طبق دستورالعمل Bailey و همکاران [73]. دوره نوری محیط در تمام مزارع یکسان بود و نور فلزی هالید بر بالای مناطق جایگاه نصب شده بود. این چراغ‌ها به صورت دستی کنترل می‌شدند تا نور حدود ۲۳۰ لوکس و مدت زمان حدود ۱۴ ساعت روشنایی و ۱۰ ساعت تاریکی فراهم شود. چراغ‌ها بین ساعت ۲۰:۰۰ تا ۰۶:۰۰ روشن بودند.

در دوره خشکی نزدیک به زایمان، گاوها در گروه‌هایی حداکثر ۱۰ رأس در هر جایگاه با ابعاد ۴ متر طول × ۱۲ متر عرض × ۱.۵ متر ارتفاع نگهداری می‌شدند. هنگامی که گاوها علائم زایمان را نشان می‌دادند، به جایگاه‌های زایش جداگانه با بستر کاه در همان ساختمان منتقل می‌شدند. گروه جداگانه‌ای برای گاوهای دوره شیردهی اولیه از ۲ تا ۲۱ روز پس از زایمان وجود داشت که میانگین تعداد گاوها در هر گروه ۱۰ رأس و تراکم کمتر از ۱ گاو به ازای هر جایگاه بود. گاوهای شیرده در جایگاه‌هایی با ظرفیت ۲۰ تا ۴۰ رأس نگهداری می‌شدند که شامل جایگاه‌های فردی با بستر کاه خرد شده و کف کانال‌های راهرویی از بتن شکاف‌دار بود.

نمونه‌گیری و تغذیه

نمونه‌های نماینده علوفه‌ها شامل سیلاژ ذرت، علف و یونجه به صورت ماهانه جمع‌آوری و با استفاده از روش طیف‌سنجی بازتاب نزدیک به مادون قرمز (NIRS) مطابق استاندارد PN-EN 12099:2017-10 تحلیل شدند. دستگاه مورد استفاده FOSS DS3™ (Foss Electric، هیلرود، دانمارک) بود. آنالیز شامل اجزای مختلف تغذیه‌ای مانند ماده خشک، پروتئین خام، فیبر خنثی‌کننده، فیبر اسیدی، عصاره اتر و نشاسته بود. این آنالیز به طور مداوم در طول آزمایش انجام شد.

ارزش غذایی اجزای خوراک با استفاده از محتوای مواد مغذی استخراج شده از آنالیز و توسط نرم‌افزار AMTS.Cattle.Pro نسخه ۴.۷ (۲۰۱۷، AMTS LLC، گروتون، نیویورک) محاسبه شد. رژیم غذایی طراحی شده برای گاوهای نزدیک به زایمان و شیرده به صورت ماهانه متناسب با نیازهای تغذیه‌ای مطابق راهنمای شورای ملی تحقیقات [74] تنظیم شد.

این رژیم‌ها عمدتاً شامل سیلاژهای ذرت، علف و یونجه و کنسانتره‌هایی مانند کنجاله سویا، کنجاله کلزا، جو و تریتیکاله بود. یک مخلوط ویتامین-مینرال نیز به رژیم اضافه شد. این غذاها دو بار در روز، ساعت ۰۶:۰۰ و ۱۴:۰۰، به صورت آزاد در اختیار گاوها قرار گرفت.

گاوهای دوره خشکی نزدیک به زایمان از ۲۱ روز پیش از زایمان تا زمان زایمان رژیم TMR دریافت کردند که مصرف ماده خشک متوسط آن ۱۲ کیلوگرم بود. پس از زایمان، همه گاوها به رژیم شیردهی اولیه FRESH تا ۲۱ روز پس از زایمان منتقل شدند که مصرف ماده خشک متوسط ۲۴ کیلوگرم و تولید شیر ۳۵ کیلوگرم داشتند. سپس از ۲۲ تا ۱۵۰ روز پس از زایمان، رژیم TMR I داده شد که برای گاوهای با مصرف ماده خشک ۲۸ کیلوگرم و تولید شیر ۴۰ کیلوگرم فرموله شده بود.

ترکیب و ارزش غذایی رژیم‌های دوره خشکی نزدیک به زایمان و شیردهی در جدول مکمل S1 خلاصه شده است. باقیمانده غذا (اورتس) هر روز قبل از تغذیه صبحگاهی جمع‌آوری می‌شد. در طول آزمایش، آب به صورت آزاد و از طریق آبشخورهای خودپرکن در دسترس گاوها قرار داشت.

امتیاز وضعیت بدنی

امتیاز وضعیت بدنی گاوها، بر اساس مقیاس ۱ (لاغر) تا ۵ (چاق) طبق روش ادمونسون و همکاران [75] در روز زایمان و مجدداً ۳ هفته پس از زایمان (روز ۲۱ ± ۳) ثبت شد.

سلامت و تعداد حیوانات

در طول کل دوره آزمایش، یک دامپزشک روزانه وضعیت سلامت گاوها را بررسی می‌کرد تا از سلامتی آن‌ها اطمینان حاصل شود. گاوها سه واکسیناسیون علیه روتاویروس و کروناویروس دریافت کردند که تقریباً ۶۰ و ۳۰ روز قبل از زایمان انجام شد و واکسیناسیون دیگری نیز دو هفته پس از زایمان داده شد. برای گاوهای دوره شیردهی تازه، مراقبت‌های روزانه روتین انجام می‌شد، که شامل اندازه‌گیری دمای بدن در روز ۱ و روز ۵ پس از زایمان بود. همچنین وضعیت سلامت گاوها برای شرایط مختلفی از جمله هیپوکلسمی، کتوز، دیستوشیا، باقی‌ماندن جفت، سلامت سم‌ها و ماستیت مورد بررسی قرار گرفت. از میان ۱۰۰ گاو هلشتاین-فریزیان لهستانی اولیه، شش گاو پس از زایمان و در طی ۶۰ روز اول پس از زایمان از مطالعه حذف شدند. این حذف به دلیل مشکلات/بیماری‌های سلامتی (۴ مورد) و ماستیت (۲ مورد) بود. داده‌های جمع‌آوری شده از این حیوانات تا زمان حذف‌شان در مطالعه در تحلیل‌ها وارد شدند.

داده‌های محیطی

دمای هوا (AT) و رطوبت نسبی (RH) در داخل اصطبل به صورت پیوسته و در فواصل ۱۵ دقیقه‌ای توسط داده‌نگارها (WatchDog A-Series, SpecWare 9 Basic, Spectrim Technologies Inc., Aurora, USA) ثبت می‌شد. این داده‌نگارها دارای دامنه دمایی از منفی ۴۵ تا ۸۵ درجه سانتی‌گراد با دقت ±۰.۶ درجه سانتی‌گراد و دامنه رطوبتی از ۰٪ تا ۱۰۰٪ با دقت ±۳٪ بودند. آن‌ها به طور استراتژیک در داخل ساختمان و تقریباً ۳ متر بالاتر از محلی که گاوها نگهداری می‌شدند، نصب شدند. این موقعیت‌گذاری مطابق با توصیه‌های Hut و همکاران15 و Lambertz و همکاران29 بود. برای ارزیابی شاخص گرمایی (THI)، فرمول زیر مطابق توصیه شورای ملی تحقیقات76 به کار رفت:

THI=(1.8×T+32)−[(0.55−0.0055×RH)×(1.8×T−26)]THI = (1.8 \times T + 32) – [(0.55 – 0.0055 \times RH) \times (1.8 \times T – 26)]THI=(1.8×T+32)−[(0.55−0.0055×RH)×(1.8×T−26)]

که در آن، T دمای هوا به درجه سانتی‌گراد و RH رطوبت نسبی به درصد است. در این مطالعه، گاوها بر اساس مواجهه‌شان با THI در دوره خشک شدن نزدیک به زایمان دسته‌بندی شدند. مقادیر روزانه THI در ۲۱، ۱۴ و ۷ روز قبل از زایمان محاسبه و به سه دسته تقسیم شدند: THI کمتر از ۶۸ به عنوان ناحیه راحت حرارتی، ۶۸ تا ۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (mild HS)، و بالاتر از ۷۲ به عنوان استرس گرمایی (HS) برای گاوهای شیری. این دسته‌بندی‌ها و فرمول به دلیل استفاده در مطالعات پیشین گاوهای شیری در اقلیم معتدل انتخاب شدند9,16.

عملکرد تولیدی

گاوهای شیری دو بار در روز، ساعت ۰۵:۰۰ و ۱۷:۰۰، از روز زایمان تا ۱۵۰ روز پس از زایمان (DIM) دوشیده می‌شدند و میزان شیر تولیدی (کیلوگرم) به صورت الکترونیکی ثبت می‌شد. نمونه‌های شیر (۱۵ میلی‌لیتر) به صورت ماهیانه از دوشیدن‌های صبح و عصر جمع‌آوری و در لوله‌های مخصوص با ماده نگهدارنده دی کرومات پتاسیم نگهداری شدند. نمونه‌ها توسط فدراسیون لهستانی پرورش گاو و کشاورزان شیری مورد ارزیابی قرار گرفتند. آنالیز نمونه‌های شیر شامل بررسی درصد پروتئین، اوره شیر (MU، میلی‌گرم بر میلی‌لیتر)، درصد چربی و اسیدهای چرب شیر (FAs، گرم به ازای ۱۰۰ گرم چربی) با استفاده از روش طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) بر اساس استاندارد PN-ISO 9622:2015–09 بود. این آنالیز با تجهیزات Foss Electric (Hillerod, Denmark) و دستگاه MilkoScan FT 6000 و کووت‌های الماس (Foss, Hillerod, Denmark) انجام شد. شمارش سلول‌های سوماتیک (SCC، هزار سلول بر میلی‌لیتر) با استفاده از دستگاه Foss-o-Matic FC (FOSS Electric, Hillerød, Denmark) بر اساس استاندارد PN-EN 13366-2:2008 تعیین شد. طیف جذب FTIR شامل ۱۰۶۰ فرکانس مادون قرمز (عدد موج) از ۹۲۵ تا ۵۰۰۸ بر سانتی‌متر بود که ویژگی‌های جذب نور مادون قرمز نمونه‌های شیر را نشان می‌داد. ویژگی‌های اسیدهای چرب، به صورت گرم به ازای ۱۰۰ گرم چربی، شامل چهار اسید چرب منفرد یعنی C14:0، C16:0، C18:0 و C18:1 و همچنین هشت گروه اسید چرب، شامل اسیدهای چرب اشباع (SFAs)، اسیدهای چرب غیراشباع (UFAs)، اسیدهای چرب مونواشباع (MUFAs)، اسیدهای چرب چنداشباع (PUFAs)، اسیدهای چرب ترانس غیراشباع (TRANSFAs)، اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFAs)، اسیدهای چرب زنجیره متوسط (MCFAs) و اسیدهای چرب زنجیره بلند (LCFAs) بودند. علاوه بر این، سه نسبت محاسبه شد: نسبت MCFAs به SCFAs (MCFA/SCFA)، نسبت SFAs به UFAs (SFA/UFA) و شاخص دیشناسیون C18 (DI18). شاخص DI18 مطابق فرمول ارائه شده توسط Komisarek و همکاران55 محاسبه شد که شامل نسبت C18:1 به مجموع C18:0 و C18:1 است و سپس حاصل در ۱۰۰ ضرب می‌شود.

عملکرد باروری

حدوداً از ۲۸ روز (± ۳ روز) پس از زایمان، دامپزشک به‌صورت هفتگی با استفاده از سونوگرافی ترنس‌رکتال ساختارهای تخمدان گاوها را بررسی می‌کرد. این ارزیابی با استفاده از دستگاه سونوگرافی رنگی داپلر (SSD-5500، شرکت آلوکا، ژاپن) مجهز به مبدل محدب ۷.۵ مگاهرتز (UST-995-7.5، شرکت آلوکا، ژاپن) انجام شد. دامپزشک هر تخمدان را از زوایای مختلف اسکن می‌کرد تا موقعیت ساختارها را به‌طور کامل ارزیابی نماید. تایید اولین دوره فحلی پس از زایمان بر اساس وجود جسم زرد قابل مشاهده (فولیکول غالب با قطر ≥ ۱۰ میلی‌متر) در یکی از تخمدان‌ها صورت می‌گرفت. سپس گاوها هفتگی معاینه می‌شدند تا دوره فحلی دوم تایید شود. روز اول چرخه فحلی، روزی بود که فحلی جدید تایید می‌شد؛ این روز دوره‌ای است بین ناپدید شدن فولیکول غالب ≥ ۱۰ میلی‌متر و ظهور جسم زرد جدید در همان محل. گاوهایی که علائم فحلی نشان می‌دادند، تلقیح مصنوعی (AI) می‌شدند. بارداری با سونوگرافی ترنس‌رکتال در روز ۳۰ (± ۳ روز) پس از تلقیح مصنوعی تشخیص داده می‌شد. باروری گاوهای شیری بر اساس چند شاخص ارزیابی شد، از جمله: اولین فحلی پس از زایمان (تعداد روز از زایمان تا اولین فحلی)، فاصله زایمان (تعداد روز از زایمان تا اولین تلقیح)، دوره تلقیح (روزهای بین اولین تلقیح مصنوعی تا بارداری)، تعداد تلقیح برای یک بارداری موفق، روزهای باز (تعداد روز از زایمان تا بارداری بعدی) و دوره بین دو زایمان.

نمونه‌گیری و آنالیز خون

نمونه‌های خون تقریباً ۴ ± ۰.۵ ساعت پس از تغذیه صبحگاهی، دقیقاً ۳ هفته پس از زایمان (در روز ۲۱ ± ۳) و در حین مراحل استاندارد دامپزشکی از هر گاو گرفته شد. نمونه‌ها از ورید دم با استفاده از ویال ۱۰ میلی‌لیتری مخصوص جمع‌آوری سرم (KABE، پوزنان، لهستان) استخراج شدند. پس از جمع‌آوری، ویال‌ها در دستگاه سانتریفیوژ با سرعت ۳۰۰۰ × g به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند تا سرم جدا شود و سپس سرم‌ها در دمای -۲۰ درجه سانتی‌گراد برای آنالیزهای بعدی نگهداری شدند.
سرم برای تعیین غلظت‌های انسولین، فاکتور رشد شبه انسولین نوع یک (IGF-I)، اسیدهای چرب غیر استری (NEFA)، آدیپونکتین (ApN)، لپتین (LEP)، هورمون محرک فولیکول (FSH)، هورمون لوتئینی (LH)، TNF-α، IL-1 و IL-6 با استفاده از کیت‌های ELISA مخصوص گاو (Shanghai Sunredbio Technology، چین) استفاده شد. تمامی آزمایش‌ها دو بار انجام شدند و میزان جذب نور در طول موج ۴۵۰ نانومتر توسط اسپکتروفتومتر میکروپلیت (Synergy 2, BioTek, BIOKOM, ورشو، لهستان) اندازه‌گیری گردید. مشخصات کیت‌های ELISA گاوی از شرکت Shanghai Sunredbio Technology که برای تعیین هورمون‌ها، سایتوکین‌ها و شاخص‌های متابولیک خون استفاده شدند، قبلاً گزارش شده است16.

همچنین غلظت β-هیدروکسی بوتیرات (BHB) با استفاده از کیت گاوی ساخت شرکت Pointe Scientific (ورشو، لهستان) اندازه‌گیری شد. دامنه اندازه‌گیری BHB بین 0.05 تا 6.9 میلی‌مول بر لیتر (کاتالوگ شماره H7587) بود و میزان جذب نور در طول موج ۳۴۰ نانومتر به روش رنگ‌سنجی با همان اسپکتروفتومتر میکروپلیت خوانده شد. برای اطمینان از اعتبار نتایج، کنترل کیفیت انجام شد به طوری که ضریب تغییرات بین آزمایش‌ها و درون آزمایش‌ها برای همه متغیرهای خونی کمتر یا مساوی ۵٪ نگه داشته شد.

تحلیل‌های آماری

قبل از تحلیل داده‌ها، از دستور PROC MEANS استفاده شد و سپس تمام داده‌ها با استفاده از PROC UNIVARIATE در نرم‌افزار SAS نسخه ۹.۴، برای نرمال بودن بررسی شدند. پارامترهای باروری مانند تعداد تلقیح برای بارداری (services per conception) و دوره تلقیح (AI period service) تحت تبدیل باکس-کاکس قرار گرفتند و شمارش سلول‌های سوماتیک شیر (SCC) تحت تبدیل لگاریتمی پیش از تحلیل آماری قرار گرفتند. نتایج پارامترهای باروری و SCC شیر به صورت میانگین پیش از تبدیل در جداول ارائه شده، اما معنی‌داری بین متغیرهای توضیحی پس از تبدیل گزارش شده است. متغیرهای توضیحی THI در دوره خشک نزدیک به زایمان (روزهای -21، -14 و -7) به سه دسته تقسیم شدند که برای تحلیل عملکرد تولیدی، باروری و شاخص‌های خون ایمنی-متابولیک استفاده شد.
اثر استرس گرمایی (HS) تعریف شده توسط THI در دوره خشک نزدیک به زایمان بر عملکرد تولیدی، باروری و شاخص‌های خون ایمنی-متابولیک با استفاده از دستور GLM در SAS به صورت جداگانه برای هر متغیر توضیحی (THI در روزهای -21، -14 و -7 قبل از زایمان) و بر اساس مدل‌های شرح داده شده در معادلات تعیین شد.

عملکرد تولیدی با مدل زیر تحلیل شد:

Yijklmn=μ+Hi+Lj+Bk+β1afcl+β2dlm+eijklmnY_{ijklmn} = \mu + H_i + L_j + B_k + \beta_1 \text{afcl} + \beta_2 \text{dlm} + e_{ijklmn}Yijklmn​=μ+Hi​+Lj​+Bk​+β1​afcl+β2​dlm+eijklmn​

که در آن:

• YijklmnY_{ijklmn}Yijklmn​ مقدار متغیر وابسته
• μ\muμ میانگین کلی
• HiH_iHi​ اثر ثابت مزرعه (i=1,2,3,4,5)
• LjL_jLj​ اثر ثابت تعداد زایمان گاو مادر (j=1,2)
• BkB_kBk​ متغیر توضیحی — اثر ثابت دسته THI در روزهای -21، -14 یا -7 دوره خشک نزدیک به زایمان (k=1,2,3؛ طبق جدول ۸)
• β1\beta_1β1​ و β2\beta_2β2​ ضرایب رگرسیون جزئی خطی
• afcl  سن اولین زایمان
• dlm  روز پس از زایمان (DIM)
• eijklmne_{ijklmn}eijklmn​  خطای تصادفی

شاخص‌های باروری با همان مدل اما بدون ضریب دوم رگرسیون جزئی (β2dlm\beta_2 \text{dlm}β2​dlm) تحلیل شدند. شاخص‌های خون ایمنی-متابولیک با مدل زیر تحلیل شدند:

Yijklmn=μ+Hi+Lj+Bk+β1afcl+β2dsm+eijklmnY_{ijklmn} = \mu + H_i + L_j + B_k + \beta_1 \text{afcl} + \beta_2 \text{dsm} + e_{ijklmn}Yijklmn​=μ+Hi​+Lj​+Bk​+β1​afcl+β2​dsm+eijklmn​

که در آن dsm روز نمونه‌گیری خون است و بقیه متغیرها مانند مدل قبل می‌باشند.

وقتی متغیرهای توضیحی (دسته‌بندی‌های THI در روزهای -21، -14 یا -7 دوره خشک نزدیک به زایمان) معنی‌دار بودند، مقایسه‌های فردی با استفاده از اصلاح دانکن انجام شد. معنی‌داری آماری زمانی اعلام شد که مقدار P کمتر یا مساوی ۰.۰۵ باشد، و روندها زمانی ثبت شدند که ۰.۰۵ < P ≤ ۰.۱ باشد.

• جدول 1. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در 21 روز قبل از زایش بر عملکرد شیردهی و نمره وضعیت بدنی گاوهای شیرده.
• THI − 21 روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در 21 روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
  • THI < 68 به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = 31) ،
  • 68–72 به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = 35) ،
  • THI > 72 به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = 34).
• AFC = سن اولین زایش.
• DIM = روزهای شیردهی.
• اسیدهای چرب شیر (گرم در 100 گرم چربی):
  • SFA = اسیدهای چرب اشباع شده
  • UFA = اسیدهای چرب غیراشباع
  • MUFA = اسیدهای چرب تک‌غیراشباع
  • PUFA = اسیدهای چرب چندغیراشباع
  • TRANS_FA = اسیدهای چرب ترانس غیراشباع
  • SCFA = اسیدهای چرب زنجیره کوتاه
  • MCFA = اسیدهای چرب زنجیره متوسط
  • LCFA = اسیدهای چرب زنجیره بلند
  • MCFA/SCFA = نسبت اسیدهای چرب زنجیره متوسط به زنجیره کوتاه
  • SFA/UFA = نسبت اسیدهای چرب اشباع به غیراشباع
  • DI18نسبت C18:1 به مجموع C18:0 و C18:1 ضرب در 100.
• A, B میانگین متغیر توضیحی در دسته THI در 21 روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معنی‌داری داشته‌اند (P ≤ 0.01).

• جدول ۲. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در ۱۴ روز قبل از زایش بر عملکرد شیردهی و نمره وضعیت بدنی گاوهای شیرده.
• THI − ۱۴ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در ۱۴ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).
• AFC = سن اولین زایش.
• DIM = روزهای شیردهی.
• اسیدهای چرب شیر (گرم در ۱۰۰ گرم چربی):
• SFA = اسیدهای چرب اشباع شده
• UFA = اسیدهای چرب غیراشباع
• MUFA = اسیدهای چرب تک‌غیراشباع
• PUFA = اسیدهای چرب چندغیراشباع
• TRANS_FA = اسیدهای چرب ترانس غیراشباع
• SCFA = اسیدهای چرب زنجیره کوتاه
• MCFA = اسیدهای چرب زنجیره متوسط
• LCFA = اسیدهای چرب زنجیره بلند
• MCFA/SCFA = نسبت اسیدهای چرب زنجیره متوسط به زنجیره کوتاه
• SFA/UFA = نسبت اسیدهای چرب اشباع به غیراشباع
• DI18 = نسبت C18:1 به مجموع C18:0 و C18:1 ضرب در ۱۰۰.
• a,b میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۱۴ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (05/0P ≤)
• A,B میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۱۴ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (01/0 )P ≤

• جدول ۳. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در ۷ روز قبل از زایش بر عملکرد شیردهی و نمره وضعیت بدنی گاوهای شیرده.
• THI − ۷ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در ۷ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱) ،
• ۶۸–۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).
• AFC = سن اولین زایش.
• DIM = روزهای شیردهی.
• اسیدهای چرب شیر (گرم در ۱۰۰ گرم چربی):
• SFA = اسیدهای چرب اشباع شده
• UFA = اسیدهای چرب غیراشباع
• MUFA = اسیدهای چرب تک‌غیراشباع
• PUFA = اسیدهای چرب چندغیراشباع
• TRANS_FA = اسیدهای چرب ترانس غیراشباع
• SCFA = اسیدهای چرب زنجیره کوتاه
• MCFA = اسیدهای چرب زنجیره متوسط
• LCFA = اسیدهای چرب زنجیره بلند
• MCFA/SCFA = نسبت اسیدهای چرب زنجیره متوسط به زنجیره کوتاه
• SFA/UFA = نسبت اسیدهای چرب اشباع به غیراشباع
• DI18 = نسبت C18:1 به مجموع C18:0 و C18:1 ضرب در ۱۰۰.
• a,b میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۷ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (05/0P ≤).
• A,B میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۷ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (P ≤ 0.01).

• جدول ۴. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در ۲۱ روز قبل از زایش بر شاخص‌های باروری گاوهای شیرده و شاخص‌های ایمنی‌متابولیکی خون.
• THI − ۲۱ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در ۲۱ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۵)،
• THI > ۷۲ به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۴).
• AFC = سن اولین زایش.
• BSD = روز نمونه‌گیری خون.
• a,b میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۲۱ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (05/0P ≤).

• جدول ۵. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در ۱۴ روز قبل از زایش بر شاخص‌های باروری گاوهای شیرده و شاخص‌های ایمنی‌متابولیکی خون.
• THI − ۱۴ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در ۱۴ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).
• AFC = سن اولین زایش.
• BSD = روز نمونه‌گیری خون.
• a,b میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۱۴ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (05/0P ≤).

• جدول ۶. تأثیر شاخص دما-رطوبت (THI) در ۷ روز قبل از زایش بر شاخص‌های باروری گاوهای شیرده و شاخص‌های ایمنی‌متابولیکی خون.
• THI − ۷ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه شده در ۷ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).
• AFC = سن اولین زایش.
• BSD = روز نمونه‌گیری خون.
• a,b میانگین‌های متغیرهای توضیحی در دسته‌های THI در ۷ روز قبل از زایش که در یک سطر با حروف متفاوت مشخص شده‌اند، اختلاف معناداری داشته‌اند (05/0P ≤).

• جدول ۷. ویژگی‌های کلی مزارع و گاوهای شیرده.
• AFC — سن در اولین زایش.

• جدول ۸. آمار توصیفی پارامترهای ارزیابی‌شده (متغیرهای توضیحی) در دوره خشکی نزدیک به زایش گاوهای شیرده.
• THI − ۲۱ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه‌شده در ۲۱ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به‌عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۵)،
• THI > ۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۴).
• THI − ۱۴ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه‌شده در ۱۴ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به‌عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).
• THI − ۷ روز = شاخص دما-رطوبت محاسبه‌شده در ۷ روز قبل از زایش که به سه دسته تقسیم شده است:
• THI < ۶۸ به‌عنوان منطقه راحتی حرارتی (تعداد = ۳۱)،
• ۶۸–۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی خفیف (تعداد = ۳۱)،
• THI > ۷۲ به‌عنوان استرس گرمایی برای گاوهای شیرده (تعداد = ۳۸).

References

1. Herbut, P., Angrecka, S. & Walczak, J. Environmental parameters to assessing of heat stress in dairy cattle-a review. Int. J. Biometeorol. 62(12), 2089–2097 (2018).
2. Naumann, G., Cammalleri, C., Mentaschi, L. & Feyen, L. Increased economic drought impacts in Europe with anthropogenic warming. Nat. Clim. Change 11, 485–491 (2021).
3. Hou, Y. et al. Comparing responses of dairy cows to short-term and long-term heat stress in climate-controlled chambers. J. Dairy Sci. 104(2), 2346–2356 (2021).
4. West, J. W. Effects of heat-stress on production in dairy cattle. J. Dairy Sci. 86, 2131–2144 (2003).
5. Ouellet, V., Bellavance, A. L., Fournel, S. & Charbonneau, E. Short communication: Summer on-farm environmental condition assessments in Quebec tie-stall farms and adaptation of temperature-humidity index calculated with local meteorological data. J. Dairy Sci. 102(8), 7503–7508 (2019).
6. Gauly, M. et al. Future consequences and challenges for dairy cow production systems arising from climate change in Central Europe—A review. Animal 7(5), 843–859 (2013).
7. Zimbelman, R. B. et al. A re-evaluation of the impact of temperature humidity index (THI) and black globe humidity index (BGHI) on milk production in high-producing dairy cows. Proceedings of Southwest Nutrition and Management Conference, University of Arizona, Reno, NV, USA, 158–169 (2009).
8. Fabris, T. F. et al. Effect of heat stress during early, late, and entire dry periods on dairy cattle. J. Dairy Sci. 102(6), 5647–5656 (2019).
9. Hammami, H., Bormann, J., M’Hamdi, N., Montaldo, H. H. & Gengler, N. Evaluation of heat stress effects on production traits and somatic cell score of Holsteins in a temperate environment. J. Dairy Sci. 96(3), 1844–1855 (2013).
10. Pinto, S., Hoffmann, G., Ammon, C. & Amon, T. Critical THI thresholds based on the physiological parameters of lactating dairy cows. J. Therm. Biol. 88, 102523 (2020).
11. Menta, P. R. et al. Heat stress during the transition period is associated with impaired production, reproduction, and survival in dairy cows. J. Dairy Sci. 105(5), 4474–4489 (2022).
12. Zachut, M. & Contreras, G. A. Symposium review: Mechanistic insights into adipose tissue inflammation and oxidative stress in periparturient dairy cows. J. Dairy Sci. 105(4), 3670–3686 (2022).
13. Rhoads, M. L. et al. Effects of heat stress and the plane of nutrition on lactating Holstein cows: I. Production, metabolism, and aspects of circulating somatotropin. J. Dairy Sci. 92, 1986–1997 (2009).
14. Seyed Almoosavi, S. M. M. et al. Effects of late-gestation heat stress independent of reduced feed intake on colostrum, metabolism at calving, and milk yield in early lactation of dairy cows. J. Dairy Sci. 104(2), 1744–1758 (2021).
15. Hut, P. R., Scheurwater, J., Nielen, M., van den Broek, J. & Hostens, M. M. Heat stress in a temperate climate leads to adapted sensor-based behavioral patterns of dairy cows. J. Dairy Sci. 105(8), 6909–6922 (2022).
16. Stefanska, B. et al. The effect of heat stress on performance, fertility, and adipokines involved in regulating systemic immune response during lipolysis of early lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 107(4), 2111–2128 (2024).
17. Heirbaut, S. et al. Combination of milk variables and on-farm data as an improved diagnostic tool for metabolic status evaluation in dairy cattle during the transition period. J. Dairy Sci. 107(1), 476–494 (2024).
18. Sheldon, I. M., Cronin, J. G. & Bromfield, J. J. Tolerance and innate immunity shape the development of postpartum uterine disease and the impact of endometritis in dairy cattle. Annu. Rev. Anim. Biosci. 7, 361–384 (2019).
19. Abuelo, A., Hernandez, J., Benedito, J. L. & Castillo, C. Redox biology in transition periods of dairy cattle: Role in the health of periparturient and neonatal animals. Antioxidants (Basel) 8, 20 (2019).
20. Lemal, P., May, K., Konig, S., Schroyen, M. & Gengler, N. Invited review: From heat stress to disease-immune response and candidate genes involved in cattle thermotolerance. J. Dairy Sci. 106(7), 4471–4488 (2023).
21. Negron-Perez, V. M., Fausnacht, D. W. & Rhoads, M. L. Invited review: Management strategies capable of improving the reproductive performance of heat-stressed dairy cattle. J. Dairy Sci. 102(12), 10695–10710 (2019).
22. Laporta, J. ADSA foundation scholar award: Early-life exposure to hyperthermia: Productive and physiological outcomes, costs, and opportunities. J. Dairy Sci. 104(11), 11337–11347 (2021).
23. Davidson, B. D. et al. Late-gestation heat stress abatement in dairy heifers promotes thermoregulation and improves productivity. J. Dairy Sci. 104(2), 2357–2368.
24. Davidson, B. D., Dado-Senn, B., Ouellet, V., Dahl, G. E. & Laporta, J. Effect of late-gestation heat stress in nulliparous heifers on postnatal growth, passive transfer of immunoglobulin G, and thermoregulation of their calves. JDS Commun. 2(3), 165–169 (2021).
25. Wang, J. et al. Heat stress on calves and heifers: A review. J. Anim. Sci. Biotechnol. 11, 79 (2020).
26. Coleman, D. N. et al. Rumen-protected methionine during heat stress alters mTOR, insulin signaling, and 1-carbon metabolism protein abundance in the liver, and whole-blood transculturation pathway genes in Holstein cows. J. Dairy Sci. 105(9), 7787–7804 (2022).
27. Danesh Mesgaran, M. et al. Rumen-protected zinc-methionine dietary inclusion alters dairy cow performances, and oxidative and inflammatory status under long-term environmental heat stress. Front. Vet. Sci. 9, 935–939 (2022).
28. Grinter, L. N., Mazon, G. & Costa, J. H. C. Voluntary heat stress abatement system for dairy cows: Does it mitigate the effects of heat stress on physiology and behavior?. J. Dairy Sci. 106(1), 519–533 (2023).
29. Lambertz, C., Sanker, C. & Gauly, M. Climatic effects on milk production traits and somatic cell score in lactating Holstein-Friesian cows in different housing systems. J. Dairy Sci. 97(1), 319–329 (2014).
30. Fabris, T. F. et al. Effect of nutritional immunomodulation and heat stress during the dry period on subsequent performance of cows. J. Dairy Sci. 100(8), 6733–6742 (2017).
31. Skibiel, A. L. et al. Carry-over effects of dry period heat stress on the mammary gland proteome and phosphoproteome in the subsequent lactation of dairy cows. Sci. Rep. 12(1), 6637 (2022).
32. Bohmanova, J., Misztal, I. & Cole, J. B. Temperature-humidity indices as indicators of milk production losses due to heat stress. J. Dairy Sci. 90(4), 1947–1956 (2007).
33. Gomes, C. G. et al. Effects of evaporative cooling prepartum and vitamin E supplementation on performance of Holstein cows during summer in Florida. J. Dairy Sci. 96, 242 (2013).
34. Tao, S. et al. Impact of heat stress on lactational performance of dairy cows. Theriogenology 150, 437–444 (2020).
35. Tao, S. et al. Effect of heat stress during the dry period on mammary gland development. J. Dairy Sci. 94(12), 5976–5986 (2011).
36. Dado-Senn, B., Skibiel, A. L., Fabris, T. F., Dahl, G. E. & Laporta, J. Dry period heat stress induces microstructural changes in the lactating mammary gland. PLoS One 14(9), e0222120 (2019).
37. Baumgard, L. H. & Rhoads, R. P. Jr. Effects of heat stress on postabsorptive metabolism and energetics. Annu. Rev. Anim. Biosci. 1, 311–337 (2013).
38. Rhoads, M. L. et al. Effects of heat stress and nutrition on lactating Holstein cows: II. Aspects of hepatic growth hormone responsiveness. J. Dairy Sci. 93(1), 170–179 (2010).
39. Becker, C. A., Collier, R. J. & Stone, A. E. Invited review: Physiological and behavioral effects of heat stress in dairy cows. J. Dairy Sci. 103(8), 6751–6770 (2020).
40. Summer, A., Lora, I., Formaggioni, P. & Gottardo, F. Impact of heat stress on milk and meat production. Anim. Front. 9(1), 39–46 (2019).
41. Gao, S. T. et al. The effects of heat stress on protein metabolism in lactating Holstein cows. J. Dairy Sci. 100(6), 5040–5049 (2017).
42. Tao, S. & Dahl, G. E. Invited review: heat stress effects during late gestation on dry cows and their calves. J. Dairy Sci. 96(7), 4079–4093 (2013).
43. Bernabucci, U. et al. Metabolic and hormonal acclimation to heat stress in domesticated ruminants. Animal 4(7), 1167–1183 (2010).
44. Stefanska, B. et al. The effect of body condition score on the biochemical blood indices and reproductive performance of dairy cows. Ann. Anim. Sci. 16, 129–143 (2016).
45. de Amaral, B. C. et al. Heat-stress abatement during the dry period: does cooling improve the transition into lactation?. J. Dairy Sci. 92(12), 5988–5999 (2009).
46. Rico, D. E. & Razzaghi, A. Animal board invited review: The contribution of adipose stores to milk fat: Implications on optimal nutritional strategies to increase milk fat synthesis in dairy cows. Animal 17(4), 100735 (2023).
47. Bell, A. W. Regulation of organic nutrient metabolism during transition from late pregnancy to early lactation. J. Anim. Sci. 73(9), 2804–2819 (1995).
48. Miller, P. S., Reis, B. L., Calvert, C. C., DePeters, E. J. & Baldwin, R. L. Patterns of nutrient uptake by the mammary glands of lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 74(11), 3791–3799 (1991).
49. Rukkwamsuk, T., Geelen, M. J., Kruip, T. A. & Wensing, T. Interrelation of fatty acid composition in adipose tissue, serum, and liver of dairy cows during the development of fatty liver postpartum. J. Dairy Sci. 83(1), 52–59 (2000).
50. Pullen, D. L., Palmquist, D. L. & Emery, R. S. Effect on days of lactation and methionine hydroxy analog on the incorporation of plasma fatty acids into plasma triglycerides. J. Dairy Sci. 72(1), 49–58 (1989).
51. Mann, S. et al. Dry period plane of energy: Effects on feed intake, energy balance, milk production, and composition in transition dairy cows. J. Dairy Sci. 98(5), 3366–3382 (2015).
52. Mann, S., Nydam, D. V., Lock, A. L., Overton, T. R. & McArt, J. A. A. Short communication: Association of milk fatty acids with early lactation hyperketonemia and elevated concentration of non-esterified fatty acids. J. Dairy Sci. 99(7), 5851–5857 (2016).
53. Nielsen, M. O. & Jakobsen, K. Changes in mammary uptake of free fatty acids, triglyceride, cholesterol, and phospholipid in relation to milk synthesis during lactation in goats. Comp. Biochem. Physiol. Part A Mol. Integr. Physiol. 109(4), 857–867 (1994).
54. Hammami, H. et al. Genetic analysis of heat stress effects on yield traits, udder health, and fatty acids of Walloon Holstein cows. J. Dairy Sci. 98(7), 4956–4968 (2015).
55. Komisarek, J., Stefanska, B. & Nowak, W. The effect of ruminal fluid pH on milk fatty acids composition in cattle. Ann. Anim. Sci. 22(2), 625–631 (2022).
56. Bertocchi, L. et al. Seasonal variations in the composition of Holstein cow’s milk and temperature-humidity index relationship. Animal. 8(4), 667–674 (2014).
57. Tao, S. et al. Symposium review: The influences of heat stress on bovine mammary gland function. J. Dairy Sci. 101(6), 5642–5654 (2018).
58. Das, R. et al. Impact of heat stress on health and performance of dairy animals: A review. Vet. World. 9(3), 260–268 (2016).
59. Dash, S. et al. Effect of heat stress on reproductive performances of dairy cattle and buffaloes: A review. Vet. World. 9(3), 235–244 (2016).
60. Roth, Z. Influence of heat stress on reproduction in dairy cows—Physiological and practical aspects. J. Anim. Sci. 98, 80–87 (2020).
61. de Torres-Júnior, J. R. et al. Effect of maternal heat stress on follicular growth and oocyte competence in Bos indicus cattle. Theriogenology 69, 155–166 (2008).
62. Chawicha, T. G. & Mummed, Y. Y. An overview of how heat stress impacts dairy cattle fertility. Multidiscip. Rev. 5(3), e2022014 (2022).
63. Silva, J. R., van den Hurk, R. & Figueiredo, J. R. Ovarian follicle development in vitro and oocyte competence: Advance and challenges for farm animals. Domest. Anim. Endocrinol. 55, 123–135 (2016).
64. Roth, Z., Meidan, R., Shaham-Albalancy, A., Braw-Tal, R. & Wolfenson, D. Delayed effect of heat stress on steroid production in medium-sized and preovulatory bovine follicles. Reproduction 121(5), 745–751 (2001).
65. Morton, J. M., Tranter, W. P., Mayer, D. G. & Jonsson, N. N. Effects of environmental heat on conception rates in lactating dairy cows: Critical periods of exposure. J. Dairy Sci. 90(5), 2271–2278 (2007).
66. Schuller, L. K., Burfeind, O. & Heuwieser, W. Impact of heat stress on conception rate of dairy cows in the moderate climate considering different temperature-humidity index thresholds, periods relative to breeding, and heat load indices. Theriogenology 81(8), 1050–1057 (2014).
67. Collier, R. J., Dahl, G. E. & VanBaale, M. J. Major advances associated with environmental effects on dairy cattle. J. Dairy Sci. 89(4), 1244–1253 (2006).
68. Lee, J. I. & Kim, I. H. Pregnancy loss in dairy cows: The contributing factors, the effects on reproductive performance and the economic impact. J. Vet. Sci. 8(3), 283–288 (2007).
69. Bagath, M. et al. The impact of heat stress on the immune system in dairy cattle: A review. Res. Vet. Sci. 126, 94–102 (2019).
70. Evans, S. S., Repasky, E. A. & Fisher, D. T. Fever and the thermal regulation of immunity: The immune system feels the heat. Nat. Rev. Immunol. 15(6), 335–349 (2015).
71. Chen, S. et al. Exposure to a heat-stress environment affects the physiology, circulation levels of cytokines, and microbiome in dairy cows. Sci. Rep. 8(1), 14606 (2018).
72. Trevisi, E., Amadori, M., Cogrossi, S., Razzuoli, E. & Bertoni, G. Metabolic stress and inflammatory response in high-yielding, periparturient dairy cows. Res. Vet. Sci. 93(2), 695–704 (2012).
73. Bailey, T., Sheets, J., McClary, D., Smith, S., & Bridges, A. Heat abatement. Elanco Dairy Business Unit. https:// assets. ctfas sets. net. (2016).
74. National Research Council (NRC). Nutrient requirements of dairy cattle. 7th revised edition. Natl. Acad. Sci., Washington, DC, USA. (2001).
75. Edmonson, A. J., Lean, I. J., Weave, L. D., Farvel, T. & Webster, G. A body condition scoring chart for Holstein dairy cows. J. Dairy Sci. 72, 68–78 (1989).
76. National Research Council (NRC). A Guide to Environmental Research on Animals. Natl. Acad. Sci., Washington, DC. (1971).
77. SAS Institute. Statistical Analysis Software User’s Guide. 9.4. version. SAS Institute Inc., Cary, NC. (2014).
78. European Commission Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Off J Eur Comm of 10 October 2010 L 276/33 (2010).