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.
ارتبطت قيمة مؤشر المناعة في اليوم السابع قبل الولادة بمؤشرات تناسلية سلبية، مثل تأخر أول شبق بعد الولادة، وزيادة الفترة الفاصلة بين الولادات بحوالي 32 يومًا، وزيادة عدد عمليات التلقيح لكل حمل بمقدار 1.00، وزيادة مدة خدمة التلقيح الاصطناعي، وأيام التلقيح المفتوحة، والفترة الفاصلة بين الولادات بحوالي 20 و52 و52 يومًا، على التوالي.
أظهرت النتائج ارتباط مؤشرات المناعة الأيضية في الدم بارتفاع قيم مؤشر المناعة الأيضية في فترة الجفاف القريبة من الولادة. كما أظهرت نتائج هذه الدراسة أن تعرض الأبقار الحلوب للإجهاد الحراري في فترة الجفاف القريبة من الولادة له آثار سلبية على الأداء والخصوبة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم في موسم الرضاعة التالي.
لذلك، يُوصى بأن تبدأ التغييرات في إدارة القطيع والتغييرات في مناخ الحظيرة مع نهاية فترة الجفاف للحد من الآثار السلبية للإجهاد الحراري.
الكلمات المفتاحية: الاحتباس الحراري، تغير المناخ، المناخ المعتدل، التكيف الأيضي، توازن الطاقة، الاستجابة المناعية
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 حرارة مناخ الأرض. إذا استمر تغير المناخ دون رادع، فمن المتوقع أن ترتفع درجات الحرارة بما يصل إلى 4 درجات مئوية بحلول عام 2100. يُشكل هذا تحديًا كبيرًا لمربي الماشية، حيث أن الأبقار الحلوب حساسة للغاية لتغيرات الظروف البيئية، بما في ذلك ارتفاع درجة حرارة الهواء (AT) والرطوبة النسبية (RH). ترجع هذه الحساسية إلى ارتفاع إنتاجها الحراري الأيضي المرتبط بتخمر الكرش واستقلاب العناصر الغذائية في الكبد. يؤدي الجمع بين زيادة إنتاج الحرارة الأيضية وتغير المناخ إلى الإجهاد الحراري (HS)، وهي حالة فسيولوجية يتجاوز فيها الحمل الحراري الإجمالي، بما في ذلك الحرارة البيئية وإنتاج الحرارة الداخلية، قدرة الجسم على تبديد الحرارة. تُقلل هذه الحالة من الراحة الحرارية للأبقار. عندما تتجاوز درجات حرارة الهواء المرتفعة والرطوبة النسبية الحرجة حدًا معينًا، تفشل آليات الأبقار التكيفية في تبديد الحرارة الزائدة الناتجة بفعالية. ولتقييم الإجهاد الحراري (HS) بدقة أكبر، طُوّرت مؤشرات مناخية حيوية مثل مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI)، الذي يأخذ في الاعتبار درجة حرارة الهواء (AT) والرطوبة النسبية (RH). وقد اقترح مؤلفون مختلفون قيمًا عتبة مختلفة لمؤشر درجة الحرارة والرطوبة، تتراوح عادةً بين 68 و74 وحدة⁶، وذلك حسب المنطقة المناخية. وتُستخدم قيمة 68 لمؤشر درجة الحرارة والرطوبة غالبًا كمؤشر للإجهاد الحراري في الأبقار المرضعة⁷ والأبقار الجافة⁸ في المناطق المناخية المعتدلة⁹،¹⁰. استُخلصت هذه العتبة من سلسلة من ثماني دراسات، انخفض فيها إنتاج الحليب لدى 100 بقرة هولشتاين عالية الإنتاج بمقدار 2.2 كجم/يوم لكل 24 ساعة، مع مؤشر يومي لارتفاع درجة الحرارة (THI) قدره 68. في حين أن الآليات البيولوجية الكامنة وراء الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف الأخيرة غير مفهومة جيدًا بعد¹¹¹²،¹²، يُعتقد أن هذه التغيرات الأيضية تُفسر ما يقرب من 50% من الانخفاض الملحوظ في إنتاج الحليب¹³، بالإضافة إلى زيادة عدد أيام فتح الأبقار وتواتر التلقيح في موسم الرضاعة التالي¹⁴. لذلك، يُعد التنبؤ الدقيق بالإجهاد الحراري وتحديد الفترات ذات التأثير السلبي الأكبر أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على صحة الأبقار المرضعة وأدائها وخصوبتها. ويزداد هذا الأمر أهميةً نظرًا للزيادة المتوقعة في تواتر الأيام ذات درجات الحرارة المرتفعة بسبب تغير المناخ، والحساسية العالية للأبقار المرضعة للإجهاد الحراري¹⁵.
حاليًا، لا تتوفر سوى بيانات علمية محدودة حول الآثار المتبقية للإجهاد الحراري، كما تم تقييمها باستخدام مقياس THI، وخاصةً في أوروبا الشرقية المعتدلة خلال فترة الانتقال الحرجة، حيث تُعد صناعة الألبان جزءًا مهمًا من إنتاج الثروة الحيوانية¹⁶. يُمكن أن يكون الانتقال من مرحلة عدم الإرضاع إلى مرحلة الإرضاع فترةً صعبةً للأبقار المُرضعة، ويرتبط بتغيرات فسيولوجية كبيرة بسبب توازن الطاقة السلبي (NEB) وزيادة الخلل المناعي¹⁷. لهذه التغيرات آثار 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 البكتيرية¹⁸. يؤثر خلل الوظيفة الالتهابية على الحالة الأيضية للأبقار المُرضعة مع زيادة تحلل الدهون وارتفاع مستويات الأحماض الدهنية الحرة غير المُسترة (NEFA).¹⁹.
يُسبب الإجهاد الحراري أيضًا اضطرابات في استقلاب المغذيات الكبدية، تُشبه تلك التي تُلاحظ أثناء الانتقال وفي ظل ظروف توازن الطاقة السلبي. يدرس الباحثون حاليًا المؤشرات الحيوية التي قد توضح الآليات البيولوجية التي تربط الإجهاد الحراري ومتلازمة نقص المناعة المكتسبة (NEB) بالمناعة لدى الأبقار المرضعة خلال فترة ما بعد الولادة. قد تؤثر هذه الآليات على الأداء والخصوبة أثناء الرضاعة.¹². على الرغم من أن مؤشر THI يُعد أداة قيّمة لتقييم الإجهاد الحراري، إلا أنه لا يأخذ في الاعتبار التباين الفردي. المؤشرات المناعية مثل إنترلوكين 1 (IL-1) وإنترلوكين 6 (IL-6) وFactit
يمكن دراسة عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) كمؤشرات تكميلية محتملة لتأكيد حالة الإجهاد الحراري لدى الحيوانات²⁰.
لذلك، من المهم دراسة التغيرات الفسيولوجية خلال فترة الجفاف قرب الولادة 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 قرب الولادة يمكن أن يكون مفيدًا جدًا في اتخاذ قرارات إدارية مدروسة خلال هذه المرحلة الحرجة. إن تطبيق تدخلات مثل التظليل لمنع أشعة الشمس المباشرة، واستخدام رذاذ الماء لزيادة فقدان الحرارة التوصيلي، وتحسين التهوية لتسهيل التبريد التبخيري، يمكن أن يساعد في الحد من آثار الإجهاد الحراري، وبالتالي تحسين إنتاج الحليب، والأداء التناسلي، والحالة المناعية-الأيضية للأبقار المرضعة في فترة الرضاعة اللاحقة.
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 فترة الرضاعة اللاحقة. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم ما إذا كان للإجهاد الحراري، كما تم تحديده بواسطة مؤشر THI خلال فترة الجفاف قرب الولادة، تأثير على الأداء الإنتاجي والخصوبة ومؤشرات الدم المناعية الأيضية للأبقار المرضعة في فترة الرضاعة اللاحقة.
النتائج: أداء الرضاعة ودرجة حالة الجسم
في هذه الدراسة، أدت زيادة مؤشر THI في الأيام −21 و−14 و−7 قبل الولادة إلى انخفاض 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 الحليب وبروتينه (P ≤ 0.01). ومع ذلك، ارتبطت زيادة قيم مؤشر THI في اليومين -14 و-7 قبل الولادة بأعلى نسبة دهون في الحليب (P ≤ 0.01). وارتبطت زيادة قيم THI في جميع الأيام التي حُلّلت خلال فترة الجفاف قرب الولادة بزيادة الخلايا الجسدية في الحليب (P ≤ 0.01). ولم تُلاحظ أي علاقة ذات دلالة إحصائية بين قيم 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) وكذلك الأحماض الدهنية المشبعة والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (P ≤ 0.01). في المقابل، ارتبطت زيادة قيم مؤشر كتلة الجسم (THI) في الأيام نفسها التي حُلّلت خلال فترة الجفاف قرب الولادة بزيادة في الأحماض الدهنية غير المشبعة والأحماض الدهنية طويلة السلسلة (P ≤ 0.01). ومع ذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط ذي دلالة إحصائية بين قيم مؤشر كتلة الجسم (THI) في اليوم -21 قبل الولادة ومستوى الأحماض الدهنية في الحليب. كذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط ذي دلالة إحصائية بين قيم مؤشر كتلة 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 المؤشرات التناسلية ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم لدى الأبقار المرضعة (الجداول 4، 5، 6). ارتبط ارتفاع مؤشر حالة الجسم (THI) في اليوم -7 قبل الولادة بتأخير ظهور أول شبق بعد الولادة وزيادة الفاصل الزمني بين الولادات (P ≤ 0.05)، مع إطالة كل من هذه المؤشرات بحوالي 32 يومًا. بالإضافة إلى ذلك، ارتبطت زيادة مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة بانخفاض في مؤشرات الخصوبة (P ≤ 0.05)، بما في ذلك زيادة في عدد عمليات التلقيح لكل حمل بحوالي 1.00، وزيادة في مدة خدمة التلقيح الاصطناعي (AI)، وعدد أيام التلقيح المفتوح، والفاصل الزمني بين الولادات بحوالي 20 و52 و52 يومًا على التوالي. ومع ذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط يُذكر بين قيم مؤشر THI في اليومين 21 و14 قبل الولادة في فترة الجفاف القريبة من الولادة والأداء التناسلي.
ارتبطت مؤشرات المناعة الأيضية في الدم بالمعايير المُقيّمة، بما في ذلك مؤشر THI في فترة الجفاف القريبة من الولادة. ارتبطت زيادة قيم مؤشر THI في الأيام 21 و14 و7 قبل الولادة بزيادة تركيزات الأحماض الدهنية الحرة وTNF-α (السيتوكينات المؤيدة للالتهابات) (P ≤ 0.05). كذلك، ارتبط ارتفاع مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة بزيادة تركيزات الأنسولين وFSH ومؤشرات الدم الكيميائية الحيوية المتعلقة بالاستجابة المناعية، مثل (إنترلوكين-1) IL-1 و(إنترلوكين-6) IL-6. في المقابل، ارتبط بانخفاض تركيزات IGF-I وLH (قيمة P ≤ 0.05). ومع ذلك، لم يُلاحظ أي ارتباط يُذكر بين قيم مؤشر THI في اليومين الحادي والعشرين والرابع عشر قبل الولادة وتركيزات جميع مؤشرات المناعة الأيضية في الدم التي تم تحليلها، باستثناء NEFA وTNF-α.
مناقشة
يؤثر تغير المناخ بشكل مباشر ومقلق على أداء الماشية ورفاهيتها. يساهم ارتفاع درجة الحرارة وعوامل بيئية أخرى، مثل الرطوبة النسبية، في حدوث الإجهاد الحراري (HS) في الماشية، والذي يُعتبر من أهم المشاكل في جميع أنحاء العالم [6]. هناك أدلة قوية تشير إلى الآثار السلبية المحتملة للإجهاد الحراري على قطعان الأبقار المرضعة. ومع ذلك، ركزت معظم الدراسات المنشورة في هذا المجال بشكل رئيسي على آثارها على الأبقار المرضعة [21] والعجول والأبقار الصغيرة [22-25]. كما ركزت فعالية إضافات الأعلاف في الحد من الآثار السلبية للإجهاد الحراري [26، 27] والتغييرات في إدارة المزرعة، بما في ذلك استخدام أنظمة التبريد مثل تركيبات التهوية.
ورش الماء، وخاصة أثناء الرضاعة [28]. علاوة على ذلك، توجد بيانات علمية محدودة 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 الضوء. لذلك، من المرجح أن تتأثر الارتباطات الملحوظة في الأداء والمتغيرات الأخرى بشكل رئيسي بتحدي الحرارة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن دراستنا أجريت كدراسة جماعية مستقبلية في خمس مزارع ألبان تجارية. ونظرًا لطبيعة الدراسات الميدانية، لم يكن من الممكن قياس معايير فردية مثل تناول المادة الجافة (DMI) ووزن الجسم وتغيراتهما. ربما أثر هذا القيد على النتائج وحجب بعض التأثيرات. إضافةً إلى ذلك، أُجريت عينة دم مرة واحدة فقط، بعد ثلاثة أسابيع من الولادة وخلال الأنشطة البيطرية الروتينية، وهو قيد آخر لدراستنا. ومع ذلك، تُعدّ الارتباطات المُلاحظة في التغيرات الفسيولوجية دراسة رصدية قيّمة، وتُوفر أساسًا لمزيد من الأبحاث في ظل ظروف مُتحكم بها. ويكتسب هذا أهمية خاصة في ضوء الحاجة إلى توضيح الآليات التكيفية التي تربط الإجهاد الحراري وحدوث توازن الطاقة السلبي (NEB) بالاستجابة المناعية للأبقار المُرضعة، وخاصةً خلال فترة الانتقال غير المفهومة نسبيًا.
الأبقار الجافة عُرضة للإجهاد الحراري ليس فقط أثناء الرضاعة، ولكن أيضًا خلال فترة الجفاف التي تسبقها. وقد ثبت أن الأبقار المُعرّضة للإجهاد الحراري (HS) خلال فترة الجفاف قد تغيّرت في عملية الأيض بعد الامتصاص، وأن إنتاجها من الحليب انخفض بشكل ملحوظ في فترة الرضاعة اللاحقة، مع انخفاض مُبلغ عنه في إنتاج الحليب يتراوح بين 3 و7.5 كجم/يوم [8،30،31]. ومع ذلك، على حد علمنا، ركزت دراسات قليلة بشكل مباشر على توقيت الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة وتأثيره على أداء الإرضاع اللاحق. تشير نتائجنا إلى أن الحالة الحرارية للأبقار الجافة لها آثار دائمة على أدائها في الإرضاع اللاحق. وعلى وجه التحديد، ارتبط أداء الإرضاع 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 و-14 و-7 قبل الولادة حليبًا أقل بحوالي 2.30 و2.60 و2.90 كجم على التوالي. علاوة على ذلك، ارتبطت زيادة مؤشر درجة الحرارة الحرارية (THI) خلال الأيام السبعة التي سبقت الولادة بانخفاض تركيزات عامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF-I).
دراسة أجراها مينتا وآخرون. [11] أظهر أيضًا أن الإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف بالقرب من الولادة كان مرتبطًا بانخفاض إنتاج الحليب في الرضاعة التالية، مع انخفاض إنتاج الحليب بمقدار 1.70 و2.40 كجم / يوم للأبقار البكر والمتعددة الولادات، على التوالي. كما أفاد بوهمانوفا وآخرون [32] بانخفاض قدره 0.39 كجم في إنتاج الحليب لكل وحدة زيادة في THI في المناطق المعتدلة. وعلى العكس من ذلك، أظهرت دراسة أجراها 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 هرمون IGF-I، أحد أقوى الهرمونات المُدرّة للحليب التي يُنتجها الكبد تحت سيطرة هرمون النمو، مسؤولاً عن وظيفة الغدة الثديية وزيادة إنتاج الحليب [37]. وقد أظهرت دراسات سابقة، مشابهة لنتائجنا، أن تركيزات IGF-I 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 THI عن 72 في اليوم الحادي والعشرين قبل الولادة بانخفاض نسبة الدهون والبروتين في الحليب.
لا تزال الآليات المسؤولة عن انخفاض محتوى البروتين والدهون في الحليب بسبب الإجهاد الحراري (HS) غير معروفة إلى حد كبير، ولكن من المرجح أن العديد من الأنظمة البيولوجية تشارك في هذه العملية [39]. تشير بعض الدراسات إلى أن الإجهاد الحراري له تأثير مباشر على انخفاض محتوى البروتين في الحليب وأن هذا الانخفاض لا يرجع إلى انخفاض في تخليق البروتين في الضرع أو انخفاض في تناول العلف [40]. وتشير دراسات أخرى إلى أن الأبقار التي تُعاني من الإجهاد الحراري
قد يُسبب الإجهاد الحراري انخفاضًا في تركيزات الجلوكوز والأحماض الدهنية. وقد يؤدي هذا إلى زيادة استخدام الأحماض الأمينية الجهازية، وربما يحد من إمداد الغدة الثديية بالأحماض الأمينية اللازمة لتخليق البروتين ودهون الحليب [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، بالإضافة إلى ارتفاع 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. وشملت 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 حالة الجسم (THI) خلال الأيام السبعة التي سبقت الولادة بزيادة تركيزات الأنسولين في الدم. للحالة الحرارية للأبقار خلال فترة الجفاف آثارٌ طويلة الأمد على الاستجابات الأيضية في بداية فترة الرضاعة [42]. قد يُحدث فقدان الطاقة (HS) خلال فترة الجفاف قرب الولادة تغيراتٍ مماثلة لتلك التي تُلاحظ خلال فترة الانتقال التي يحدث فيها توازن الطاقة السالب (NEB) [43،44]. يُسبب فقدان الطاقة (HS) انخفاضًا في وزن الجسم وتوازن الطاقة (BCS) بعد الولادة، والذي قد يكون مرتبطًا بزيادة استهلاك الطاقة نتيجة التعرض لفقدان الطاقة (HS) وانخفاض فسيولوجي في استهلاك المادة الجافة قرب الولادة [8،30،35].
قد تُصاب الأبقار المرضعة المعرضة للإجهاد الحراري خلال فترة الجفاف قرب الولادة بفقدان الطاقة (NEB) بعد الولادة، والذي يرتبط بزيادة تكسير الأنسجة الدهنية، وزيادة الأحماض الدهنية غير المشبعة (NEFA) في الدورة الدموية، وزيادة استجابة الأنسولين في الأنسجة الطرفية نتيجةً لزيادة مقاومة الأنسولين الجهازية بعد الولادة مقارنةً بالأبقار الجافة في درجة الحرارة العادية [42]. تعكس هذه التغيرات في مستويات نواتج الأيض في الدم انخفاضًا في توازن الطاقة (BCS) [45]، وزيادة نشاط تكسير الأنسجة الدهنية، وزيادة الاحتياجات الغذائية لتخليق الحليب، وزيادة محتوى دهون الحليب لدى الأبقار المُجهدة حراريًا [46].
يمكن تصنيع دهن الحليب من ركائز أيضية يتم امتصاصها من الدم أو من جديد في الغدة الثديية [47]. في بداية الرضاعة، يتم استخدام ما يقرب من 40٪ من NEFA كمصدر للأحماض الدهنية في الدهون الثلاثية في الحليب [48]. لذلك، يمكن أن يكون للتغيرات في تحلل الأنسجة الدهنية تأثير كبير على تخليق دهن الحليب. وجد ميلر وآخرون [49] 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، فإن NEFA لها علاقة إيجابية قوية 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 نتائج أخرى [49،53].
وبالمثل، تتوافق نتائجنا مع نتائج مان وآخرون [51،52] وهامامي وآخرون [54]، والتي تُظهر أن عينات دهن الحليب التي جُمعت أثناء الإجهاد الحراري (HS) تحتوي عادةً على نسبة أعلى من الأحماض الدهنية طويلة السلسلة (LCFA) ونسبة أقل من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (MCFA) مقارنةً بالعينات التي جُمعت في ظروف معتدلة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الإجهاد الحراري يمكن أن يؤثر أيضًا على عوامل أخرى مثل الرقم الهيدروجيني (pH) وتخمر الكرش [55]، مما قد يُغير بدوره تخليق وتكوين الأحماض الدهنية في الحليب.
في هذه الدراسة، ارتبطت زيادة مؤشر كتلة الجسم (THI)، الذي يُشير إلى حدوث الإجهاد الحراري، من أقل من 68 إلى أكثر من 72 خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة، بزيادة في عدد الخلايا الجسدية (SCC). يُعدّ سرطان الخلايا الحرشفية مؤشرًا عامًا على جودة الحليب، وهو مؤشر أكثر على وجود عدوى داخل الثدي من التهاب الضرع [56]. تُعدّ كريات الدم البيضاء متعددة الأشكال (نوع من خلايا الدم البيضاء) المصدر الرئيسي لزيادة سرطان الخلايا الحرشفية أثناء الالتهاب. قد يكون ارتفاع خطر الإصابة بالعدوى أثناء التهاب الضرع المُزمن ناتجًا عن ضعف وظيفة المناعة [9،56]. ووفقًا لتاو وآخرون [57]، قد يكون ضعف جهاز المناعة جزءًا من سبب 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 مسببات الأمراض وانتشارها [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 لالتهاب الضرع المُزمن خلال فترة الجفاف الأخيرة مقارنةً بالمراحل الأخرى من فترة الانتقال. في هذه الدراسة، عانت الأبقار المرضعة المعرضة لـ HS قبل 7 أيام من الولادة (THI > 72) من انخفاض في الخصوبة، والذي ارتبط بتأخر ظهور أول شبق بعد الولادة وزيادة في فترة التداخل بحوالي 32 يومًا. كما زاد عدد عمليات التلقيح لكل حمل، وزادت فترات التلقيح الاصطناعي (AI)، والأيام المفتوحة، وفترة التداخل بحوالي 1.00 و20 و52 و52 يومًا على التوالي.
يمكن أن يكون لـ HS تأثير سلبي على الخصوبة، وخاصة على الجهاز التناسلي والمحور تحت المهاد – الغدة النخامية – المبيض [60]. يلعب هرمونا LH وFSH دورًا مهمًا في تنظيم تكوين الجسم الأصفر، ونمو الجريبات، والإباضة. يمكن أن يؤدي التعرض لـ HS إلى تعطيل المسارات الغدد الصماء وتغيير إنتاج وإفراز هرمونات المبيض. يمكن أن يؤدي هذا الاضطراب إلى ضعف النضج النهائي وإباضة الجريبات قبل التبويض، وكذلك إلى
يؤثر على تكوين الحمل والحفاظ عليه. يبدأ نمو الجريبات قبل الإباضة بأشهر، ويمكن أن يكون لكل من فرط تنسج البويضات والمرض آثار طويلة المدى على التكاثر [11].
وفقًا لتوريس-جونيور وآخرون [61]، يمكن أن تتلف البويضات بسبب فرط تنسج البويضات حتى 105 أيام قبل الإباضة. على الرغم من وجود نتائج متباينة في الأدبيات العلمية حول تأثير فرط تنسج البويضات على الغدد التناسلية، فقد أظهرت معظم الدراسات أن ارتفاع مستوى THI عن 72 يقلل من إفراز الهرمون الملوتن وحساسية الخلايا الجريبية له خلال فترة البلوغ. يمكن أن يؤثر هذا الانخفاض سلبًا 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]. من المحتمل أن ترجع هذه الزيادة إلى انخفاض مستوى المثبطات [60]، مما قد يفسر الزيادة الكبيرة في التبويض المزدوج وولادات التوائم بعد فترة الخصوبة الصيفية. وقد أظهر بحثنا وجود علاقة بين ارتفاع مؤشر THI عن 72 في الأيام السبعة التي تسبق الولادة ومؤشرات الكيمياء الحيوية في الدم التي تؤثر على مؤشرات الخصوبة، من خلال انخفاض هرمون LH وزيادة هرمون FSH.
ومع ذلك، لا تزال الآثار الدقيقة لـ HS على نمو الجريبات وجودة البويضات وتطور الجنين وبقائه غير مفهومة جيدًا بسبب تعقيد العملية وعدم وجود نماذج تجريبية دقيقة [63]. تكون الجريبات الأولية في الغار التي يبلغ قطرها التقريبي 0.5-1.0 مم أكثر حساسية لـ HS [64]. قد يكون لدى الأبقار المرضعة المعرضة لـ HS خلال فترة الجفاف الأخيرة نمو وتطور منخفض في الجريبات الغارية التي تحتوي على بويضات من المقرر أن يتم التبويض فيها بعد 40-60 يومًا. يرتبط هذا الانخفاض ارتباطًا مباشرًا بالمعايير الإنجابية، مثل زيادة عدد عمليات التلقيح لكل حمل، وزيادة فترات التلقيح الاصطناعي، وأيام التلقيح المفتوحة، وفترات الولادة [21].
قدّر مورتون وآخرون [65] أن ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (THI) فوق 72 خلال فترة الجفاف قرب الولادة وبعدها يُقلل من معدلات الحمل بنحو 30%، وقد تفاقم هذا التأثير بزيادة فترات HS، حتى في الأيام القليلة القريبة من الولادة [66]. وقد أدى التأثير السلبي لـ HS على الأداء الإنجابي إلى خسائر اقتصادية كبيرة في صناعة الألبان [67]، ويعود ذلك أساسًا إلى زيادة فترات الولادة وارتفاع معدلات الذبح [68].
لذلك، واستنادًا إلى نتائج هذه الدراسة، فإن تطبيق تدابير التبريد للأبقار الجافة، على الأقل في الأسبوع الأخير قبل الولادة، يمكن أن يُساعد في تقليل الآثار الضارة لـ HS على الجريبات الغارية التي تحتوي على بويضات، ويُحسّن الأداء الإنجابي في القطعان المُرضعة.
في هذه الدراسة، ارتبطت زيادة THI خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة، وخاصةً في الأيام -21 و-14 و-7 قبل الولادة، بزيادة تركيز TNF-α في الدم. بالإضافة إلى ذلك، ارتبطت زيادة THI في اليوم -7 قبل الولادة بزيادة تركيز 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 تحفيز أو تثبيط الاستجابة المناعية اعتمادًا على نوع عامل الإجهاد ومدة التعرض للإجهاد وحالة الحيوان وقت الإجهاد [42].
لوحظت آثار سلبية لـ HS على الاستجابة المناعية من خلال تحفيز الأعضاء اللمفاوية الأولية والثانوية، مما يؤدي إلى إنتاج الأجسام المضادة والسيتوكينات وبروتينات الطور الحاد [70]. تماشيًا مع نتائجنا، Chen et al. [71] أفاد أن الأبقار المرضعة المعرضة لـ HS كان لديها تركيزات أعلى من TNF-α و IL-1 و IL-6 في الدم مقارنة بالأبقار في ظروف درجة حرارة محايدة، مما يشير إلى احتمال وجود حالة التهابية ناجمة عن بيئة HS وتحلل الدهون اللاحق.
وكذلك، وعلى غرار نتائجنا، أفاد Trevisi وآخرون [72] بزيادة تركيزات مصل TNF-α و IL-1 و IL-6 في الأبقار ذات حركة الدهون الأكبر في الجسم، والتي تميزت بتركيزات أعلى من NEFA في بلازما الدم خلال فترة الانتقال بعد الولادة. أظهر مان وآخرون [52] أيضًا أن العملية الالتهابية في الأنسجة الدهنية المرتبطة بتحلل الدهون خلال فترة الانتقال تتميز بزيادة تخليق السيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل TNF-α و IL-1 و IL-6، وهو ما ينعكس في ارتفاع تركيزات NEFA.
وبالتالي، ارتبط أداء الرضاعة بقيمة THI في فترة الجفاف القريبة من الولادة. أدى ارتفاع 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 قيمة 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 عملية واحدة، وطول فترة التلقيح الاصطناعي، وأيام التلقيح المفتوح، والفترة الفاصلة بين الولادات بحوالي 20 و52 و52 يومًا على التوالي.
بالإضافة إلى ذلك، ارتبط ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (THI) خلال فترة الجفاف قرب الولادة بزيادة تركيزات NEFA وTNF-α في الدم. كذلك، ارتبط ارتفاع مؤشر THI في اليوم السابع قبل الولادة بزيادة تركيزات الأنسولين، وFSH، والمؤشرات البيوكيميائية في الدم المتعلقة بالاستجابة المناعية، مثل IL-1 وIL-6، وانخفاض تركيزات IGF-I وLH.
تشير هذه النتائج إلى أن تعرض الأبقار المرضعة لارتفاع ضغط الدم خلال فترة الجفاف قرب الولادة يؤثر سلبًا على الأداء الإنتاجي، والخصوبة، ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم في فترة الرضاعة اللاحقة. لذلك، من الضروري إجراء تغييرات إدارية في المزرعة للحد من الآثار السلبية لارتفاع ضغط الدم خلال فترة الجفاف قرب الولادة. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الارتباطات المذكورة أعلاه تستند إلى دراستنا الأولية، وتحتاج إلى مزيد من البحث.
هناك حاجة إلى دراسات أكثر تفصيلاً في ظل ظروف مُتحكم بها.
المنهجية
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. تضمنت معايير اختيار هذه القطعان إنتاج حليب يزيد عن 9500 كجم خلال 305 أيام، وحجم مزرعة يزيد عن 80 بقرة مُرضعة، وإقامة حظائر حرة حصريًا، واستخدام نظام تغذية مُختلطة كاملة (TMR)، وفترة جفاف مدتها 56 يومًا.
الحيوانات
سبق الإبلاغ عن جزء من تجربة الحيوانات المتعلقة بالإجهاد الحراري [16]. تتألف البيانات المستخدمة في هذه الدراسة من 100 بقرة هولشتاين-فريزيان بولندية مُرضعة سليمة، تم اختيارها بناءً على معدل الولادات (2.4-2.9؛ متوسط 2.7) وإنتاج حليب خلال 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. كانت الأبقار جافة لمدة 56 يومًا (±1) قبل 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 تنشيط 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، ورُكِّبت 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، وُضعت 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، نُقلت إلى حظائر ولادة فردية مزودة بفرش من القش في المبنى نفسه. كانت هناك مجموعة منفصلة للأبقار في مرحلة الرضاعة المبكرة من يومين إلى 21 يومًا بعد الولادة، بمتوسط عدد أبقار في كل مجموعة من 10 أبقار وكثافة تخزين أقل من بقرة واحدة في كل حظيرة. أُيِّضت الأبقار المرضعة في حظائر تتسع من 20 إلى 40 بقرة، وتتكون من حظائر فردية مُغطاة بفرش من القش المفروم وأرضية من قنوات خرسانية مشقوقة.
أخذ العينات والتغذية
جُمعت عينات تمثيلية من الأعلاف، بما في ذلك سيلاج الذرة والعشب والتبن، شهريًا، وحُلِّلت باستخدام مطيافية الانعكاس القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) وفقًا لمعيار PN-EN 12099:2017-10. كان الجهاز المستخدم هو FOSS DS3™ (Foss Electric، هيليرود، الدنمارك). تضمن التحليل مكونات غذائية متنوعة، مثل المادة الجافة، والبروتين الخام، والألياف المُعادلة، والألياف الحمضية، ومستخلص الإيثر، والنشا. أُجري هذا التحليل بشكل مستمر طوال التجربة.
حُسبت القيمة الغذائية لمكونات العلف باستخدام محتوى العناصر الغذائية المُستخرج من التحليل، وباستخدام برنامج AMTS.Cattle.Pro الإصدار 4.7 (2017، AMTS LLC، غروتون، نيويورك). تم تعديل النظام الغذائي المُصمم للأبقار المولودة والمرضعة شهريًا لتلبية الاحتياجات الغذائية وفقًا لإرشادات المجلس الوطني للبحوث [74].
تألفت الأنظمة الغذائية بشكل أساسي من سيلاج الذرة والعشب والبرسيم، بالإضافة إلى مُركزات مثل دقيق فول الصويا، ودقيق الكانولا، والشعير، والتريتيكالي. كما أُضيف خليط من الفيتامينات والمعادن إلى النظام الغذائي. قُدمت هذه الأنظمة الغذائية للأبقار حسب الرغبة مرتين يوميًا، الساعة 6:00 صباحًا و2:00 ظهرًا.
تلقت الأبقار الجافة التي كانت على وشك الولادة نظامًا غذائيًا مُحسّنًا من TMR من 21 يومًا قبل الولادة وحتى الولادة، بمتوسط استهلاك للمادة الجافة يبلغ 12 كجم. بعد الولادة، نُقلت جميع الأبقار إلى نظام FRESH الغذائي المُبكر للرضاعة حتى 21 يومًا بعد الولادة، بمتوسط استهلاك للمادة الجافة يبلغ 24 كجم وإنتاج حليب يبلغ 35 كجم. من اليوم الثاني والعشرين إلى اليوم الخامس عشر بعد الولادة، قُدِّم نظام غذائي من النوع الأول (TMR I)، مُصمَّم خصيصًا لأبقار ذات استهلاك مادة جافة يبلغ 28 كجم وإنتاج حليب يبلغ 40 كجم.
يُلخَّص الجدول التكميلي S1 تركيب وقيمة النظام الغذائي لفترة الجفاف قرب الولادة والرضاعة. جُمِعت بقايا العلف (orts) يوميًا قبل الرضاعة الصباحية. كان الماء متاحًا للأبقار بحرية من خلال شاربات ذاتية التعبئة طوال التجربة.
درجة حالة الجسم
سُجِّلت درجة حالة الجسم للأبقار، بناءً 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).
صحة الحيوان وأعداده
خلال التجربة بأكملها، فحص طبيب بيطري الحالة الصحية للأبقار يوميًا للتأكد من سلامتها. 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 الحالة الصحية للأبقار 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.
الصحة (4 حالات) والتهاب الضرع (حالتان). أُدرجت 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 بواسطة مسجلات بيانات (WatchDog A-Series، SpecWare 9 Basic، Spectrim Technologies Inc.، Aurora، 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 إيواء الأبقار. وكان هذا الوضع متوافقًا مع توصيات Hut وآخرون.15 وLambertz وآخرون.29 لتقييم مؤشر الحرارة (THI)، استُخدمت الصيغة التالية بناءً على توصية المجلس الوطني للبحوث76:
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 (HS خفيف)، وأعلى من ٧٢ كإجهاد حراري (HS) للأبقار الحلوب. اختيرت هذه الفئات والتركيبة نظرًا لاستخدامها في دراسات سابقة على الأبقار الحلوب في المناخات المعتدلة (٩،١٦).
أداء الإنتاج
حُلِبت الأبقار الحلوب مرتين يوميًا، الساعة ٥:٠٠ صباحًا و٥:٠٠ مساءً، من يوم الولادة وحتى ١٥٠ يومًا بعد الولادة (DIM)، وسُجِّلت كمية الحليب المنتجة (كجم) إلكترونيًا. جُمعت عينات حليب (١٥ 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 هذه العينات. شمل 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 للمعيار PN-ISO 9622:2015–09. أُجري التحليل باستخدام جهاز MilkoScan FT 6000 من شركة Foss Electric (هيلرود، الدنمارك) وأحواض الماس (فوس، هيليرود، الدنمارك). حُدد عدد الخلايا الجسدية (SCC، ألف 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 موجية) 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 كوميساريك وآخرون (55)، وهي نسبة C18:1 إلى مجموع C18:0 وC18:1، ثم تُضرب النتيجة في 100.
الأداء التناسلي
بعد حوالي 28 يومًا (± 3 أيام) من الولادة، فحص الطبيب البيطري هياكل 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 7.5 ميجاهرتز (UST-995-7.5، شركة ألوكا المحدودة، اليابان). قام الطبيب البيطري بمسح كل مبيض من زوايا مختلفة لتقييم موقع الهياكل بشكل كامل. تم تأكيد أول شبق بعد الولادة من خلال وجود جسم أصفر مرئي (جريب سائد قطره ≥ 10 مم) في أحد المبيضين. ثم فُحصت الأبقار أسبوعيًا لتأكيد الشبق الثاني. كان اليوم الأول من الدورة الشبق هو اليوم الذي تم فيه تأكيد شبق جديد؛ وهي الفترة بين اختفاء الجريب السائد قطره ≥ 10 مم وظهور جسم أصفر جديد في نفس الموقع. تم تلقيح الأبقار التي تظهر عليها علامات الشبق صناعيًا. 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، منها: 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 ساعة من الرضاعة الصباحية، وبعد 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 جمع العينات، طُرِدَت القوارير بالطرد المركزي بسرعة 3000 × ز لمدة 15 دقيقة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية لفصل المصل، ثم خُزِّنت الأمصال عند درجة حرارة -20 درجة مئوية لتحليلها لاحقًا. استُخدم المصل لتحديد تركيزات الأنسولين، وعامل النمو الشبيه بالأنسولين.
تم قياس كل من عامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF-I)، والأحماض الدهنية غير المُسترة (NEFA)، والأديبونيكتين (ApN)، والليبتين (LEP)، والهرمون المنبه للجريب (FSH)، والهرمون الملوتن (LH)، وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α)، والإنترلوكين 1 (IL-1)، والإنترلوكين 6 (IL-6) باستخدام مجموعات ELISA البقرية (Shanghai Sunredbio Technology، الصين). أُجريت جميع التجارب مكررة، وقُيس الامتصاص عند 450 نانومتر باستخدام مطياف ضوئي دقيق (Synergy 2، BioTek، BIOKOM، وارسو، بولندا). سبق ذكر خصائص مجموعات ELISA البقرية من شركة Shanghai Sunredbio Technology المستخدمة في تحديد الهرمونات والسيتوكينات ومؤشرات التمثيل الغذائي في الدم16.
كما تم قياس تركيز بيتا هيدروكسي بيوتيرات (BHB) باستخدام مجموعة ELISA البقرية من شركة Pointe Scientific (وارسو، بولندا). تراوح نطاق قياس BHB بين 0.05 و6.9 مليمول/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 التحاليل وداخلها لجميع المتغيرات الدموية أقل من أو يساوي 5%.
التحليلات الإحصائية
قبل تحليل البيانات، استُخدم أمر PROC MEANS، ثم فُحصت جميع البيانات للتحقق من سلامتها باستخدام PROC UNIVARIATE في برنامج SAS الإصدار 9.4. أُجريت تحويلات بوكس-كوكس على معايير الخصوبة، مثل عدد التلقيحات لكل حمل (الخدمات لكل حمل) وخدمة فترة التلقيح الاصطناعي (خدمة فترة التلقيح الاصطناعي)، وأُجري تحويل لوغاريتمي على عدد الخلايا الجسدية في الحليب (SCC) قبل التحليل الإحصائي. تُعرض نتائج معايير الخصوبة وSCC في الحليب كمتوسطات قبل التحويل في الجداول، ولكن تُسجل فروق جوهرية بين المتغيرات التفسيرية بعد التحويل. قُسِّمت المتغيرات التفسيرية لمؤشر الإجهاد الحراري (THI) في فترة الجفاف قرب الولادة (الأيام -21، -14، و-7) إلى ثلاث فئات استُخدمت لتحليل أداء الإنتاج، والخصوبة، ومؤشرات الدم المناعية الأيضية.
حُدد تأثير الإجهاد الحراري (HS) المُعرَّف بواسطة مؤشر الإجهاد الحراري (THI) في فترة الجفاف قرب الولادة على أداء الإنتاج، والخصوبة، ومؤشرات الدم المناعية الأيضية باستخدام أمر GLM في SAS بشكل منفصل لكل متغير تفسيري (مؤشر الإجهاد الحراري (THI) في الأيام -21، -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+β1afcl+β2dlm+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}β2dlm). 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+β1afcl+β2dsm+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. أُعلنت الدلالة الإحصائية عندما كانت قيمة P أقل من أو تساوي 0.05، وسُجلت الاتجاهات عندما كانت 0.05 < P ≤ 0.1.
الجدول 1. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) قبل 21 يومًا من الولادة على أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم للأبقار المرضعة.
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.
DIM = أيام الإرضاع.
الأحماض الدهنية في الحليب (غرام لكل 100 غرام 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 فئة THI قبل 21 يومًا من الولادة، والمشار إليها في نفس الصف بأحرف مختلفة، 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 (غ/١٠٠ غ دهون):
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 الليسيثين
نظام غذائي طويل
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، والتي تحمل أحرفًا مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).
أ، ب: كانت متوسطات المتغيرات التفسيرية في مجموعات THI خلال 14 يومًا قبل الولادة، والتي تحمل أحرفًا مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.01).
الجدول 3. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) خلال 7 أيام قبل الولادة على أداء الإرضاع ودرجة حالة الجسم للأبقار المرضعة.
THI − 7 أيام = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة محسوب خلال الأيام السبعة التي تسبق 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.
DIM = أيام الرضاعة.
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 مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) خلال الأيام السبعة السابقة للولادة، والمُشار إليها بأحرف مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.01).
الجدول 4. تأثير مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI) خلال 21 يومًا قبل الولادة على مؤشرات الخصوبة لدى الأبقار المرضعة ومؤشرات المناعة الأيضية في الدم.
THI − 21 يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب خلال 21 يومًا قبل الولادة، والذي قُسّم 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 (THI) قبل 21 يومًا من الولادة، والمُشار إليها بأحرف 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، والذي قُسّم 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 (THI) قبل 14 يومًا من الولادة، والمُشار إليها بأحرف 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، والذي قُسّم 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 (THI) خلال الأيام السبعة التي سبقت الولادة، والمُشار إليها بأحرف مختلفة في نفس الصف، مختلفة بشكل كبير (P ≤ 0.05).
الجدول 7. الخصائص العامة للمزارع والأبقار المُرضعة.
AFC – العمر عند الولادة الأولى.
الجدول 8. إحصاءات وصفية للمعايير المُقيّمة (المتغيرات التفسيرية) خلال فترة الجفاف القريبة من الولادة للأبقار المُرضعة.
THI − 21 يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة المحسوب خلال 21 يومًا قبل الولادة، مُقسّمًا إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (ن = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (ن = 35)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المُرضعة (ن = 34).
THI − 14 يومًا = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة محسوب قبل 14 يومًا من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (عدد = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (عدد = 31)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (عدد = 38).
THI − 7 أيام = مؤشر درجة الحرارة والرطوبة محسوب قبل 7 أيام من الولادة، مقسم إلى ثلاث فئات:
THI < 68 كمنطقة راحة حرارية (عدد = 31)،
68-72 كإجهاد حراري خفيف (عدد = 31)،
THI > 72 كإجهاد حراري للأبقار المرضعة (عدد = 38).
