اثر نمره وضعيت بدني در شروع دوره انتقال و مكمل هاي آنتي اكسيدان بر تنش هاي اكسيداتيو و بروز بيماري هاي متابوليك در گاوهاي شيري پر توليد

1-1- بالانس انرژي

ميزان انرژي ورودي به بدن كه از طريق خوراك تامين مي شود، منهاي انرژي خروجي از بدن كه به وسيله توليد شير، رشد و نگهداري مصرف مي شود، را بالانس انرژي مي نامند [52]كه عبارتست از:

ME_i – (ME_m +ME_p) = بالانس انرژي

ME_i : انرژي قابل متابوليسم بدست آمده از مصرف خوراك

ME_m: انرژي قابل متابوليسم مورد نياز براي نگهداري

ME_p: انرژي قابل متابوليسم مورد نياز براي توليد شير [40].

در اوايل شيردهي رقابت براي منابع محدود انرژي بين افزايش سريع توليد شير و مصرف محدود ماده خشك در گاوهاي پرتوليد ايجاد مي شود. حداكثر مصرف ماده خشك با تاخير بعد از اوج توليد شير اتفاق مي افتد. بنابراين بسته به توليد شير گاو شيري را به سمت بالانس منفي انرژي مي برد. به دليل اينكه اغلب گاوهاي شيري قادر نيستند نيازهاي خود براي توليد شير، رشد و نگهداري را از خوراك تامين كنند، وارد يك مرحله از بالانس منفي انرژي مي­شوند. اين دوره از زايش تا اوج توليد شير طول مي كشد [128]. نمودار2-1مصرف خوراك، توليد شير، تغييرات وزن بدن و بالانس انرژي در پس از زايش را نشان مي­دهد كه به خوبي نشانگر تفاوت زماني در اوج مصرف خوراك و اوج توليد شير است بنابراين گاوها دچار بالانس منفي انرژي مي­شوند [78].

نمودار ‏2‑1 مصرف خوراك، توليد شير، تغييرات وزن بدن و بالانس انرژي در پس از زايش گاوها [78].

طول بالانس منفي انرژي از 5 تا 14 هفته با ميانگين 8 هفته متفاوت است و اين تفاوت ممكن است مربوط به ميزان مصرف انرژي، سطح توليد شير و همچنين روش هاي ارزيابي بالانس انرژي باشد [57]. به طور معمول 80 درصد از گاوها بالانس منفي انرژي را تجربه مي­كنند اما مدت و شدت آن متفاوت است [110]. ميزان كاهش در نمره وضعيت بدني در طول اوايل شيردهي انعكاسي از تغييرات بالانس انرژي است كه مرتبط با بروز بيماري­هاي متابوليك و توليدمثلي است [81]. از دست دادن ذخاير انرژي بدن گاو را قادر   مي­سازد تا فاصله بين كمبود انرژي مصرفي و انرژي مورد نياز براي توليد شير، را جبران كند [114]. بررسي­ها نشان داده است كه حدود 30 درصد از انرژي توليد شير در ماه اول شيردهي از ذخاير انرژي بدن تامين     مي­شود [14و114]. زماني كه مكانيسم­هاي فيزيولوژبك به آداپته شدن با بالانس منفي انرژي در كبد اتفاق نمي­افتد، بيماري­هاي كتوز و كبد چرب بروز مي­كند. شكست در گلوكونئوژنز كبدي براي توليد گلوگز كافي مورد نياز براي توليد شير و بافت­هاي بدن و كنترل خود تنظيمي ضعيف اسيدهاي چرب آزاد^[1] از بافت چربي از دلايل كبد چرب و كتوز مي­باشند [73]. پيرس و همكاران در سال 2013 گزارش كردند هرچه نمره بدني گاو در زمان زايش بيشتر باشد گاوها در معرض بالانس منفي انرژي شديدتري قرار مي­گيرند [105]، اما بين گاوهاي بانمره بدني متوسط و پايين اختلاف معني داري وجود نداشت. وبر و همكاران در سال 2013 با استفاده از روش نمونه برداري بيوپسي از كبد گاوها ،كل غلظت چربي كبد را قبل و پس از زايش اندازه گرفتند و گاوها را به سه گروه داراي غلظت بالا، متوسط و پايين چربي كبد تقسيم كردند. بيشترين مصرف ماده خشك و كمترين بالانس منفي انرژي مربوط به گروه چربي كبد پايين بود. همچنين بيشترين كاهش وزن بدن مربوط به گروه بيشترين چربي كبد بود. بنابراين گاوهايي كه نمره بدني بيشتري از دست دادند، بالانس منفي شديدتري را تجربه كرده، چربي كبد بيشتري داشتند و خطر بيشتري براي ابتلا به كبد چرب و ديگر بيماري­هاي متابوليك داشتند [129].

جدول ‏2‑2 سازگاري متابوليكي مرتبط با بالانس منفي انرژي در گاوهاي شيري [110].

اگر رابطه اي بين بالانس انرژي گاو وسلامتي وجود داشته باشد، به دو روش نشان داده  مي­شود:

1. گاوهاي لاغر يا گاوهاي با بالانس منفي شديد انرژي ممكن است به عفونت مستعد تر باشند
2. حيوانات بيمار ممكن است ماده خشك مصرفي كمتري داشته باشند كه به موبيليزه شدن بيشتر

 بافت­هاي بدن (بالانس منفي انرژي شديدتر) براي تحريك توليد شير منجر مي­شود [17].

1-2- نمره وضعيت بدني ايده آل در طول دوره شيردهي

 گاوهاي تازه­زا در اوج توليد شير در توازن منفي انرژي قرار داشته و بنابراين امتياز بدني آنها كاهش    مي­يابد. از اين رو از ذخاير بدني براي توليد شير استفاده مي­كنند، به طوري كه به ازاي كاهش يك كيلو گرم از وزن بدن انرژي لازم براي توليد هفت كيلوگرم شير را تامين مي كنند [5].

گاوهايي كه در اواخر شيردهي هستند در بالانس مثبت انرژي قرار دارند و ذخيره تازه­اي نسبت به ذخاير از دست­رفته در اوايل شيردهي بدست مي­آورند. پس شرايط بدني در تمام مراحل شيردهي متغيير است. بعبارت ديگر نمره وضعيت بدني ايده آل بستگي به مرحله شيردهي دارد. و عبارت است از نمره بدني كه گاو در آن شرايط بيشترين توليد را داشته و كمترين بيماري را متحمل شود. چاگاس و همكاران در سال 2007 دامنه قابل قبول براي تغييرات نمره وضعيت بدني در طول دوره شيردهي كه گاوها بيشترين توليد شير، بازدهي توليد مثلي، سلامتي و رفاه را داشته باشند، به شكل نمودار زير پيشنهاد كردند [39].

نمودار ‏2‑2 تغييرات نمره وضعيت بدني ايده ال در مراحل مختلف شيردهي [39]

بررسي­ها نشان مي­دهد كه يك ميلي متر تغيير در ضخامت چربي پشت برابر با تغيير حدود 5 كيلوگرم از كل چربي بدن است و هر 10 ميلي متر برابر يك واحد نمره وضعيت بدني است بنابراين طبق نتايج محققان در مقياس 5 واحدي تغيير وزن بدن به ازاي يك واحد تغيير در نمره وضعيت بدني 56 كيلوگرم براي گاوهاي هلشتاين [102] و در مطالعه­اي ديگر85 كيلوگرم براي گاوهاي هلشتاين [55]، 68 كيلو گرم براي گاو هاي آنگوس [31] محاسبه شد. نمره بدني ايده­آل، بيشترين عملكرد توليدي و توليد مثلي بدون ابتلا به بيماري است. روچ و همكاران در سال 2013 گزارش كردند كه نمره بدني پايين و بالا، هيچ يك مناسب نيست. گاوهاي لاغر باعث كاهش عملكرد توليدي و توليد مثلي مي­شوند و در مقابل درگاوهاي چاق خطر ابتلا به بيماري­هاي متابوليك بيشتر استهمچنين گاوهايي كه نمره بدني زيادي در بعد از زايش از دست دادند، از وضعيت سلامتي ضعيفي برخوردار بودند [108]. بيرز و همكاران در سال 1999 مناسب ترين نمره وضعيت بدني را در طول مراحل مختلف شيردهي را گزارش كردند كه در جدول زير نشان داده شده است [34].

جدول ‏2‑3 دامنه مناسب نمره وضعيت بدني در مراحل مختلف شيردهي

1-3- تاثير نمره وضعيت بدني بر توليد و تركيب شير

ذخاير بدني كافي در زمان زايش، احتياجات انرژي براي توليد شير در اوايل شيردهي كه سرعت افزايش توليد شير بيشتر از افزايش مصرف خوراك است را تامين مي­كند [114]. اغلب مطالعات صورت گرفته در مورد گاوهاي پرتوليد كه جيره­هاي بر پايه غلات مصرف مي­كنند، نشان مي­دهد در گاوهاي با پتانسيل بالا براي توليد شير، مقدار چربي بدن به صورت مثبت با توليد شير در اوايل شيردهي ارتباط دارد [24،77 و119]. ماركوس فلد و همكاران در مطالعه­اي كه از 2162 گاو هلشتاين در 8 گله استفاده شد، نشان دادند گاوهايي كه در زمان زايمان نمره وضعيت بدني بالايي داشتند، توليد تا روز 90 شيردهي شير بيشتري داشتند [93]. بري و همكاران در سال 2007 بيان كردند گاوهايي كه نمره وضعيت بدني بالاتري در زمان زايش داشتند، توليد شير بيشتري تا روز 90 شيردهي و در كل دوره داشتند. نمودار2-3 ميانگين توليد شير با نمره وضعيت بدني 2، 3 و 4 را نشان مي­دهد [18].

نمودار ‏2‑3 ميانگين توليد شير با نمره وضعيت بدني 2 (    )،3 (   )و 4 (   ) در طول دوره شيردهي [18].

گارنسورسي و همكاران [58] رابطه بين نمره وضعيت بدني در زمان زايش و توليد شير را متغير دانستند و بيان كردند كه گاوهاي با نمره وضعيت بدني بالا در زمان زايش، نمره وضعيت بدني بيشتري را در اوايل شيردهي از دست دادند و به صورت منفي توليد شير را تحت تاثير قرار داد. در مطالعه صورت گرفته توسط پدرون و همكاران [104] ارتباط بين نمره وضعيت بدني در زمان زايش و تغييرات آن بعد از زايش با توليد شير مورد ارزيابي قرار گرفت. نمره وضعيت بدني در زمان زايش هيچ اثري بر توليد شير نداشت. اما افزايش يك واحد نمره وضعيت بدني در زمان زايش با افزايش 8/1 كيلوگرم توليد شير روزانه در اوج توليد همراه بود. همچنين يك واحد افزايش نمره وضعيت بدني در زمان زايش، برابر با افزايش 422 كيلوگرم توليد شير بيشتر تصحيح شده بر اساس 305 روز بود. اما در مطالعاتي ديگر، توليد شير گاوهايي كه نمره وضعيت بدني در هنگام زايش آنها كمتر و بيشتر از 5/3 بود تفاوت معني­داري نداشت [53 و112].همچنين بويسكلار و همكاران در سال 1986 نشان دادند توليد شير با نمره وضعيت بدني قبل از زايش ارتباطي نداشت [24]. والتنر و همكاران پيشنهاد كردند كه نمره وضعيت بدني در زمان زايش و تغييرات نمره وضعيت بدني در طول دوره شيردهي با كل توليد شير تصحيح شده بر اساس 5/3 درصد چربي در 90 روز اول شيردهي ارتباط داشت. در اين مطالعه مشخص شد كه افزايش نمره وضعيت بدني در زمان زايش از 2 به 3، افزايش 322 كيلوگرم توليد شير تا روز 90 شيردهي را در پي داشت. همچنين افزايش نمره وضعيت بدني زايش از 3 به 4 با افزايش 33 كيلوگرمي در توليد شير 90 روز اول شير دهي همراه بود. اما افزايش نمره وضعيت بدني از 4 به 5 باعث كاهش 223 كيلوگرمي در شير توليدي تا روز 90 شيردهي شد [128]. دليل كاهش توليد شير در گاوهاي بيش از حد چاق را مي­توان به كاهش مصرف خوراك در گاوهاي چاق اشاره كرد [128]. دومك و همكاران نيز نشان دادند يك واحد كاهش در نمره وضعيت بدني از زايش تا هفته چهارم شيردهي با افزايش 241كيلوگرم توليد شير بيشتر تا روز 120 شيردهي همراه بود. همچنين افزايش يك واحد نمره وضعيت بدني از خشكي تا زايش باعث افزايش 545 كيلوگرمي در توليد شير شد. بنابراين آنها پيشنهاد كردند كاوهاي چند شكم با نمره وضعيت بدني پايين تري خشك شوند و در طول دوره خشكي افزايش نمره وضعيت بدني داشته باشند تا در نهايت به نمره وضعيت بدني مطلوب در زمان زايش برسند [45].

والتنر و همكاران نشان دادند تغيير نمره وضعيت بدني در اوايل شيردهي تاثير بيشتري از نمره وضعيت بدني در زمان زايش بر توليد شير مي­گذارد. در اين مطالعه كاهش ملايم در نمره وضعيت بدني (5/0 تا 5/1 واحد) در اوايل شيردهي با توليد شير بيشتر همراه بود. اما كاهش زياد نمره وضعيت بدني (بيش از 5/1 واحد) با كاهش توليد شير همراه بود [128].

ماركوس فلد و همكاران گزارش كردند گاوهايي كه با نمره وضعيت بدني بالا به زايش رسيدند، در 90 روز اول شيردهي داراي توليد شير، چربي و پروتئين شير بيشتري بودند. مقدار چربي شير به علت سنتز اسيدهاي چرب شير از اسيدهاي چرب آزاد شده از بافت چربي، افزايش چشمگيرتري داشت [93]. اما در مطالعه­اي ديگر، كنترراس و همكاران گزارش كردند گاوهاي لاغرتر در زمان خشكي (نمره وضعيت بدني برابر يا كمتر از 3 ) تمايل به توليد شير، چربي و پروتئين بيشتر در 150 روز اول شيردهي داشتند [42].

1-4- فيزيولوژي متابوليسم ليپد

اندازه گيري تغييرات در وضعيت يك گاو طي چند هفته، اطلاعات خامي از مقدار ماده مغذي مصرفي گاو نسبت به ماده مغذي مورد نياز آن فراهم مي­كند. اگر چه ذخاير پروتئين و ماده معدني نيز توسط گاو در اوايل دوره شيردهي استفاده مي شو د، اما مهم­ترين ذخيره، بافت چربي مي­باشد. بنابراين درك بيش­تر عوامل موثر در متابوليسم ليپيد به درك بهتر عوامل موثر در از دست دادن و دوباره جبران شدن نمره بدني منجر   مي­شود.

1-4-1- مكانيسم هاي همواستاتيك و همورتيك

طي دوره هاي كمبود طولاني مدت انرژي، هورمون هاي كليدي و پاسخ گويي بافت با تغيير متابوليسم ليپيد، افزايش موبيليزه شدن NEFA براي حفظ تعادل فيزيولوژيك تغيير مي­يابند [14]. اين وضعيت هموستازيس ناميده مي شود كه نتيجه خالص آن موبيليزه شدن ذخاير بافت چربي در پاسخ به كمبود انرژي مي باشد [108،110و111].كنترل همواستاتيك نشان مي­دهد كه اگر محيط تغذيه­اي كافي باشد،گاوهاي شيرده نژاد شيري مي­توانند انرژي موردنياز خود را از ماده خشك مصرفي تامين كنند و موبيليزه شدن بافت كمينه خواهد شد. بنابراين، اگر كنترل­هاي همواستاتيك فقط تنظيم كننده متابوليسم ليپيد طي اوايل دوره شيردهي باشند، افزايش انرژي مصرفي بايستي از لحاظ نظري، موبيليزه شدن ليپيدهاي بدن را از بين ببرد. اما در كل كوشش­ها براي كاهش موبيليزه شدن چربي بدن در اوايل دوره شيردهي (هفته هاي 1تا 4 پس از زايش) با خوراندن جيره­هاي پرانرژي يا كاهش خروج انرژي موفقيت آميز نبوده است [68،107و109]. محدوديت­هاي شديد خوراك طي همان دوره، تغيير نمره بدني را افزايش نداده است [109]. اين داده­ها اشاره بر آن دارد كه مكانيسم ديگري در تغيير نمره بدني طي دوره شيردهي درگير است. اين يافته با اثرات گزارش شده شايستگي ژنتيكي براي توليد شير و مقدار انرژي مصرفي بر روي فعاليت آنزيم­هاي ليپوليتيك و ليپوژنيك همسو است [95]. اين داده ها به اين نتيجه منتهي شد كه ليپوليز در اوايل دوره شيردهي به طور گسترده به صورت ژنتيكي كنترل مي­شود ، به طوري كه آنزيم­هاي درگير در ليپوژنز در اصل توسط انرژي مصرفي تنظيم مي­شوند [107].

تغييرات مشخصي در متابوليسم ليپيد طي دوره آبستني وشيردهي در بيشتر پستانداران وجود دارد. تغيير پروفايل هورموني ومتابوليسم ليپيد با افزايش ذخاير ليپيد طي آبستني تغيير مي­يابند. اين ذخاير سپس در آغاز دوره شيردهي مورد استفاده قرار مي­گيرند [56]. اين تغييرات نه به عنوان تابعي از تغيير محيط تغذيه­اي، بلكه بيشتر به عنوان تابعي از وضعيت فيزيولوژيكي (يعني مرحله شيردهي) رخ مي­دهند كه اين امر كنترل همورتيك متابوليسم ليپيد مي­باشد [14،110و111]. به عبارت ديگر فرضيه همورزيس آن است كه حيوان يك هدايت ژنتيكي براي تضمين وظايف مهم بيولوژيكي، نظير بقاي نوزاد (از طريق عرضه شير) يا توليد مثل دارد. اين هدايت ژنتيكي مي­تواند در صورتي كامل شود كه منابع ضروري به طرف اين وظايف از طريق تغييرات هماهنگ شده در متابوليسم بافت­هاي بدن بروند كه براي حمايت از يك وضعيت فيزيولوژي غالب، ضروري است [110و111]. بنابراين متابوليسم ليپيد با مكانيسم هاي همواستاتيك وهمورتيك تنظيم مي­شود. تنظيم كننده­هاي همواستاتيك متابوليسم ليپيد از لحاظ تغذيه اي حساس هستند، در حالي كه تنظيم كننده­هاي همورتيك از لحاظ تغذيه اي غير حساس هستند و در تابعي از وضعيت فيزيولوژيكي مي­باشند. تنظيم و تطبيق انرژي مصرفي و انتقال مواد مغذي پس از جذب به بافت هاي مختلف، به ويژه متابوليسم ليپيد، مولفه­هاي كليدي سازگاري هاي هموراتيك پيرامون زايش در گاو شيري هستند [110و111].

1-5- متابوليسم ليپيد

بافت چربي ذخيره غالب انرژي بدن را تشكيل مي­دهد و شامل سلول هاي پرشده با تري آسيل گليسرول(TAG) به نام آديپوسايت­ها است، كه در داخل آنها ليپوليز و ليپوژنر به طور پيوسته رخ مي­دهند،كه به تجزيه و سنتز دوبارهTAGدر داخل سلول منجر مي شود.

شكل ‏2‑1 متابوليسم ليپيد در گاوهاي شيري دوره انتقال[111].

 علامت مثبت تحريك و علامت منفي مهار را نشان مي­دهد. خط چين­ها فرآيندهايي هستند كه در سرعت هاي پايين يا تنها در وضعيت هاي فيزيولوژيكي معين رخ مي­دهند.

1-5-1- ليپوژنز

ليپوژنز در سلول­هاي چربي نشخوار كننده از دو مسير رخ مي­دهد: سنتز دنوو و برداشت اسيدهاي چرب زنجير بلند پيش ساخته از گردش خون. در مقايسه با حيوانات تك معده اي كه گلوكز را براي ليپوژنر استفاده مي­كنند. نشخوار كنندگان استات حاصل از تخمير شكمبه اي را به عنوان منبع غالب كربن براي سنتز دنووي اسيد چرب(FA) استفاده مي­كنند. استيل كو آنزيم (COA)كربوكسيلاز، آنزيم محدود كننده سرعت در اين فرآيند است. تشكيل مالونيل-كوآنزيم آ، اولين مرحله لازم در سنتز اسيد چرب را كاتاليز مي­كند. مالونيل كوآنزيم­آ سپس با استيل كوآنزيم­آ به وسليه آنزيم سنتز كننده اسيد چرب^[2] براي توليد اولين واحد آسيل4كربنه، بوتيرات تركيب مي شود.

مالونيل كوآي اضافي (توليدشده توسط استيل كوآكربو كسيلاز) با زنجيره استيل در حال رشد (از طريق اسيد چرب سنتتاز) براي توليد اسيد چرب زنجير بلندتر تركيب مي­شود كه منجر به توليد پالميتات(16:0) به عنوان فرآورده اصلي مي شود. در مورد برداشت اسيد چرب از شيلوميكرون يا ليپوپروتئين هاي بسيار كم چگال(VLDL)گردش خون، ليپوپروتئين ليپاز اندوتليال، تري آسيل گليسرول پلاسما را هيدروليز مي­كندكه NEFA و مونوآسيل گليسرول را توليد مي­كند [110و111].

1-5-2- ليپوليز

طي ليپوليز تحريك شده، همان طوري كه در حالت هاي كمبود طولاني مدت انرژي اتفاق مي­افتد، ليپاز حساس به هورمون([3]HSL) به عنوان يك كاتاليست براي هيدروليز اسيد چرب در موقعيت هاي Sn-1 و Sn-3 عمل مي­كند. فعال شدن ليپاز حساس به هورمون توسط هورمون­هاي ليپوليتيك توسط فسفريلاسيون برگشت پذير از طريق پروتئين كينازآ وابسته به آدنوزين منو فسفات حلقوي ميانجيگري مي­شود كه آن همچنين پريليپين، پروتئين هيدروفوبيك موجود در غشاي ذرات ليپد را فسفريله مي­كند و هر دو گام براي ليپوليز پايدار، بسيار مهم هستند. به علت اين كه پريليپين فسفريله شده قسمتي از شكل تفكيك شده غشاي ذرات ليپيدي مي­باشد، بنابراين دسترسي HSL به هسته تري آسيل گليسرول را فراهم مي­كند. مونوآسيل گليسرول ليپاز، اسيدچرب باقي مانده را در وضعيت Sn-2 هيدروليز مي كند و كل فرآيند، سهNEFA و يك اسكلتي از گليسرول توليد مي كند. حتي طي دوره هاي ليپوليز فعال، بخش عمده­اي از اسيد­هاي چرب بلند زنجير هيدروليز شده در داخل سلول­هاي چربي دوباره استريفيه مي­شود [110و111].

بخشي از NEFA كه از آديپوسايت آزاد مي­شود، به سرعت به آلبومين سرم براي انتقال به بافت هاي مختلف متصل مي­شود.گليسرول و مونو آسيل گليسرول از طريق كانال هاي آكوپورين در غشاي پلاسمايي به داخل گردش خون آزاد مي شوند. طي سرعت­ها ي بالاي تجزيه ليپيد، نسبتNEFA به آلبومين افزايش مي­يابد و NEFA جايگاه­هاي اتصال با ميل تركيبي پايين­تر را بر روي مولكول آلبومين اشغال مي­كند. اين ارتباط ضعيف به نفع تحويل و برداشتNEFA توسط بافت­هاي نيازمند انرژي و ليپيد مي باشد [110و111].

1-6- متابوليسمNEFA

اسيدهاي چرب آزاد گردش خون از طريق3 مسير متابوليزه مي­شوند: آن ها مي­توانند توسط كبد و ماهيچه اسكلتي به عنوان يك منبع انرژي اكسيد شوند، به تري آسيل گليسرول در كبد دوباره استريفيه شوند، يا توسط غده پستاني به عنوان منبعي از اسيدهاي چرب باند زنجير، براي سنتز چربي مورد استفاده قرار گيرند [110و111].

بتا اكسيداسيون اسيد چرب در كبد در قسمت­هاي ميتوكندريايي وپروكسي زومي سلول­هاي كبدي انجام مي­شوند ميتوكندري استيل كوآ توليد مي­كند و اشكال نيكوتين آميدآدنين دي نوكلئوتيد و فلاوين آدنين دي نوكلئوتيد را احيا مي­كندكه انرژي را از طريق توليد آدنوزين تري فسفات (ATP) به ترتيب در چرخه اسيد سيتريك و زنجيره انتقال الكترون، توليد مي­كند. كارنيتين پالميتوئيل ترانسفر آنزيم محدود كننده براي انتقال اسيد چرب به ميتوكندري براي بتا اكسيداسيون است. فعاليت كارنيتين پالميتوئيل ترانسفر نرخ بتا اكسيداسيون اسيدهاي چرب در طول بالانس منفي انرژي احتمالا به خاطر كاهش غلظت و حساسيت مالونيل كوآ كه يك مهار كننده آلواستريك براي كارنيتين پالميتوئيل ترانسفر است، مي­باشد. سلول هاي­كبدي استيل كوآي اضافي حاصل از بتا اكسيداسيون را به اجسام كتوني (استواستات واسيد بتا هيدروكسي بوتيريك) تبديل    مي­كنند [73].كتوزيس يك مكانيسم مهم تامين كننده انرژي براي گاوهاي شيري در اوايل دوره شيردهي است، اگر چه تبديل استيل كوآ به اجسام كتوني نسبت به بتا اكسيداسيون كامل، از لحاظ انرژيتيكي كم بازده تر است. در اوايل دوره شيردهي بيش­تر (بيش از 80 درصد) گلوكز قابل دسترس به طرف غده پستاني انتقال داده مي­شود و از آن جايي كه اندام هاي حياتي (به عنوان مثال مغز) نمي­توانند اسيد چرب را به عنوان يك منبع انرژي متابوليزه كنند، بنابراين اكسيداسيون اجسام كتوني براي بقا ضروري هستند. سرعت تشكيل اجسام كتوني به طور مستقيم متناسب با سرعت­هاي ليپوليتيك و اكسيداسيون اسيد چرب مي باشد [110و111].

يك مسير جايگزين براي اكسيداسيون كبدي NEFA، از طريق پروكسي زوم ها (اندامك هاي سلولي موجود در بيش تر اندام هاي بدن) است. اكسيداسيون پروكسي زومي، هيدروژن پراكسيد (از طريق كاتالاز) را توليد مي­كند بنابراين پيشنهاد مي شود كه بتا اكسيد اسيون پروكسي زومي كم بازده از لحاظ انرژي ممكن است به عنوان يك مسير اضافي براي اكسيد كردن اسيد چرب تنها در غلظت بيش از حد NEFA نقش داشته باشد.

اسيد چرب غير استريفيه شده­اي كه تحت بتا اكسيد اسيون كبدي قرار نگرفته، به تري آسيل گليسرول دوباره استريفيه شده و به داخل گردش خون به صورتVLDL آزاد مي شود. طي دوره هاي توازن منفي انرژي، ظرفيت كبد براي دوباره استريفيه كردن اسيد چرب افزايش مي­يابد، اما سرعت خروج VLDL از كبد، احتمالا به علت كاهش ظرفيت گاو براي توليد آپوپروتئينB، يك تركيب كليدي كنترل كننده كل سرعت سنتز و ترشح VLDL، پايين باقي مي ماند. بنابراين در طول بالانس منفي انرژي، افزايش برداشت كبدي NEFA واستريفيه شدن دوباره آن با سرعت پايين ذاتي سنتز وآزاد شدنVLDL مي­تواند به تجمع تري آسيل گليسرول در هپاتوسايت­ها منجر شود، پديده اي كه اغلب به عنوان كبد چرب ناميده مي شود [13].

پيرس و همكاران [105] گزارش كردند كه در گاوهايي كه نمره وضعيت بدني بالايي در زمان زايش دارند، غلظت NEFA و متعاقبا بالانس منفي بيشتري را تجربه مي­كنند. در آزمايش آنها گاوهاي داراي نمره بدني بيش از 75/3 در زمان زايش ميزان NEFAو BHBA بيشتري از گاوهاي با نمره بدني متوسط و پايين داشتند.

1-7- استرس اكسيداتيو

عدم تعادل بين توليد راديكال هاي آزاد و سدهاي آنتي اكسيداني مورد نياز براي از بين بردن اين راديكال­هاي آزاد، گاوها را در معرض استرس اكسيداتيو قرار مي دهد. استرس اكسيداتيو فاكتور مهم و اساسي براي عملكرد نادرست ايمني و پاسخ هاي التهابي است [16،37،123و133]. در واقع استرس اكسيداتيو به انحراف تعادل واكنش­هاي اكسيداسيون احيا به طرف افزايش اكسيداسيون سلولي و كاهش واكنش­هاي احيا گفته مي­شود كه در اين حالت افزايش شديد توليد گونه­هاي فعال اكسيژن رخ مي­دهد ]2[ گونه هاي فعال اكسيژن دسته اي از راديكال هاي آزاد مي باشند كه از مولكول هاي اكسيژن و سوپر اكسيداسيون مشتق مي شوند. راديكال هاي آزاد حداقل يك الكترون جفت نشده در آخرين مدارشان دارند، كه مي توانند اين الكترون را از طريق واكنش هاي اكسيداسيون و احياءمنتقل كنند. افزايش ناگهاني نرخ متابوليكي در دوره انتقال و اوايل شيردهي وبنابراين افزايش قابل توجه در احتياجات اكسيژن در طي افزايش تقاضاي انرژي در اثر متابوليسم بالاي انرژي در گاو هاي پرتوليد منجر به توليد گسترده گونه هاي فعال اكسيژن مي شود [43]. شارما و همكاران در سال 2011 گزارش كردندگاوهاي تازه زا دچار استرس اكسيداتيو بيشتري نسبت به گاوهاي اواخر آبستني داشتند و ميزان آنتي اكسيدان­هاي كمتري در خون آنها وجود داشت [115]. برنابوچي و همكاران در سال 2005 گزارش كردند كه گاوهاي با نمره وضعيت بدني بيشتر، گونه­هاي فعال اكسيژن بيشتري در قبل و بعد از زايش و تيوباربيتوريك اسيد فعال بيشتري در بعد از زايش نسبت به گاوهاي نرمال و لاغر داشتند. همچنين ميزان سوپراكسيد ديسموتاز در گاوهاي چاق و لاغر بالاتر از گاوهاي نرمال بود. اما ميزان گلوتاتيون يراكسيداز اختلاف معني داري بين گروه­هاي مختلف نمره بدني نداشت. بنابراين گاوهايي كه نمره بدني بالايي داشتند ميزان بيشتري از نمره بدني خود را از دست دادند حساسيت بيشتري به استرس اكسيداتيو داشتند [16]. بنابر گزارش اوبويل و همكاران گاوهاي با نمره بدني 5/3 و بيش از آن پتانسيل آنتي اكسيداني كمتري نسبت به گاوهاي با نمره بدني نرمال (5/2 تا 7/2) در اواسط شيردهي داشتند [101]. دوبلار و همكاران در سال 2010 ارتباطي بين نمره وضعيت بدني و تغييرات آن با وضعيت اكسيداتيوپيدا نكردند، اما تليسه­هاي با نمره وضعيت بدني بالا، متمايل به داشتن گونه­هاي فعال اكسيژن بيشتري نسبت به تليسه­هاي با نمره بدني مناسب بودند [43].

1-7-1- آسيب هاي ناشي از استرس اكسيداتيو

راديكال هاي آزاد زيان هاي شديدي را به غشاي سلول، DNA، پروتئين هاي سلولي و آنزيم ها وارد   مي­كنند.تغيير گروه هاي پروتئيني توسط اكسيداسيون، مي­تواند عملكرد پروتئين ها را تغيير دهد و بر سوخت و ساز، سيگنال­دهي و مراحل ترجمه DNA سلول­ها تاثير گذار باشد [49]. راديكال­هاي آزاد به علت از دست دادن الكترون، تركيبات بسيار واكنش دهنده­اي مي­باشند. اين تركيبات مي توانند با اسيد هاي نوكلئيك واكنش داده و منجر به جهش در آنها شوند، يا آنزيم ها را غير فعال كنند و يا با اسيد هاي چرب غشاي واكنش داده و باعث بي ثباتي در غشاي شوند [121]. بيماري هاي زيادي از جمله ورم پستان، ادم پستان، جفت ماندگي، متريت و اندومتريت در گاو هاي در معرض استرس اكسيداتيو گزارش شده است [121و125].

1-8- نقش NEFA در استرس اكسيداتيو

اسيدهاي چرب آزاد پلاسما يا آسيل كوآ مربوط به آن در افزايش توليد گونه­هاي فعال اكسيژن (ROS) و نيتروژن به وسيله لوكوسايت­ها يا سلول­هاي اندوتليال در ميتوكندري يا در سطح سيتوزول موثر است [41]. بنابراين در گاوهايي كه دچار بالانس منفي انرژي شديد هستند، غلظت NEFA پلاسمايي بالا است و توليد گونه­هاي فعال اكسيژن و نيتروژن و بنابراين احتمال استرس اكسيداتيو بيشتر است [18].

1-9- سلنيوم

سلنيوم جزو كوفاكتوري آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز است كه سلول هاي بدن از آسيب هاي اكسيداني محافظت مي كند. بيماري ماهيچه سفيد بر اثر كمبود سلنيوم در نشخواركنندگان ايجاد مي شود. اين بيماري بر اثر كمبود آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز و در نتيجه وارد آمدن آسيب هاي اكسيداسيوني به بافت ماهيچه رخ مي دهد [6 و96]. مطالعات آليسون و لاون نشان داد كه استفاده از مكمل سلنيوم قبل از زايش موجب كاهش وقوع جفت ماندگي شد [10]. همچنين مكمل سلنيوم در گاو هاي دچار كمبود، موجب كاهش شدت ورم پستان و كاهش ميزان سلول هاي بدني شير توليدي وافزايش مقاومت به ورم پستان شد [72،122و124]. فيشر و همكاران با مكمل كردن سلنيوم به گاوهايي كه كمبود سلنيوم داشتند، افزايش كمي در شير توليدي مشاهده كردند و گرچه توليد به ندرت تحت تاثير قرار گرفت ولي بر سلامتي دام نقش اساسي ايفا نمود. آنها بيان كردند افزودن مكمل سلنيوم آلي باعث افزايش غلظت سلنيوم شير و افزايش مقاومت آنتي اكسيداني شير خواهد شد [54]. لي بلنس و همكاران با مكمل كردن سلنيوم تاثيري بر بروز بيماري­هاي ورم پستان، متريت، اندومتريت، كتوز، جابجايي شيردان پيدا نكردند، اما جفت ماندگي تمايل به كاهش داشت [85].همچنين سلنيوم در ساخت هورمون هاي تيروئيدي نقش دارد، بدين ترتيب كه براي تبديل تري يدوتيرونين(T3) به تيروكسين(T4) كه شكل فعال هورمون هاي تيروئيدي است، ضروري است. توصيه NRC براي سلنيوم 3/0 ميلي گرم سلنيوم به ازاي يك كيلوگرم ماده خشك جيره براي همه گاوهاي شيري است [100].

1-10- ويتامين E

ويتامين E از جمله مواد مغذي كم مصرف است كه براي عملكرد طبيعي فيزيولوژيك و بهبود وضعيت آنتي اكسيداني مصرف مي­شود [97]. ويتامين E از ويتامين هاي محلول در چربي است كه خاصيت آنتي اكسيداني دارد و اثر مخرب راديكال هاي آزاد را از بين مي برد. ويتامين E نام عمومي گروهي از تركيبات محلول در چربي به نام توكوفرول ها و توكوترينول ها است كه در طبيعت به اشكال مختلف آلفا، بتا، گاما و سيگما وجود دارند. آلفا توكوفرول عمده ترين استروايزومري است كه در مواد خوراكي و خون گاوها يافت مي شوند و 95% از ويتامين E كل سرم را تشكيل مي دهند و بيشترين فعاليت بيولوژيكي را نيز دارد [10و96]. علوفه سبز تازه منبع غني از ويتامين E است. اما كنسانتره ها و علوفه هاي انبار شده (سيلاژها، هيلاژها و    علف­ها) عموما از نظر ويتامين E فقير هستند.NRC ميزان ويتامين E مورد نياز براي گاوهاي خشك و قبل از زايش 80 واحد بين المللي به ازاي كيلوگرم ماده خشك جيره وبراي گاوهاي شيرده ميزان 20 واحد بين المللي را توصيه كرد [100]. نقش اصلي ويتامين E به عنوان يك آنتي اكسيدان در خنثي كردن راديكال هاي آزاد در غشاي سلولي، غشاي ميتوكندري وLDL مي باشد.

ويچتل(1998) رابطه آنتي اكسيداني سلنيوم و ويتامين E را پيشنهاد كرده است. در حالت استرس اكسيداتيو توليد پروكسيد هيدروژن (₂O₂H) بالا مي رود كه گلوتاتيون پراكسيداز باعث تبديل آن به آب مي شود.همچنين گلوتاتيون پراكسيداز با همكاري ويتامين E راديكال هاي آزاد را خنثي مي كند. ويتامين E و گلوتاتيون پراكسيداز در دو مكان متفاوت درون سلولي فعاليت مي كنند. گلوتاتيون پراكسيداز محلول در آب است و در سيتوزول سلول ها وجود دارد و ويتامين E در داخل غشاهاي ليپيدي فعاليت دارد. به همين علت مصرف بيش از حد يكي از اين مواد مغذي احتياج به ديگري را از بين نمي­برد [132].

1-11- بيماري­هاي متابوليك

تقريبا 75 درصد بيماري­ها در گاوهاي شيري در اولين ماه پس از زايش اتفاق مي­افتد و حدود 50 درصد از گاوهاي شيري به بيماري­هاي متابوليك و عفوني در دوره انتقال مبتلا مي­شوند [126]. بنابراين،    ناهنجاري­هاي متابوليكي بيشترين اهميت را در گاوهاي شيرده دارد. انتقال از آبستني به وضعيت شيردهي، گاو را دچار تغييرات شديد فيزيولوژيكي مي­كند. اكثر ناهنجاري­هاي متابوليكي مثل تب شير، كتوز،جفت ماندگي و جابجايي شيردان در دو هفته اول شيردهي اتفاق مي­افتد كه دليل آن نياز بالاي انرژي، پروتئين و مواد معدني براي توليد آغوز و همچنين نياز جنين براي رشد و تكامل نهايي است كه نمي­تواند از راه جيره تامين شود و بايد از ذخاير بدني فراهم گردد. بنابراين كمبود شديد انرژي كه با كاهش شديد نمره وضعيت بدني سنجيده مي­شود موجب گسترش ناهنجاري­هاي متابوليكي مي­شود [3].

1-12- تب شير

يك بيماري متابوليكي است كه قبل از زايمان يا به هنگام زايمان اتفاق مي­افتد و با كاهش سريع كلسيم پلاسما به دليل تشكيل آغوز ايجاد مي­شود. در نتيجه گاوها متعاقب نياز ناگهاني به كلسيم در هنگام زايمان، تا زماني كه روده و استخوان به تقاضاي كلسيم مورد نياز براي شيردهي عادت كنند، علائمي از هيپوكلسيمي را نشان مي­دهند. عمده ترين علايم تب شير شامل كاهش اشتها، تيرگي و فرورفتگي بيش از حدچشم­ها، سردي بيش از حد نوك گوش­ها و ضعف عضلات مي­باشد. با پيشرفت بيماري گاو قادر به ايستادن نبوده و روي جناغ سينه اش دراز مي­كشد و به دليل ضعف ماهيچه­اي قادر به برخواستن نيست [3].

1-12-1- عوامل موثر در ابتلا به تب شير

الف) نژاد:تحقيقات نشان داده كه نژاد جرسي با احتمال وقوع 33 درصد نسبت به نژاد­هاي ديگر با احتمال وقوع 6/9 درصد در ابتلا به تب شير حساس­تر هستند [75]. محققان نشان دادند كه گيرنده­هاي روده­اي 1و25 دي هيدروكسي كوله كلسي فرول در نژاد جرسي نسبت به هلشتاين كمتر است كه موجب كاهش حساسيت بافت به اين هورمون و افزايش بروز كمبود كلسيم خون مي­شود [64 و75].

ب) سن: با افزايش سن وقوع تب شير نيز افزايش مي­يابد.چندين عامل با افزايش سن مرتبط هستند، اول اينكه افزايش سن باعث افزايش توليد شير مي­شود و در نتيجه گاوها نياز بيشتري به كلسيم دارند. دوم اينكه افزايش سن باعث كاهش قدرت برداشت كلسيم از استخوان و كاهش انتقال فعال كلسيم از روده مي­شود و سوم اينكه با افزايش سن توليد 1 و 25 دي هيدروكسي كوله كلسي فرول كاهش مي­يابد. اين عوامل باعث عدم توانايي گاو در واكنش به نياز شديد كلسيم در هنگام زايمان مي­شوند [75].

ج) جيره:ميزان كلسيم و فسفر جيره همچنين نسبت كلسيم به فسفر جيره بر وقوع تب شير موثر است. تغذيه با جيره كلسيم پايين يا نسبت كلسيم به فسفر كمتر از 2 به 1 اجتمال بروز تب شير را افزايش مي­دهد [75].

 د) نمره وضعيت بدني: روچ و بري يك همبستگي غير خطي بين بروز تب شير و نمره وضعيت بدني در گاوهاي شيرده گزارش كردند. درصدگاوهاي زمين گير بر اثر تب شير با نمره بدني كمتر از 5/2 و بيشتر از 5/3 در مقايسه با نمره بدني 3 در زمان زايش به ترتيب 13 و 30 درصد بيشتر بود [107]. رابطه بين گاوهاي چاق&