تأثير الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة على الأداء والخصوبة ومؤشرات الدم المناعية الأيضية للأبقار الحلوب

تأثير الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف القريب على الأداء والخصوبة ومؤشرات الدم المناعية الأيضية للأبقار الحلوب: دراسة أترابية مستقبلية

باربرا ستيفانسكا ١، إيوا بروشِنسكا-أوزمالِك ٢، فيرل فيفز ٣، سيزاري بوروين ٤، فلودزيميرز نوفاك ٥

هدفت هذه الدراسة إلى التحقق من تأثير الإجهاد الحراري (مؤشر درجة الحرارة والرطوبة) خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة على الأداء الإنتاجي والخصوبة ومؤشرات الدم المناعية الأيضية للأبقار الحلوب في موسم الرضاعة التالي.

ارتبط أداء الرضاعة بارتفاع قيم مؤشر درجة الحرارة والرطوبة في الأيام ٢١ و١٤ و٧ قبل الولادة، مما أدى إلى انخفاض في إنتاج الحليب بنحو ٢.٣٠ و٢.٦٠ و٢.٩٠ كجم على التوالي.

ارتبط مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة بمؤشرات إنجابية سلبية، مثل تأخر أول شبق بعد الولادة، وزيادة فترة التداخل بحوالي 32 يومًا، وزيادة عدد عمليات التلقيح لكل حمل بمقدار 1.00، وزيادة فترة خدمة التلقيح الاصطناعي، وأيام التلقيح المفتوحة، وفترة التداخل بحوالي 20 و52 و52 يومًا، على التوالي.

أظهرت النتائج أن مؤشرات المناعة الأيضية في الدم ارتبطت بزيادة قيم مؤشر THI في فترة الجفاف القريبة من الولادة. كما أظهرت نتائج هذه الدراسة أن تعرض الأبقار الحلوب للإجهاد الحراري في فترة الجفاف القريبة من الولادة له عواقب سلبية على الأداء والخصوبة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم في فترة الرضاعة التالية.

لذلك، يُوصى بأن تبدأ التغييرات في إدارة القطيع والتغيرات في مناخ الحظيرة في نهاية فترة الجفاف للحد من الآثار السلبية للإجهاد الحراري.

يُشكل الاحتباس الحراري تهديدًا كبيرًا، ليس فقط لصحة الإنسان في جميع أنحاء العالم، بل أيضًا لإنتاج الثروة الحيوانية. وقد أظهرت تقارير مراكز الأبحاث الدولية والحكومية باستمرار اتجاهًا منتظمًا نحو ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض. وإذا استمر تغير المناخ دون رادع، فمن المتوقع أن ترتفع درجات الحرارة بما يصل إلى 4 درجات مئوية بحلول عام 2100. ويمثل هذا تحديًا كبيرًا لمربي الماشية، إذ تتسم الأبقار الحلوب بحساسية شديدة للتغيرات في الظروف البيئية، بما في ذلك ارتفاع درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية. وتعود هذه الحساسية إلى ارتفاع إنتاجها الحراري الأيضي المرتبط بتخمر الكرش واستقلاب العناصر الغذائية في الكبد. ويؤدي الجمع بين زيادة إنتاج الحرارة الأيضية وتغير المناخ إلى الإجهاد الحراري، وهي حالة فسيولوجية يتجاوز فيها الحمل الحراري الإجمالي، بما في ذلك الحرارة البيئية وإنتاج الحرارة الداخلية، قدرة الجسم على تبديد الحرارة. وتُقلل هذه الحالة من الراحة الحرارية للأبقار. فعندما تتجاوز درجة حرارة الهواء المرتفعة الحرجة والرطوبة النسبية حدًا معينًا، تفشل آليات الأبقار التكيفية في تبديد الحرارة الزائدة المُنتجة بفعالية. لتقييم الإجهاد الحراري (HS) بدقة أكبر، طُوّرت مؤشرات مناخية حيوية، مثل مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI)، تأخذ في الاعتبار درجة حرارة الهواء (AT) والرطوبة النسبية (RH). اقترح مؤلفون مختلفون قيمًا عتبة مختلفة لمؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI)، تتراوح عادةً بين 68 و74 وحدة⁶، وذلك حسب المنطقة المناخية. تُستخدم قيمة 68 لمؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) بشكل متكرر كمؤشر للإجهاد الحراري في الأبقار المرضعة⁷ والأبقار الجافة⁸ في المناطق المناخية المعتدلة⁹،¹⁰. حُصل على هذه العتبة من سلسلة من ثماني دراسات، انخفض فيها إنتاج الحليب لدى 100 بقرة هولشتاين عالية الإنتاج لكل 24 ساعة، بمؤشر درجة حرارة ورطوبة يومي قدره 68، بمقدار 2.2 كجم/يوم. في حين أن الآليات البيولوجية الكامنة وراء الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف النهائي لا تزال غير مفهومة جيدًا¹¹¹²،¹²، يُعتقد أن هذه التغيرات الأيضية تفسر ما يقرب من 50٪ من الانخفاض الملحوظ في إنتاج الحليب¹³، بالإضافة إلى زيادة عدد أيام فتح الحظائر وتواتر التلقيح في فترة الرضاعة اللاحقة¹⁴. لذلك، فإن التنبؤ الدقيق بالإجهاد الحراري وتحديد الفترات ذات التأثير السلبي الأكبر أمران حاسمان للحفاظ على رفاهية وأداء وخصوبة الأبقار الحلوب. ويزداد هذا الأمر أهمية نظرًا للزيادة المتوقعة في تواتر أيام درجات الحرارة المرتفعة بسبب تغير المناخ والحساسية العالية للأبقار الحلوب للإجهاد الحراري¹⁵.

حاليًا، توجد بيانات علمية محدودة حول الآثار المتبقية للإجهاد الحراري، كما تم تقييمها باستخدام مقياس THI، لا سيما في أوروبا الشرقية المعتدلة خلال فترة الانتقال الحرجة، حيث تُعد صناعة الألبان جزءًا مهمًا من إنتاج الثروة الحيوانية¹⁶. قد يكون الانتقال من مرحلة عدم الإرضاع إلى مرحلة الإرضاع فترةً صعبةً للأبقار المُرضعة، ويرتبط بتغيرات فسيولوجية كبيرة بسبب توازن الطاقة السلبي (NEB) وزيادة الخلل المناعي.¹⁷ لهذه التغيرات آثارٌ سلبية على صحة الأبقار وإنتاجها للحليب وأدائها التناسلي. يُلاحظ الالتهاب في جميع الأبقار تقريبًا عند الولادة، وغالبًا ما يكون ناتجًا عن إعادة تشكيل الأنسجة والالتهابات البكتيرية.¹⁸ يؤثر الخلل في الوظيفة الالتهابية على الحالة الأيضية للأبقار المُرضعة، مع زيادة تحلل الدهون وارتفاع مستويات الأحماض الدهنية الحرة غير المُسترة (NEFA).¹⁹

يُسبب الإجهاد الحراري أيضًا ضعفًا في استقلاب العناصر الغذائية في الكبد، على غرار ما يُلاحظ خلال فترة الانتقال وفي ظل ظروف توازن الطاقة السلبي. يدرس الباحثون حاليًا المؤشرات الحيوية التي يُمكن أن تُوضح الآليات البيولوجية التي تربط الإجهاد الحراري وتوازن الطاقة السلبي بمناعة الأبقار المُرضعة خلال فترة ما بعد الولادة. قد تؤثر هذه الآليات على الأداء والخصوبة أثناء الإرضاع¹². على الرغم من أن مؤشر THI يُعدّ أداة قيّمة لتقييم الإجهاد الحراري، إلا أنه لا يأخذ في الاعتبار التباين الفردي. يمكن دراسة المؤشرات المناعية مثل الإنترلوكين 1 (IL-1) والإنترلوكين 6 (IL-6) وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α) كمؤشرات تكميلية محتملة لتأكيد حالة الإجهاد الحراري لدى الحيوانات²⁰.

لذلك، من المهم دراسة التغيرات الفسيولوجية خلال فترة الجفاف المحيطة بالولادة في ظل ظروف الإجهاد الحراري، إذ قد تؤثر على الحالة المناعية الأيضية للأبقار المرضعة في فترة الرضاعة اللاحقة. إن فهم آثار الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف المحيطة بالولادة قد يكون مفيدًا جدًا في اتخاذ قرارات إدارية مدروسة في هذه المرحلة الحرجة. يمكن أن يكون تطبيق تدخلات مثل التظليل لمنع أشعة الشمس المباشرة، واستخدام رذاذ الماء لزيادة فقدان الحرارة التوصيلية، وتحسين التهوية لتسهيل التبريد التبخيري مفيدًا في الحد من عواقب الإجهاد الحراري، وبالتالي تحسين إنتاج الحليب، والأداء التناسلي، والحالة المناعية-الأيضية للأبقار المرضعة في الرضاعة التالية.

في هذه الدراسة، افترضنا أن الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف قرب الولادة يرتبط بانخفاض الأداء الإنتاجي، والخصوبة، وتغيرات في مؤشرات الدم المناعية-الأيضية للأبقار المرضعة في الرضاعة التالية. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم ما إذا كان الإجهاد الحراري، كما تم تحديده بواسطة مؤشر THI خلال فترة الجفاف قرب الولادة، له تأثير على الأداء الإنتاجي، والخصوبة، ومؤشرات الدم المناعية-الأيضية للأبقار المرضعة في الرضاعة التالية.

النتائج: أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم

في هذه الدراسة، مع زيادة مؤشر THI في الأيام −21 و−14 و−7 قبل الولادة، انخفض إنتاج الحليب بحوالي 2.30 و2.60 و2.90 كجم على التوالي (الجداول 1 و2 و3). في المقابل، أدى انخفاض مؤشر THI في اليوم −21 قبل الولادة إلى زيادة دهن وبروتين الحليب (P ≤ 0.01). ومع ذلك، ارتبطت زيادة قيم مؤشر THI في اليومين −14 و−7 قبل الولادة بأعلى نسبة دهن في الحليب (P ≤ 0.01). ارتبطت زيادة قيم مؤشر THI في جميع الأيام التي حُلّلت خلال فترة الجفاف قرب الولادة بزيادة الخلايا الجسدية في الحليب (P ≤ 0.01). لم تُلاحظ أي علاقة ذات دلالة إحصائية بين قيم مؤشر THI خلال فترة الجفاف قرب الولادة وتركيز نيتروجين اليوريا في الحليب (MU).

على وجه التحديد، أظهرت الأبقار المرضعة المعرضة للإجهاد الحراري (THI > 72) في اليومين -14 و-7 قبل الولادة انخفاضًا في محتوى حمض الميريستيك (P ≤ 0.05)، بالإضافة إلى الأحماض الدهنية المشبعة، والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (P ≤ 0.01). في المقابل، ارتبطت زيادة THI في نفس الأيام التي حُلّلت خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة بزيادة في محتوى الأحماض الدهنية غير المشبعة والأحماض الدهنية طويلة السلسلة (P ≤ 0.01). ومع ذلك، لم تُلاحظ أي علاقة ذات دلالة إحصائية بين THI في اليوم -21 قبل الولادة ومستوى الأحماض الدهنية في الحليب. كذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط يُذكر بين قيم مؤشر حالة الجسم (THI) في اليومين -14 و-7 قبل الولادة، وأحماض دهنية محددة مثل حمض البالمتيك، وحمض الستياريك، وحمض الأوليك، ومجموعاتها مثل الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة (MUFA)، والأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFA)، والأحماض الدهنية المتحولة، ونسبها مثل MCFA/SCFA، وSFA/UFA، وDI18.

ارتبطت قيم مؤشر حالة الجسم (THI) في اليومين -14 و-7 قبل الولادة بانخفاض خطي في درجة حالة الجسم (BCS) في يوم الولادة و21 يومًا بعد الولادة (P ≤ 0.01).

الخصوبة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم

يبدو أن الإجهاد الحراري (HS) خلال فترة الجفاف قرب الولادة يرتبط بكل من المعايير التناسلية ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم لدى الأبقار المرضعة (الجداول 4، 5، 6). ارتبطت زيادة مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة بتأخير ظهور أول شبق بعد الولادة وزيادة الفاصل الزمني بين الولادات (P ≤ 0.05)، حيث زاد كل من هذه المعايير بحوالي 32 يومًا. بالإضافة إلى ذلك، ارتبطت زيادة مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة أيضًا بانخفاض في مؤشرات الخصوبة (P ≤ 0.05)، بما في ذلك زيادة في عدد عمليات التلقيح لكل حمل بحوالي 1.00، وزيادة في فترة خدمة التلقيح الاصطناعي (AI)، وعدد أيام التلقيح المفتوحة، والفاصل الزمني بين الولادات بحوالي 20 و52 و52 يومًا، على التوالي. ومع ذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط ذي دلالة إحصائية بين مؤشر THI في اليومين 21 و14 قبل الولادة في فترة الجفاف القريبة من الولادة والأداء التناسلي.

ارتبطت مؤشرات المناعة الأيضية في الدم بالمعايير المقيّمة، بما في ذلك مؤشر THI في فترة الجفاف القريبة من الولادة. ارتبطت زيادة قيم THI في الأيام -21 و-14 و-7 قبل الولادة بزيادة تركيزات الأحماض الدهنية الحرة وTNF-α (السيتوكينات المؤيدة للالتهابات) (P ≤ 0.05). كما ارتبطت زيادة THI في اليوم -7 قبل الولادة بزيادة تركيزات الأنسولين وFSH والعلامات الكيميائية الحيوية في الدم المتعلقة بالاستجابة المناعية مثل (إنترلوكين-1) IL-1 و(إنترلوكين-6) IL-6. في المقابل، ارتبطت بانخفاض تركيزات IGF-I وLH (P ≤ 0.05). ومع ذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط ذي دلالة إحصائية بين قيم THI في اليومين -21 و-14 قبل الولادة وتركيزات جميع العلامات المناعية الأيضية في الدم التي تم تحليلها، باستثناء NEFA وTNF-α.

مناقشة

لتغير المناخ تأثير مباشر ومقلق على أداء الثروة الحيوانية ورفاهيتها. يساهم ارتفاع درجة الحرارة وعوامل بيئية أخرى، مثل الرطوبة النسبية، في حدوث الإجهاد الحراري (HS) لدى الماشية، والذي يُعد من أهم المشاكل عالميًا [6]. هناك أدلة قوية على أن الإجهاد الحراري يمكن أن يُخلف آثارًا سلبية على القطعان المُحلَّبة. ومع ذلك، ركزت معظم الدراسات المنشورة في هذا المجال بشكل رئيسي على آثاره على الأبقار المُحلَّبة [21] والعجول والأبقار الصغيرة [22-25]. كما تم البحث في فعالية إضافات الأعلاف في الحد من الآثار السلبية للإجهاد الحراري [26، 27] وتغييرات إدارة المزرعة، بما في ذلك استخدام أنظمة التبريد مثل التهوية المُشتركة ورش المياه، وخاصةً أثناء فترة الرضاعة [28]. علاوة على ذلك، لا تتوفر بيانات علمية كافية حول الآثار المتبقية لحدوث الإجهاد الحراري، والتي يُحددها مؤشر درجة الحرارة الحرارية (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة، وهي فترة حرجة للأبقار الحلوب عالية الغلة في مرحلة الانتقال، على أداء الإنتاج والخصوبة والحالة المناعية الأيضية خلال فترة الرضاعة اللاحقة. تقدم هذه الدراسة بيانات من دراسة مستقبلية، ويشبه نموذج حدوث الإجهاد الحراري المستخدم الدراسات السابقة [15، 16، 29]. جمعت هذه الدراسات، مثل دراستنا، بيانات خلال موسم صيفي واحد، وحُفظت الأبقار في ظروف مماثلة وتعرضت لنفس فترة الإضاءة. لذلك، يُرجَّح أن تكون الارتباطات الملحوظة في الأداء والمتغيرات الأخرى قد تأثرت بشكل رئيسي بتحديات الحرارة. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن دراستنا أُجريت كدراسة جماعية مستقبلية في خمس مزارع ألبان تجارية. ونظرًا لطبيعة الدراسات الميدانية، لم يكن من الممكن قياس معايير فردية مثل استهلاك المادة الجافة (DMI) ووزن الجسم وتغيراتها. ربما أثر هذا القيد على النتائج وحجب بعض الآثار. بالإضافة إلى ذلك، أُجريت عينة دم مرة واحدة فقط، بعد 3 أسابيع من الولادة، خلال الأنشطة البيطرية الروتينية، وهو قيد آخر لدراستنا. ومع ذلك، تُمثل الارتباطات الملحوظة في التغيرات الفسيولوجية دراسة رصدية قيّمة، وتوفر أساسًا لمزيد من الأبحاث في ظل ظروف مُتحكم فيها. هذا مهم بشكل خاص في ضوء الحاجة إلى توضيح الآليات التكيفية التي تربط الإجهاد الحراري وحدوث توازن الطاقة السلبي (NEB) بالاستجابة المناعية للأبقار المرضعة، وخاصة خلال فترة الانتقال التي لا تزال غير مفهومة نسبيًا.

الأبقار الجافة معرضة للإجهاد الحراري ليس فقط أثناء الرضاعة ولكن أيضًا خلال فترة الجفاف التي تسبقها. وقد تبين أن الأبقار المعرضة للإجهاد الحراري (HS) خلال فترة الجفاف قد تغيرت في عملية التمثيل الغذائي بعد الامتصاص، وتنتج حليبًا أقل بكثير في فترة الرضاعة اللاحقة، مع انخفاضات مُبلغ عنها في إنتاج الحليب تتراوح بين 3 و7.5 كجم/يوم [8،30،31]. ومع ذلك، وعلى حد علمنا، ركزت دراسات قليلة بشكل مباشر على توقيت الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة وتأثيره على أداء الرضاعة اللاحق. تشير نتائجنا إلى أن الحالة الحرارية للأبقار الجافة لها آثار دائمة على أدائها في فترة الرضاعة اللاحقة. وعلى وجه التحديد، ارتبط أداء الرضاعة للأبقار المرضعة بارتفاع قيم مؤشر درجة الحرارة الحرارية (THI) خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة. أنتجت الأبقار المعرضة للإجهاد الحراري (THI > 72) في الأيام -21، -14، و-7 قبل الولادة حليبًا أقل بحوالي 2.30، 2.60، و2.90 كجم على التوالي. علاوة على ذلك، ارتبط ارتفاع THI في الأيام السبعة التي سبقت الولادة بانخفاض تركيزات IGF-I.

أظهر مينتا وآخرون [11] أيضًا أن الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف بالقرب من الولادة كان مرتبطًا بانخفاض إنتاج الحليب في فترة الرضاعة التالية، مع انخفاض إنتاج الحليب بمقدار 1.70 و2.40 كجم / يوم للأبقار البكر والمتعددة الولادات، على التوالي. كما أبلغ بوهمانوفا وآخرون [32] عن انخفاض قدره 0.39 كجم في إنتاج الحليب لكل وحدة زيادة في مؤشر كتلة الجسم في المناطق المعتدلة. وعلى العكس من ذلك، أظهر جوميز وآخرون [33] أن استخدام نظام تبريد نشط فقط خلال فترة الجفاف بالقرب من الولادة زاد من إنتاج الحليب بمقدار 1.40 كجم / يوم حتى 60 يومًا بعد الولادة.

ومع ذلك، لا تزال الآليات الخلوية والجزيئية المسؤولة عن انخفاض وظيفة الثدي الناتجة عن الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف بالقرب من الولادة غير مفهومة جيدًا [8]. تمر الغدة الثديية بمرحلتين من إعادة البناء خلال فترة الجفاف: ترتبط المرحلة الأولى بموت الخلايا الظهارية الثديية المكثف، بينما تتميز المرحلة الثانية، الأقرب إلى الولادة، بتكاثر الخلايا وإعادة بنائها المكثف. تُعد هذه العمليات أساسية لإنتاج الحليب في فترة الرضاعة اللاحقة [34]. يؤثر نشاط وعدد الخلايا الظهارية الثديية بشكل مباشر على قدرة تخليق الحليب، ويلعب التوازن بين موت الخلايا وتكاثر الخلايا دورًا رئيسيًا طوال فترة الرضاعة. يؤثر الإجهاد الحراري سلبًا على كلتا العمليتين المتعلقتين بالبنية المجهرية لأنسجة الغدة الثديية. خلال فترة الجفاف الأقرب إلى الولادة، يقلل الإجهاد الحراري من احتمالية تكاثر الخلايا وإعادة بنائها [35]. علاوة على ذلك، في فترة الرضاعة اللاحقة، يمكن أن يؤدي الإجهاد الحراري إلى انخفاض في عدد بصيلات الغدة الثديية، التي تحيط بها مساحات أكبر من النسيج الضام السترومي، مما يؤثر سلبًا على إنتاج الحليب [36]. من ناحية أخرى، يُعدّ عامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF-I)، أحد أقوى الهرمونات المُدرّة للحليب التي يُنتجها الكبد تحت سيطرة هرمون النمو، مسؤولاً عن وظائف الغدد الثديية وزيادة إنتاج الحليب [37]. وقد أظهرت دراسات سابقة، مشابهة لنتائجنا، أن تركيزات عامل النمو الشبيه بالأنسولين في مجرى الدم تنخفض بشكل معتدل أثناء الإجهاد الحراري. ويُعزى هذا الانخفاض إلى انخفاض استجابة الكبد لهرمون النمو أثناء الإجهاد الحراري [38]. في دراستنا، ارتبط ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (THI) عن 72 في اليوم الحادي والعشرين قبل الولادة بانخفاض نسب الدهون والبروتين في الحليب.

لا تزال الآليات المسؤولة عن انخفاض محتوى بروتين ودهون الحليب بسبب الإجهاد الحراري (HS) غير معروفة إلى حد كبير، ولكن من المرجح أن العديد من الأنظمة البيولوجية متورطة [39]. تشير بعض الدراسات إلى أن الإجهاد الحراري له تأثير مباشر على انخفاض محتوى بروتين الحليب، وأن هذا الانخفاض لا يرجع إلى انخفاض في تخليق البروتين في الضرع أو انخفاض في تناول العلف [40]. تشير دراسات أخرى إلى أن الأبقار التي تعاني من الإجهاد الحراري قد تعاني من انخفاض في تركيزات الجلوكوز والأحماض الدهنية. قد يؤدي هذا إلى زيادة في استخدام الأحماض الأمينية الجهازية، وربما يحد من إمداد الأحماض الأمينية اللازمة لتخليق بروتين ودهون الحليب في الغدة الثديية [41].

في دراستنا، ارتبطت زيادة مؤشر حالة الجسم (THI) فوق 72 خلال فترة الجفاف قرب الولادة بانخفاض خطي في درجة حالة الجسم (BCS) في يوم الولادة و21 يومًا بعد الولادة، كما لوحظت أيضًا ارتفاع في تركيزات الأحماض الدهنية غير المشبعة (NEFA) في الدم. بالإضافة إلى ذلك، ارتبط تركيب دهن الحليب والأحماض الدهنية في الحليب بمستويات مؤشر حالة الجسم (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة، وخاصةً في اليومين 14 و7 قبل الولادة. شملت هذه الارتباطات زيادة محتوى دهن الحليب وتركيزات الأحماض الدهنية غير المشبعة (UFA) والأحماض الدهنية طويلة السلسلة (LCFA) وانخفاض مستويات الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) والأحماض الدهنية المشبعة (SFA) والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (MCFA). كما ارتبطت زيادة مؤشر كتلة الجسم (THI) خلال الأيام السبعة التي تسبق الولادة بزيادة تركيزات الأنسولين في الدم.

للحالة الحرارية للأبقار خلال فترة الجفاف آثار دائمة كبيرة على الاستجابات الأيضية في بداية الرضاعة [42]. قد يُحدث ارتفاع درجة حرارة الأبقار خلال فترة الجفاف قرب الولادة تغيرات مماثلة لتلك التي لوحظت خلال توازن الطاقة السلبي (NEB) خلال فترة الانتقال [43،44]. يُسبب ارتفاع درجة حرارة الأبقار انخفاضًا في وزن الجسم وحالة توازن الطاقة السلبية بعد الولادة، والذي قد يكون مرتبطًا بزيادة استهلاك الطاقة بسبب التعرض لارتفاع درجة حرارة الأبقار وانخفاض فسيولوجي في تناول المادة الجافة قرب الولادة [8،30،35].

قد تُصاب الأبقار المرضعة المُجهدة حرارياً خلال فترة الجفاف قرب الولادة بمتلازمة نقص تنسج الأنسجة الدهنية (NEB) بعد الولادة، وهو ما يرتبط بزيادة تكسير الأنسجة الدهنية، وزيادة الأحماض الدهنية غير المشبعة المتداولة، واستجابة أكبر للأنسولين في الأنسجة الطرفية نتيجةً لزيادة مقاومة الأنسولين الجهازية بعد الولادة مقارنةً بالأبقار الجافة في درجات الحرارة العادية [42]. تعكس هذه التغيرات في ملف نواتج الأيض في الدم انخفاضاً في BCS [45]، وزيادة نشاط تكسير الأنسجة الدهنية، وزيادة الاحتياجات الغذائية لتخليق الحليب، وزيادة محتوى دهن الحليب في الأبقار المُجهدة حرارياً [46].

قد يتم تخليق دهن الحليب من ركائز أيضية تُمتص من الدم أو تُصنع حديثاً في الغدة الثديية [47]. في بداية الرضاعة، يُستخدم حوالي 40% من الأحماض الدهنية غير المشبعة كمصدر للأحماض الدهنية في الدهون الثلاثية في الحليب [48]. لذلك، يمكن أن يكون للتغيرات في تكسير الأنسجة الدهنية تأثير كبير على تخليق دهن الحليب. ميلر وآخرون. [49] وجد أن ما يقرب من 56٪ من التباين في امتصاص NEFA بواسطة الغدة الثديية تم تفسيره من خلال تركيزها في الدم الشرياني. تفسر هذه الملاحظة سبب زيادة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة (أي الأحماض الدهنية التي تحتوي على أكثر من 16 ذرة كربون)، والتي توجد عادة في الأنسجة الدهنية، مع زيادة مستويات NEFA في بداية الرضاعة. من ناحية أخرى، يرتبط NEFA ارتباطًا إيجابيًا قويًا بتركيز دهن الحليب (r = 0.76) [50]. أظهر مان وآخرون. [51،52] أن تركيزات NEFA الأعلى في الدم كانت مرتبطة بمحتوى LCFA الأعلى في الحليب. يشير هذا إلى أن تحلل الأنسجة الدهنية يلعب دورًا حاسمًا في توفير ركائز لتخليق دهن الحليب، وهو ما يتوافق مع النتائج الأخرى [49،53].

وبالمثل، تتوافق نتائجنا مع نتائج مان وآخرون. [51،52] وهامامي وآخرون. [54]، والتي تُظهر أن عينات دهن الحليب المُجمّعة أثناء الإجهاد الحراري تحتوي عادةً على نسبة أعلى من الأحماض الدهنية طويلة السلسلة (LCFA) ونسبة أقل من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) ومتوسطة السلسلة (MCFA) مقارنةً بالعينات المُجمّعة في ظروف معتدلة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الإجهاد الحراري قد يؤثر أيضًا على عوامل أخرى مثل الرقم الهيدروجيني (pH) وتخمير الكرش [55]، مما قد يُغيّر بدوره تركيب الأحماض الدهنية في الحليب.

في هذه الدراسة، ارتبطت زيادة في مؤشر THI، الذي يشير إلى حدوث التهاب الضرع التحسسي، من <68 إلى >72 خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة، بزيادة في عدد الخلايا الجسدية (SCC). يُعد SCC مؤشرًا عامًا على جودة الحليب، وهو مؤشر أكثر على احتمالية الإصابة بعدوى داخل الثدي من التهاب الضرع [56]. تُعد العدلات متعددة الأشكال (نوع من خلايا الدم البيضاء) المصدر الرئيسي لزيادة SCC أثناء الالتهاب. قد يكون ارتفاع خطر الإصابة بالعدوى أثناء التهاب الضرع التحسسي ناتجًا عن ضعف وظيفة المناعة [9،56]. ووفقًا لتاو وآخرون [57]، قد يكون ضعف الجهاز المناعي مسؤولًا جزئيًا عن زيادة حدوث التهاب الضرع خلال أشهر الصيف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تزيد درجات الحرارة المرتفعة من خطر الإصابة بالتهاب الضرع من خلال زيادة بقاء وانتشار مسببات الأمراض [58].

تتأثر خصوبة الأبقار المرضعة بشكل كبير بعوامل بيئية مختلفة، بما في ذلك التغذية وإدارة القطيع والمناخ المحلي الداخلي [59]. ومع ذلك، تتوفر معلومات محدودة حول خصوبة الأبقار المعرضة لارتفاع ضغط الدم خلال فترة الجفاف الأخيرة مقارنةً بالمراحل الأخرى من فترة الانتقال. في هذه الدراسة، شهدت الأبقار المرضعة المعرضة لارتفاع ضغط الدم قبل 7 أيام من الولادة (THI > 72) انخفاضًا في الخصوبة، والذي ارتبط بتأخر ظهور أول شبق بعد الولادة وزيادة في الفاصل الزمني بين التلقيحات بحوالي 32 يومًا. كما زاد عدد عمليات التلقيح لكل حمل، وزادت فترات التلقيح الاصطناعي (AI)، والأيام المفتوحة، والفاصل الزمني بين التلقيحات بحوالي 1.00 و20 و52 و52 يومًا على التوالي.

يمكن أن يكون لارتفاع ضغط الدم تأثير سلبي على الخصوبة، وخاصة على الجهاز التناسلي والمحور تحت المهاد-الغدة النخامية-المبيض [60]. يلعب هرمونا LH وFSH أدوارًا مهمة في تنظيم تكوين الجسم الأصفر، ونمو الجريبات، والإباضة. يمكن أن يؤدي التعرض لارتفاع ضغط الدم إلى تعطيل المسارات الغدد الصماء وتغيير إنتاج وإفراز هرمونات المبيض. يمكن أن يؤثر هذا الاضطراب على النضج النهائي وإباضة الجريب قبل الإباضة، كما يؤثر على تكوين الحمل واستمراره. يبدأ نمو الجريب قبل الإباضة بأشهر، ويمكن أن يكون لكل من فرط تنسج المبيض والمرض آثار طويلة المدى على التكاثر [11].

وفقًا لتوريس-جونيور وآخرون [61]، يمكن أن تتضرر البويضات بسبب فرط تنسج البويضات (HS) حتى 105 أيام قبل الإباضة. وعلى الرغم من وجود نتائج متباينة في الأدبيات العلمية بشأن تأثير فرط تنسج البويضات على الغدد التناسلية، فقد أظهرت معظم الدراسات أن ارتفاع مستوى THI فوق 72 يقلل من إفراز الهرمون الملوتن (LH) وحساسية الخلايا الجريبية له خلال فترة البلوغ. يمكن أن يكون لهذا الانخفاض تأثير سلبي على تكوين ووظيفة الجسم الأصفر والإباضة [21]، مما يؤدي في النهاية إلى تأخير ظهور أول شبق بعد الولادة وزيادة الفترة الفاصلة بين الولادات [43].

من ناحية أخرى، تجدر الإشارة إلى أن فرط تنسج البويضات يمكن أن يزيد أيضًا من إفراز هرمون FSH، والذي يرتبط بزيادة عدد الجريبات النامية في المبيض [62]. ربما ترجع هذه الزيادة إلى انخفاض مستوى المثبطات [60]، مما قد يفسر الزيادة الكبيرة في الإباضة المزدوجة وولادات التوائم بعد فترة التكاثر الصيفية. أظهر بحثنا وجود علاقة بين مؤشر THI الذي يزيد عن 72 قبل 7 أيام من الولادة ومؤشرات الدم الكيميائية الحيوية التي تؤثر على مؤشرات الخصوبة، من خلال انخفاض LH وزيادة FSH.

ومع ذلك، لا تزال الآثار الدقيقة لـ HS على نمو الجريبات وجودة البويضات وتطور الجنين وبقائه غير مفهومة جيدًا بسبب تعقيد العملية ونقص النماذج التجريبية الدقيقة [63]. تكون الجريبات الغارية المبكرة التي يبلغ قطرها حوالي 0.5-1.0 مم أكثر حساسية لـ HS [64]. قد يكون لدى الأبقار المرضعة المعرضة لـ HS خلال فترة الجفاف الأخيرة نمو وتطور أقل للجريبات الغارية التي تحتوي على بويضات من المقرر أن يتم التبويض بعد 40-60 يومًا. يرتبط هذا الانخفاض ارتباطًا مباشرًا بمؤشرات الخصوبة مثل زيادة عدد عمليات التلقيح لكل حمل وفترات التلقيح الاصطناعي الأطول وأيام التلقيح المفتوحة وفترات الولادة [21].

قدّر مورتون وآخرون [65] أن ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (THI) عن 72 خلال فترة الجفاف قرب الولادة وبعدها يُقلل من معدلات الحمل بنحو 30%، وقد تفاقم هذا التأثير بزيادة فترة HS، حتى في الأيام القليلة القريبة من الولادة [66]. وقد تسبب التأثير السلبي لـ HS على الأداء التناسلي في خسائر اقتصادية كبيرة في صناعة الألبان [67]، ويرجع ذلك أساسًا إلى زيادة فترات الولادة وارتفاع معدلات الذبح [68].

لذلك، واستنادًا إلى نتائج الدراسة الحالية، فإن تطبيق تدابير التبريد للأبقار الجافة على الأقل في الأسبوع الأخير قبل الولادة يمكن أن يساعد في تقليل الآثار الضارة لـ HS على الجريبات الغارية التي تحتوي على البويضات وتحسين الأداء التناسلي في القطعان المرضعة.

في الدراسة الحالية، ارتبط ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة، وخاصة في الأيام -21 و-14 و-7 قبل الولادة، بزيادة تركيزات TNF-α في الدم. علاوة على ذلك، ارتبطت زيادة THI في اليوم السابع قبل الولادة بزيادة تركيزات المؤشرات الكيميائية الحيوية في الدم مثل IL-1 وIL-6. ترتبط جميع هذه السيتوكينات باستجابة مناعية التهابية (مؤيدة للالتهابات). لا يزال تأثير استجابة الإجهاد على الجهاز المناعي غير واضح تمامًا [69]، حيث أظهرت بعض الدراسات تحفيزًا أو تثبيطًا للاستجابة المناعية اعتمادًا على نوع عامل الإجهاد، ومدة التعرض للإجهاد، وحالة الحيوان وقت الإجهاد [42].

لوحظت الآثار السلبية لـ HS على الاستجابة المناعية من خلال تحفيز الأعضاء اللمفاوية الأولية والثانوية، مما أدى إلى إنتاج الأجسام المضادة والسيتوكينات وبروتينات المرحلة الحادة [70]. وتماشيًا مع نتائجنا، أفاد تشين وآخرون [71] أن الأبقار المرضعة المعرضة لـ HS كان لديها تركيزات دم أعلى من TNF-α وIL-1 وIL-6 مقارنة بالأبقار المعرضة لظروف درجة حرارة محايدة، مما يشير إلى احتمال حدوث حالة التهابية ناجمة عن بيئة HS وتحلل الدهون اللاحق. كذلك، وعلى غرار نتائجنا، أفاد تريفيسي وآخرون [72] بزيادة في تركيزات مصل TNF-α وIL-1 وIL-6 لدى الأبقار ذات معدل تعبئة الدهون الأعلى في الجسم، والتي اتسمت بارتفاع تركيزات NEFA في البلازما خلال فترة ما بعد الولادة. كما أظهر مان وآخرون [52] أن العملية الالتهابية في الأنسجة الدهنية المرتبطة بتحلل الدهون خلال فترة الانتقال تتميز بزيادة تخليق السيتوكينات المسببة للالتهابات مثل TNF-α وIL-1 وIL-6، وهو ما ينعكس في ارتفاع تركيزات NEFA.

نتيجةً لذلك، ارتبط أداء الرضاعة بقيم مؤشر كتلة الجسم (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة. أدت زيادة قيم مؤشر كتلة الجسم (THI) في الأيام -21 و-14 و-7 قبل الولادة إلى انخفاض إنتاج الحليب بحوالي 2.30 و2.60 و2.90 كجم على التوالي. كما ارتبطت قيم مؤشر كتلة الجسم (THI) في اليوم -7 قبل الولادة بانخفاض الخصوبة، كما يتضح من تأخر ظهور أول شبق بعد الولادة، وزيادة الفترة الفاصلة بين الولادات بحوالي 32 يومًا، وزيادة عدد عمليات التلقيح لكل حمل بمقدار 1.00، وإطالة فترات التلقيح الاصطناعي، وأيام التلقيح المفتوح، والفترة الفاصلة بين الولادات بحوالي 20 و52 و52 يومًا على التوالي.

بالإضافة إلى ذلك، ارتبطت زيادة قيم مؤشر كتلة الجسم (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة بزيادة تركيزات NEFA وTNF-α في الدم. كذلك، ارتبطت زيادة قيم THI في اليوم السابع قبل الولادة بارتفاع تركيزات الأنسولين وFSH والعلامات الكيميائية الحيوية في الدم المتعلقة بالاستجابة المناعية، مثل IL-1 وIL-6، وانخفاض تركيزات IGF-I وLH في الدم.

تشير هذه النتائج إلى أن تعرض الأبقار المرضعة لـ HS خلال فترة الجفاف قرب الولادة يؤثر سلبًا على الأداء الإنتاجي والخصوبة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم في فترة الرضاعة التالية. لذلك، من الضروري إجراء تغييرات إدارية في المزرعة للحد من الآثار السلبية لـ HS خلال فترة الجفاف قرب الولادة. مع ذلك، من المهم ملاحظة أن الارتباطات المذكورة أعلاه تستند إلى دراستنا الأولية وتتطلب تحقيقًا أكثر تفصيلًا في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

الطريقة

أُجريت الدراسة من يوليو إلى سبتمبر 2018 في خمس مزارع ألبان تجارية تُربي أبقار هولشتاين-فريزيان بولندية في شمال غرب بولندا (الجدول 7). جُمعت بيانات المجموعة من هذه المزارع. وتضمنت معايير اختيار هذه القطعان إنتاج حليب يزيد عن 9500 كجم خلال 305 أيام، وحجم مزرعة يزيد عن 80 بقرة حلابة، وإقامة حظائر حرة حصريًا، واستخدام نظام تغذية مختلطة كاملة (TMR)، وفترة جفاف مدتها 56 يومًا.

الحيوانات

سبق الإبلاغ عن جزء من تجربة الحيوانات المتعلقة بالإجهاد الحراري [16]. وتألفت البيانات المستخدمة في هذه الدراسة من 100 بقرة حلابة سليمة من هولشتاين-فريزيان بولندية، تم اختيارها بناءً على معدل الولادة (2.4-2.9؛ متوسط ​​2.7) وإنتاج حليب يزيد عن 305 أيام (9252-10800 كجم؛ متوسط ​​10055 كجم). تم اختيار عشرين بقرة من كل مزرعة من المزارع الخمس المشاركة. قبل بدء فترة الجفاف، خضعت الأبقار للرعاية وفقًا لبروتوكولات المزرعة القياسية. جُففت الأبقار قبل 56 يومًا (±1) من تاريخ الولادة المتوقع، وبدأ تسجيل البيانات من فترة الجفاف قرب الولادة (بدأ قبل 3 أسابيع من الولادة) واستمر حتى 150 يومًا من الرضاعة. حدثت أول وآخر ولادة في الدراسة بفارق 42 يومًا تقويميًا. كانت ظروف الإدارة والإيواء متشابهة في جميع القطعان.

خلال فترة الجفاف، تم إيواء الأبقار في حظائر مظللة وغير مسيجة ذات تهوية طبيعية وفرش من القش المفروم. بعد الولادة، تلقت جميع الأبقار نفس المعاملة، والتي تضمنت الوصول إلى وسائل التبريد مثل الظل والمراوح أو محركات الهواء خلال فترة الرضاعة. تم تشغيل المراوح أو المحركات تلقائيًا عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 21 درجة مئوية مع الحفاظ على سرعة الرياح 1.8 متر/ثانية، وفقًا لإرشادات بيلي وآخرون [73]. كانت فترة الإضاءة المحيطة متماثلة في جميع المزارع، مع تركيب إضاءة هاليد معدنية فوق مناطق الحظائر. تم التحكم في هذه الأضواء يدويًا لتوفير حوالي 230 لوكس ومدة إضاءة تبلغ حوالي 14 ساعة و10 ساعات من الظلام. كانت الأضواء مضاءة بين الساعة 8 مساءً والساعة 6 صباحًا.

خلال فترة الجفاف التي سبقت الولادة، تم إيواء الأبقار في مجموعات تصل إلى 10 أبقار في كل حظيرة، بأبعاد 4 أمتار طولًا × 12 مترًا عرضًا × 1.5 مترًا ارتفاعًا. عندما أظهرت الأبقار علامات الولادة، تم نقلها إلى حظائر ولادة منفصلة مزودة بفرش من القش في نفس المبنى. كانت هناك مجموعة منفصلة لأبقار الرضاعة المبكرة من يومين إلى 21 يومًا بعد الولادة، بمتوسط ​​حجم مجموعة يبلغ 10 أبقار في كل حظيرة وكثافة تخزين أقل من بقرة واحدة في كل حظيرة. تم إيواء الأبقار المرضعة في حظائر بسعة تتراوح من 20 إلى 40 بقرة، وتتكون من حظائر فردية مع فراش من القش المفروم وأرضية من قنوات الممشى الخرسانية المشقوقة.

أخذ العينات والتغذية

جُمعت عينات تمثيلية من الأعلاف، بما في ذلك سيلاج الذرة، والحشائش، والبرسيم الحجازي، شهريًا، وحُللت باستخدام مطيافية الانعكاس القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) وفقًا للمعيار PN-EN 12099:2017-10. وكان الجهاز المستخدم هو FOSS DS3™ (Foss Electric، هيليرود، الدنمارك). وشمل التحليل مكونات غذائية متنوعة، مثل المادة الجافة، والبروتين الخام، والألياف المُعادلة، والألياف الحمضية، ومستخلص الإيثر، والنشا. وأُجري هذا التحليل بشكل مستمر طوال التجربة.

حُسبت القيمة الغذائية لمكونات العلف باستخدام المحتوى الغذائي المُستخرج من التحليل، وباستخدام برنامج AMTS.Cattle.Pro الإصدار 4.7 (2017، AMTS LLC، غروتون، نيويورك). وعُدِّل النظام الغذائي المُصمم للأبقار المولودة والحليقة شهريًا وفقًا للمتطلبات الغذائية وفقًا لإرشادات المجلس الوطني للبحوث [74].

تتكون هذه الوجبات بشكل رئيسي من سيلاج الذرة والحشائش والبرسيم، بالإضافة إلى مُركّزات مثل دقيق فول الصويا، ودقيق بذور اللفت، والشعير، والقمح التريتيكالي. كما أُضيف خليط من الفيتامينات والمعادن إلى النظام الغذائي. قُدّمت هذه الأعلاف للأبقار حسب الرغبة مرتين يوميًا، الساعة 6:00 صباحًا و2:00 ظهرًا.

تلقّت الأبقار الجافة التي شارفت على الولادة نظامًا غذائيًا مُعدًّا من TMR من 21 يومًا قبل الولادة وحتى الولادة، بمتوسط ​​استهلاك من المادة الجافة يبلغ 12 كجم. بعد الولادة، نُقلت جميع الأبقار إلى نظام FRESH المُبكر للرضاعة حتى 21 يومًا بعد الولادة، بمتوسط ​​استهلاك من المادة الجافة يبلغ 24 كجم وإنتاج حليب يبلغ 35 كجم. ثم، من 22 إلى 150 يومًا بعد الولادة، تلقّت نظامًا غذائيًا من TMR I، مُصمّمًا خصيصًا للأبقار التي يبلغ متوسط ​​استهلاكها من المادة الجافة 28 كجم وإنتاج حليب يبلغ 40 كجم.

يُلخّص الجدول التكميلي S1 تركيب وقيمة العلف الجاف والحليبي قبل الولادة. جُمعت بقايا العلف يوميًا قبل وجبة الصباح. خلال التجربة، كان الماء متوفرًا للأبقار بسهولة عبر سقايات ذاتية التعبئة.

درجة حالة الجسم

سُجِّلت درجة حالة الجسم للأبقار على مقياس من 1 (هزيل) إلى 5 (سمين) وفقًا لطريقة إدمونسون وآخرون [75] في يوم الولادة، ومرة ​​أخرى بعد 3 أسابيع من الولادة (اليوم 21 ± 3).

الصحة وعدد الحيوانات

خلال فترة التجربة، فحص طبيب بيطري الحالة الصحية للأبقار يوميًا للتأكد من صحتها. تلقت الأبقار ثلاثة لقاحات ضد فيروس الروتا وفيروس كورونا، أُعطيت قبل الولادة بـ 60 و30 يومًا تقريبًا، وأُعطي لقاح آخر بعد أسبوعين من الولادة. أما الأبقار حديثة الولادة، فقد خضعت لرعاية يومية روتينية، شملت قياس درجة حرارة الجسم في اليوم الأول واليوم الخامس بعد الولادة. كما رُصدت الأبقار لرصد حالات مختلفة، بما في ذلك نقص كالسيوم الدم، والكيتوزية، وعسر الولادة، واحتباس المشيمة، وصحة الحوافر، والتهاب الضرع. من بين 100 بقرة هولشتاين-فريزيان بولندية مبكرة، استُبعدت ست أبقار من الدراسة بعد الولادة وخلال أول 60 يومًا منها. ويعزى هذا الاستبعاد إلى مشاكل/أمراض صحية (4 حالات) والتهاب الضرع (حالتان). وأُدرجت البيانات التي جُمعت من هذه الحيوانات حتى استبعادها من الدراسة في التحليلات.

البيانات البيئية

سُجِّلت درجة حرارة الهواء (AT) والرطوبة النسبية (RH) بشكل مستمر، وبفاصل زمني قدره 15 دقيقة، داخل الحظيرة بواسطة مسجلات بيانات (WatchDog A-Series، وSpecWare 9 Basic، وSpectrim Technologies Inc.، وAurora، الولايات المتحدة الأمريكية). تراوح نطاق درجة حرارة مسجلات البيانات بين -45 و85 درجة مئوية بدقة ±0.6 درجة مئوية، ونطاق رطوبة بين 0% و100% بدقة ±3%. وُضعت هذه المسجلات بشكل استراتيجي داخل المبنى على ارتفاع حوالي 3 أمتار فوق منطقة تربية الأبقار. كان هذا الترتيب متوافقًا مع توصيات هوت وآخرون.15 ولامبرتز وآخرون.29. لتقييم مؤشر الحرارة (THI)، استُخدمت الصيغة التالية وفقًا لتوصية المجلس الوطني للبحوث.76:

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

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

حيث T هي درجة حرارة الهواء بالدرجات المئوية، وRH هي نسبة الرطوبة النسبية. في هذه الدراسة، صُنفت الأبقار بناءً على تعرضها لمؤشر الحرارة خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة. حُسبت قيم مؤشر الحرارة والرطوبة اليومية (THI) في الأيام ٢١ و١٤ و٧ قبل الولادة، وقُسِّمت إلى ثلاث فئات: مؤشر الحرارة والرطوبة (THI) أقل من ٦٨ كمنطقة راحة حرارية، وبين ٦٨ و٧٢ كإجهاد حراري خفيف، وأكبر من ٧٢ كإجهاد حراري للأبقار الحلوب. وقد اختيرت هذه الفئات والصيغة نظرًا لاستخدامها في دراسات سابقة على الأبقار الحلوب في المناخات المعتدلة.

أداء الإنتاج

حُلِبت الأبقار الحلوب مرتين يوميًا، الساعة 5:00 صباحًا و5:00 مساءً، من يوم الولادة وحتى 150 يومًا بعد الولادة (DIM)، وسُجِّلت كمية الحليب المُنتَجة (كجم) إلكترونيًا. جُمِعت عينات حليب (15 مل) شهريًا من عمليات الحلب الصباحية والمسائية، وخُزِّنت في أنابيب خاصة مع مادة حافظة من ثنائي كرومات البوتاسيوم. قيَّم الاتحاد البولندي لمربي الأبقار ومربي الألبان العينات. تضمن تحليل عينات الحليب تحديد نسبة البروتين، ويوريا الحليب (MU، ملغم/مل)، ونسبة الدهون، والأحماض الدهنية في الحليب (FAs، غ/100 غ دهن) باستخدام مطيافية تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) وفقًا لمعيار PN-ISO 9622:2015–09. أُجري التحليل باستخدام جهاز Foss Electric (هيلرود، الدنمارك) وجهاز MilkoScan FT 6000، وأنابيب الماس (فوس، هيلرود، الدنمارك). تم تحديد عدد الخلايا الجسدية (SCC، 1000 خلية/مل) باستخدام جهاز Foss-o-Matic FC (FOSS Electric، هيليرود، الدنمارك) وفقًا للمعيار PN-EN 13366-2:2008. تضمن طيف امتصاص FTIR ترددات الأشعة تحت الحمراء (أرقام الموجات) 1060 من 925 إلى 5008 سم، مما يدل على خصائص امتصاص الأشعة تحت الحمراء لعينات الحليب. شملت خصائص الأحماض الدهنية، المُعبَّر عنها بالجرام لكل 100 جرام من الدهون، أربعة أحماض دهنية فردية، وهي: C14:0، وC16:0، وC18:0، وC18:1، بالإضافة إلى ثماني مجموعات من الأحماض الدهنية، بما في ذلك الأحماض الدهنية المشبعة (SFAs)، والأحماض الدهنية غير المشبعة (UFAs)، والأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة (MUFAs)، والأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs)، والأحماض الدهنية غير المشبعة المتحولة (TRANSFAs)، والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (MCFAs)، والأحماض الدهنية طويلة السلسلة (LCFAs). بالإضافة إلى ذلك، حُسبت ثلاث نسب: نسبة الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة إلى الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (MCFA/SCFA)، ونسبة الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة إلى الأحماض الدهنية غير المشبعة (SFA/UFA)، ومؤشر التمايز C18 (DI18). تم حساب مؤشر DI18 وفقًا للصيغة التي اقترحها Komisarek et al.55، وهي نسبة C18:1 إلى مجموع C18:0 وC18:1، ثم يتم ضرب النتيجة في 100.

الأداء التناسلي

بعد حوالي ٢٨ يومًا (± ٣ أيام) من الولادة، فحص الطبيب البيطري تراكيب مبيض الأبقار أسبوعيًا باستخدام الموجات فوق الصوتية عبر المستقيم. أُجري هذا التقييم باستخدام جهاز دوبلر ملون بالموجات فوق الصوتية (SSD-5500، شركة ألوكا المحدودة، اليابان) مزود بمحول طاقة محدب بتردد ٧.٥ ميجاهرتز (UST-995-7.5، شركة ألوكا المحدودة، اليابان). مسح الطبيب البيطري كل مبيض من زوايا مختلفة لتقييم موضع التراكيب بشكل كامل. استند تأكيد أول شبق بعد الولادة إلى وجود جسم أصفر مرئي (جريب مهيمن قطره ١٠ مم أو أكثر) في أحد المبيضين. ثم فُحصت الأبقار أسبوعيًا لتأكيد الشبق الثاني. كان اليوم الأول من الدورة الشبق هو اليوم الذي تم فيه تأكيد شبق جديد. كانت هذه هي الفترة الفاصلة بين اختفاء الجريب السائد ≥ 10 مم وظهور جسم أصفر جديد في نفس الموقع. تم تلقيح الأبقار التي تظهر عليها علامات الشبق صناعيًا (AI). تم الكشف عن الحمل بالموجات فوق الصوتية عبر المستقيم في اليوم الثلاثين (± 3 أيام) بعد التلقيح الصناعي. تم تقييم خصوبة الأبقار الحلوب بناءً على عدة مؤشرات، بما في ذلك: أول شبق بعد الولادة (عدد الأيام من الولادة إلى أول شبق)، والفاصل الزمني بين الولادة والتلقيح الأول، وفترة التلقيح (الأيام بين أول تلقيح صناعي والحمل)، وعدد مرات التلقيح لضمان نجاح الحمل، وأيام التلقيح المفتوح (عدد الأيام من الولادة إلى الحمل التالي)، وفترة التداخل. أخذ عينات الدم وتحليلها

جُمعت عينات الدم من كل بقرة بعد حوالي 4 ± 0.5 ساعات من الرضاعة الصباحية، أي بعد 3 أسابيع بالضبط من الولادة (في اليوم 21 ± 3) وخلال الإجراءات البيطرية القياسية. استُخرجت العينات من وريد الذيل باستخدام قارورة جمع مصل سعة 10 مل (KABE، بوزنان، بولندا). بعد الجمع، طُرد المصل في القوارير بسرعة 3000 × 15 دقيقة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية لفصل المصل، ثم خُزن المصل عند درجة حرارة -20 درجة مئوية لتحليله لاحقًا.

استُخدم المصل لتحديد تركيزات الأنسولين، وعامل النمو الشبيه بالأنسولين من النوع الأول (IGF-I)، والأحماض الدهنية غير المُسترة (NEFA)، والأديبونيكتين (ApN)، والليبتين (LEP)، والهرمون المنبه للجريب (FSH)، والهرمون الملوتن (LH)، وTNF-α، وIL-1، وIL-6، باستخدام مجموعات ELISA البقرية (Shanghai Sunredbio Technology، الصين). أُجريت جميع التجارب بشكل مكرر، وقُيس الامتصاص عند 450 نانومتر باستخدام مطياف ضوئي دقيق (Synergy 2، BioTek، BIOKOM، وارسو، بولندا). سبق ذكر خصائص مجموعات ELISA البقرية من Shanghai Sunredbio Technology، والتي استُخدمت لتحديد الهرمونات، والسيتوكينات، والعلامات الأيضية في الدم. 16

كما قُيس تركيز بيتا هيدروكسي بيوتيرات (BHB) باستخدام مجموعة ELISA البقرية من Pointe Scientific (وارسو، بولندا). تراوح نطاق قياس BHB بين 0.05 و6.9 ملي مول/لتر (رقم الكتالوج H7587)، وقُرئ الامتصاص عند طول موجي 340 نانومتر باستخدام مطياف الصفائح الدقيقة نفسه. ولضمان صحة النتائج، أُجريت مراقبة الجودة بحيث ظل معامل التباين بين الاختبارات وداخلها لجميع متغيرات الدم أقل من أو يساوي 5%.

التحليلات الإحصائية

قبل تحليل البيانات، استُخدم أمر PROC MEANS، ثم فُحصت جميع البيانات للتأكد من سلامتها باستخدام PROC UNIVARIATE في برنامج SAS الإصدار 9.4. أُجريت عملية تحويل بوكس-كوكس لمعاملات الخصوبة، مثل عدد التلقيحات لكل حمل (الخدمات لكل حمل) وفترة التلقيح الاصطناعي، بينما أُجريت عملية تحويل لوغاريتمي لمعاملات عدد الخلايا الجسدية في الحليب (SCC) قبل التحليل الإحصائي. تُعرض نتائج معاملات الخصوبة وعدد الخلايا الجسدية في الحليب كمتوسطات قبل التحويل في الجداول، ولكن يُسجل الدلالات بين المتغيرات التفسيرية بعد التحويل. قُسِّمت المتغيرات التفسيرية THI في فترة الجفاف القريبة من الولادة (الأيام -21، -14، -7) إلى ثلاث مجموعات استُخدمت لتحليل أداء الإنتاج، والخصوبة، ومؤشرات الدم المناعية الأيضية. تم تحديد تأثير الإجهاد الحراري (HS) الذي تم تحديده بواسطة مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة على الأداء الإنتاجي والخصوبة ومؤشرات الدم المناعية الأيضية باستخدام أمر GLM في SAS بشكل منفصل لكل متغير توضيحي (مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) في الأيام -21 و-14 و-7 قبل الولادة) واستنادًا إلى النماذج الموضحة في المعادلات. تم تحليل أداء الإنتاج باستخدام النموذج التالي:

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

حيث:

YijklmnY_{ijklmn}Yijklmn​ قيمة المتغير التابع
μ\muμ المتوسط ​​العام
HiH_iHi​ التأثير الثابت للمزرعة (i=1،2،3،4،5)
LjL_jLj​ التأثير الثابت لعدد ولادة الأبقار (j=1,2)
BkB_kBk​ متغير توضيحي – التأثير الثابت لمجموعة THI على الأيام -21، -14 أو -7 من فترة الجفاف قرب الولادة (k=1,2,3؛ وفقًا للجدول 8)
معاملات الانحدار الخطي الجزئي β1\beta_1β1​ وβ2\beta_2β2​
afcl العمر عند الولادة الأولى
dlm أيام بعد الولادة (DIM)
eijklmne_{ijklmn}eijklmn​ خطأ عشوائي

تم تحليل مؤشرات الخصوبة باستخدام نفس النموذج ولكن بدون معامل الانحدار الجزئي الثاني (β2dlm\beta_2 \text{dlm}β2​dlm). تم تحليل مؤشرات الدم المناعية الأيضية باستخدام النموذج التالي:

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

حيث dsm هو يوم أخذ عينة الدم، والمتغيرات الأخرى كما في النموذج السابق.

عندما كانت المتغيرات التفسيرية (فئات مؤشر المناعة الأيضية في الأيام -21، -14، أو -7 من فترة الجفاف قرب الولادة) ذات دلالة إحصائية، أُجريت مقارنات فردية باستخدام تصحيح نطاق دنكان. تم إعلان الأهمية الإحصائية عندما كانت قيمة P أقل من أو تساوي 0.05، وتم تسجيل الاتجاهات عندما كانت 0.05 < P ≤ 0.1.

 

الجدول ١. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل ٢١ يومًا من الولادة على أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم للأبقار المرضعة.

THI − ٢١ يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل ٢١ يومًا من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < ٦٨ كمنطقة راحة حرارية (ن = ٣١)،
٦٨-٧٢ كإجهاد حراري خفيف (ن = ٣٥)،
THI > ٧٢ كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = ٣٤).

AFC = العمر عند الولادة الأولى.

DIM = أيام الإرضاع.
الأحماض الدهنية في الحليب (جرام لكل 100 جرام من الدهون):
SFA = أحماض دهنية مشبعة
UFA = أحماض دهنية غير مشبعة
MUFA = أحماض دهنية أحادية غير مشبعة
PUFA = أحماض دهنية متعددة غير مشبعة
TRANS_FA = أحماض دهنية غير مشبعة متحولة
SCFA = أحماض دهنية قصيرة السلسلة
MCFA = أحماض دهنية متوسطة السلسلة
LCFA = أحماض دهنية طويلة السلسلة
MCFA/SCFA = نسبة الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة إلى قصيرة السلسلة
SFA/UFA = نسبة الأحماض الدهنية المشبعة إلى غير المشبعة
DI18Ratio من C18:1 إلى مجموع C18:0 وC18:1 مضروبًا في 100.
أ، ب: كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في مجموعة THI قبل 21 يومًا من الولادة، والمُشار إليها بأحرف مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.01).

الجدول ٢. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل ١٤ يومًا من الولادة على أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم للأبقار المرضعة.

THI − ١٤ يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل ١٤ يومًا من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < ٦٨ كمنطقة راحة حرارية (ن = ٣١)،
٦٨-٧٢ كإجهاد حراري خفيف (ن = ٣١)،
THI > ٧٢ كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = ٣٨).

AFC = العمر عند الولادة الأولى.

DIM = أيام الإرضاع.
الأحماض الدهنية في الحليب (غرام لكل 100 غرام من الدهون):
SFA = الأحماض الدهنية المشبعة
UFA = الأحماض الدهنية غير المشبعة
MUFA = الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة
PUFA = الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة
TRANS_FA = الأحماض الدهنية غير المشبعة المتحولة
SCFA = الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة
MCFA = الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة
LCFA = الأحماض الدهنية طويلة السلسلة
MCFA/SCFA = نسبة الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة إلى قصيرة السلسلة
SFA/UFA = نسبة الأحماض الدهنية المشبعة إلى غير المشبعة
DI18 = نسبة C18:1 إلى مجموع C18:0 وC18:1 مضروبًا في 100.
أ، ب: كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في مجموعات THI خلال 14 يومًا قبل الولادة، والمُشار إليها بأحرف مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).
أ، ب: كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في مجموعات THI خلال 14 يومًا قبل الولادة، وهي تم وضع علامة بأحرف مختلفة في نفس الصف، وكانت مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.01)

الجدول 3. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل 7 أيام من الولادة على أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم للأبقار المرضعة.

THI − 7 أيام = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل 7 أيام من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 31)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = 38).

AFC = العمر عند الولادة الأولى.

DIM = أيام الإرضاع.
الأحماض الدهنية في الحليب (جرام لكل 100 جرام من الدهون):
SFA = الأحماض الدهنية المشبعة
UFA = الأحماض الدهنية غير المشبعة
MUFA = الأحماض الدهنية الأحادية غير المشبعة
PUFA = الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة
TRANS_FA = الأحماض الدهنية غير المشبعة المتحولة
SCFA = الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة
MCFA = الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة
LCFA = الأحماض الدهنية طويلة السلسلة
MCFA/SCFA = نسبة الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة إلى قصيرة السلسلة
SFA/UFA = نسبة الأحماض الدهنية المشبعة إلى غير المشبعة
DI18 = نسبة C18:1 إلى مجموع C18:0 وC18:1 مضروبًا في 100.
أ، ب: كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في مجموعات THI خلال الأيام السبعة التي سبقت الولادة، والمشار إليها في نفس الصف بأحرف مختلفة، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).
أ، ب كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في فئات THI في الأيام السبعة التي سبقت الولادة، والتي تم تمييزها في نفس الصف بأحرف مختلفة، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.01).

الجدول 4. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل 21 يومًا من الولادة على مؤشرات الخصوبة لدى الأبقار المرضعة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم.

THI − 21 يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل 21 يومًا من الولادة، مقسمًا إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 35)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = 34).
AFC = العمر عند الولادة الأولى.
BSD = يوم أخذ عينة الدم.

أ، ب. كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في فئات مؤشر درجة الحرارة والرطوبة قبل 21 يومًا من الولادة، والتي تحمل أحرفًا مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).

الجدول 5. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل 14 يومًا من الولادة على مؤشرات الخصوبة لدى الأبقار المرضعة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم.

THI − 14 يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل 14 يومًا من الولادة، مقسمًا إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 31)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = 38).

AFC = العمر عند الولادة الأولى.

BSD = يوم أخذ عينة الدم.

أ، ب. كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في فئات مؤشر درجة الحرارة والرطوبة قبل 14 يومًا من الولادة، والتي تحمل أحرفًا مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).

الجدول 6. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل 7 أيام من الولادة على مؤشرات الخصوبة لدى الأبقار المرضعة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم.

THI − 7 أيام = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب قبل 7 أيام من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 31)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = 38).

AFC = العمر عند الولادة الأولى.

BSD = يوم أخذ عينة الدم.

أ، ب. كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في فئات مؤشر درجة الحرارة والرطوبة قبل 7 أيام من الولادة، والتي تحمل أحرفًا مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).

الجدول ٧. الخصائص العامة للمزارع والأبقار الحلوب.
AFC – العمر عند الولادة الأولى.

الجدول 8. إحصاءات وصفية للمعايير المُقيّمة (المتغيرات التفسيرية) خلال فترة الجفاف قرب ولادة الأبقار المرضعة.

مؤشر درجة الحرارة والرطوبة – 21 يومًا = محسوب خلال 21 يومًا قبل الولادة، مُقسّم إلى ثلاث فئات:
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة أقل من 68 كمنطقة راحة حرارية (عدد الأبقار = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (عدد الأبقار = 35)،
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة أكبر من 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (عدد الأبقار = 34).

مؤشر درجة الحرارة والرطوبة – 14 يومًا = محسوب خلال 14 يومًا قبل الولادة، مُقسّم إلى ثلاث فئات:
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة أقل من 68 كمنطقة راحة حرارية (عدد الأبقار = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (عدد الأبقار = 31)،
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة أكبر من 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (عدد الأبقار = 38).
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة − 7 أيام = محسوب قبل 7 أيام من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 31)،
مؤشر درجة الحرارة والرطوبة > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (ن = 38).

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).