שיפור איכות הזקיק המבייץ ע"י תוספת גלוקוגנית למנה, כאמצעי לשיפור הפוריות של פרות חלב


דוח מסכם לתוכנית מחקר מספר 362-0077-2004-2006


רות בראב-טל, משה קאים וסויאתה פן
מינהל המחקר החקלאי, מרכז וולקני,
המכון לחקר בעלי חיים, בית דגן


תקציר

לאחרונה הראנו כי למועד הביוץ הראשון ומספר הביוצים עד ההזרעה השפעה רבה על יכולת הפרה להתעבר. כניסה מאוחרת למחזוריות מינית מהווה גורם חשוב, המשפיע על הירידה בהתעברות הפרות בהזרעה הראשונה. ידוע כי הזנה מהווה גורם מרכזי המשפיע על הפוריות של פרות חלב. השפעת הזנה על פעילות שחלתית אינה ישירה, אלא באמצעות הפרשת הורמונים מטבוליים אינסולין ו-  IGF-I . נמצא קשר בין רמות של IGF-I  ואינסולין אחר המלטה והיכולת של הזקיק מן הגל הראשון אחר המלטה לבייץ. כמו כן, נמצא קשר חיובי בין רמות ה- IGF-I ואינסולין לבין רמות אסטראדיול בפלסמה.
מטרות העבודה היו: (א) לבדוק את ההשפעה של שתי תוספות גלוקוגניות 65 MPG ו-פרוגליק 55  למנה על רמות של אינסולין ו-IGF-I  בסרום; (ב) לבחון באיזו מידה העליה ברמות האינסולין ו-IGF-I  בפלסמה באה לידי ביטוי בעליה ברמתם גם בנוזל מזקיקים דומיננטים ומשניים,  ובאיזו מידה זה משפיעה על רמות סטרואידים בנוזל הזקיקי. הראנו כי תוספת גלוקוגנית למנה העלתה ריכוזי אינסולין ו IGF-I  בסרום, אך ההשפעה של שני החומרים  הייתה שונה. פרוגליק 55  העלה משמעותית את רמות האינסולין בסרום ביום 15 של הטיפול  (P=0.002),  אך לא השפיע על ריכוזי  IGF-I.   MPG65 לעומת זאת לא השפיע על רמות האינסולין בסרום אך העלה את רמת ה- IGF-I   פי 1.4 בהשוואה לרמות שלפני הטיפול. פרוגליק 55 העלה את ריכוז האינסולין בזקיקים משניים פי 4, ללא כל השפעה על זקיקים דומיננטיים. לא הייתה השפעה על ריכוזי הורמונים אחרים. MPG 65  לא שינה את ריכוזי ההורמונים כולל אינסולין ו IGF-I בנוזל פוליקולרי משני סוגי הזקיק.
לסיכום, ניתן להשפיע על ריכוז אינסולין בסרום ונוזל זקיקי על ידי תוסף גלוקוגני. בין שני החומרים שנבדקו, לפרוגליק 55  הייתה השפעה גדולה יותר בהשוואה ל .MPG 65 – ניתן לצפות כי עליה ברמות אינסולין בזקיקים אחרי המלטה יכולה לגרום לעליה בריכוז אסטראדיול המביא לשיא LH , ביוץ וכניסה למחזוריות.


 מבוא
כידוע שעורי ההתעברות אחר ההמלטה נמוכים בעדר הבקר לחלב בארץ. לאחרונה הראנו כי כניסה מאוחרת למחזוריות מינית מהווה גורם חשוב, המשפיע על הירידה בהתעברות של הפרות בהזרעה הראשונה (בראב-טל ושו  1999)   , כשבועיים-שלושה אחר ההמלטה מתפתח זקיק דומיננטי אצל רוב הפרות (גל ראשון אחר ההמלטה), ללא כל קשר למצב הגופני של הפרה. לעומת זאת, היכולת של הזקיק הדומיננטי מן הגל הראשון לבייץ שונה מפרה לפרה ומושפע כנראה במידה רבה מהמאזן האנרגטי
(Beam & Butler 1999)). למועד הביוץ הראשון ומספר הביוצים עד ההזרעה השפעה רבה על היכולת של הפרה להתעבר. במחקר קודם הראנו כי הסיכוי להתעבר מההזרעה ראשונה גבוה יותר בפרות אשר בייצו מוקדם יותר אחר ההמלטה (פחות מ21 יום), והיו להן 2-3 מחזורים מיניים תקינים עד מועד הזרעה. בפרות אשר הביוץ הראשון הופיע מאוחר יותר (מעל 40 יום), תופעות של מחזורים לא תקינים והתפתחות של ציסטות שחלתיות היו נפוצות יותר, ובסופו של דבר גרמו להתעברות נמוכה. ההזנה מהווה גורם מרכזי המשפיע על הפוריות של פרות חלב. השפעת הזנה על פעילות שחלתית אינה ישירה, אלא באמצעות הפרשת הורמונים מטבוליים מהכבד ומהלבלב. בשנים האחרונות עולה מספר העבודות המצביעות על חשיבותם של ההורמונים המטבוליים אינסולין ו- IGF-I בתהליכי הגדילה וההתמיינות של הזקיק המבייץ (Diskin et al., 2003). נמצא קשר בין רמות של IGF-I  ואינסולין אחר המלטה והיכולת של הזקיק מן הגל הראשון אחר המלטה לבייץ (Beam & Butler, 1999). כמו כן, נמצא קשר חיובי בין רמות ה- IGF-I ואינסולין לבין רמות אסטראדיול בפלסמה (Beam & Butler 1997). לIGF-I ישנה השפעה רבה על גדילה והתמיינות של הזקיק הפראובולטורי, באמצעות קולטנים הנמצאים על תאי הגרנולוזה (Armstrong & Webb, 1997). בזקיק, IGF-I קשור לחלבונים IGFBPs-, להם חשיבות רבה בויסות הרמות של IGF-I החופשי
(Lucy, 2000). שחלה של פרה, בניגוד למכרסמים ופרימטים, מסנטזת כמויות קטנות שלIGF-I  והמקור העיקרי הוא הכבד, לכן ההשפעה שלIGF-I  על השחלה היא בעיקר אנדוקרינית. התבטאות של הגן ל- IGF-I יורדת במצב של רעב או מאזן אנרגטי שלילי. בפרות שהיו במאזן אנרגטי שלילי אחר ההמלטה נמצאו רמות נמוכות יותר של I-IGF בפלסמה בהשוואה לפרות במאזן אנרגטי חיובי (Lucy et al., 1999). ידוע כי קיים קשר בין גודל המאזן האנרגטי השלילי בחודש הראשון אחר המלטה לבין פרק הזמן עד הביוץ הראשון (2). במחקרים קודמים שלנו מצאנו כי:

א. ריכוז הגלוקוז והאינסולין גבוהים יותר בזקיקים דומיננטיים מאשר בזקיקים משניים של פרות חולבות (Landau et al., 2000 ).

ב. פרות עם רמות IGF-I נמוכות יותר אחר ההמלטה בייצו מאוחר יותר מפרות עם רמות גבוהות של ההורמון (טרם פורסם);
ג. תוספת של גרעני תירס למנה, לפרק זמן קצר, מעלה את ריכוז האינסולין בדם ובנוזל הזקיקים (Landau et al., 2000), ומשפר את איכות הביצית ואת יכולתה להתפתח עד השלב של בלסטוציסת בתרבית  (Braw-Tal et al., 2003).


מטרות המחקר
1. לבדוק את ההשפעה של תוספת גלוקוגנית למנה על רמות אינסולין ו-IGF-I  בפלסמה.
2. לבחון באיזו מידה העליה ברמות האינסולין ו-IGF-I  בפלסמה באה לידי ביטוי בעליה ברמתם גם בנוזל הזקיק, ומשפיעה על רמות הסטרואידים בנוזל הזקיקי.
במידה ונמצא שלתוספת גלוקוגנית השפעה חיובית על רמות ההורמונים בפלסמה ובנוזל הזקיקי, נבדוק בהמשך את השפעתם על שיעור ההתעברות.
אנחנו מצפים שניתן יהיה לשפר את הפוריות פרות גבוהות תנובה בעזרת הטיפול המוצע.

 

חומרים ושיטות
נערכו שני ניסויים שמטרתם  לבדוק את ההשפעה של תוספות גלוקוגניות למנה על רמות של אינסולין ו- (free & total) IGF-I , ,IGFBP פרוגסטארון ואסטראדיול   בפלסמה ונוזל פוליקולרי.
 בניסוי ראשון נבדקה השפעה של תוספת גלוקוגנית –MPG 65  ) חברת "ביווק")   שהכיל  65% glycol     monopropylene  למנה. בניסוי שני נבדקה השפעה של פרוגליק 55 שהכיל  55%  propylene glycol השאר חומרי טעם וריח (ש.ח. מהנדסים ויועצים בע"מ).
 שאיבת נוזל זקיקי נעשה בעזרת מכשיר אולטראסאונד לפי שיטה שתוארה  על ידינו (Landau et al., 2000).

 

מהלך הניסוי מס. 1  (שנה א)
הניסוי נערך בבית דגן  ברפת הפרטנית. בניסוי נכללו 17 פרות תקינות מבחינה רפואית וגבוהות תנובה. הפרות סונכרנו (n=17) ומועד הביוץ אושר על ידי סריקת שחלות בעזרת אולטראסאונד. הפרות חולקו באופן אקראי ל- שתי קבוצות: (א) קבוצת ביקורת, ((n=8 ניזונה בבליל סטנדרטי, (ב) קבוצת טיפול ((n=9 ניזונה בבליל סטנדרטי בתוספת   .MPG 65   
MPG 65   ניתן במשך כל הניסוי החל מיום הכנסת ה-) CIDR:תחילת הסנכרון):  200  גרם ליום במשך יומיים, 400 גרם במשך יומיים, 600 גרם במשך יומיים ו-900  גרם ליום במשך 12 יום. ביום ה-6 למחזור הזרקנו PGF2 וכ-40 שעות מאוחר יותר שאבנו את הנוזל הזקיקי מזקיק הדומיננטי ומהזקיק המשנה. נבדקו ריכוזי הורמונים בנוזל פוליקולרי. במהלך הניסוי נלקחו דגימות דם לבדיקת ריכוזי IGF-I , אינסולין וגלוקוז בפלסמה.

 

מהלך הניסוי מס. 2  (שנה ב)
הניסוי נערך בבית דגן  ברפת הפרטנית. בניסוי נכללו 18 פרות תקינות מבחינה רפואית וגבוהות תנובה. הפרות סונכרנו 18 פרות (CIDR & PGF2) ומועד הביוץ אושר על ידי סריקת שחלות בעזרת אולטראסאונד. הפרות חולקו באופן אקראי ל- שתי קבוצות: (א) קבוצת ביקורת, ((n=9 ניזונה בבליל סטנדרטי, (ב) קבוצת טיפול ((n=9 ניזונה בבליל סטנדרטי בתוספת  "פרוגליק 55"  
 פרוגליק  ניתן במשך כל הניסוי החל מיום הזרקת ה:PGF2 -  250  גרם ליום לפרה במשך יומיים, 500 גרם במשך יומיים, 750 גרם במשך יומיים ו-1000  גרם ליום במשך 16 יום. ביום ה-16 למחזור הזרקנו PGF2 וכ-40 שעות מאוחר יותר שאבנו את הנוזל הזקיקי מזקיק הדומיננטי ומהזקיק המשנה. נבדקו ריכוזי הורמונים בנוזל פוליקולרי. במהלך הניסוי נלקחו דגימות דם לבדיקת ריכוזי IGF-I , אינסולין וגלוקוז בסרום.

 

אנליזות הורמונליות  (שנה ג)
בשני ניסויים בצענו מעקב אחר צריכת מזון יומית, ותנובת חלב יומית. דגימות דם נלקחו שלוש פעמים בשבוע לבדיקת IGF-I  וכל שעתיים במשך 6-8 שעות לבדיקת אינסולין וגלוקוז.
רמות IGF-I בסרום ובנוזל זקיקי נבדקו בעזרת RIA אשר פיתחנו במעבדתנו. רמות IGF-I  חופשי בנוזל זקיקי נבדקו בעזרת ,(DSL, Texas, USA) Free IGF-I ELISA kit רמות אינסולין נבדקו בעזרת 
.(DPC, LA, USA) Coat-A-Count kit  פעילות של IGFBP נקבע כפי שתואר על-ידי
.Simpson et al.(1994) גלוקוז נבדק לפי שיטה קולורימטרית של .Trinder ריכוז אסטראדיול בנוזל פוליקולרי נבדק בעזרת RIA כפי שתואר (Lucy et al., 1999). ריכוז פרוגסטרון בפלסמה ונוזל פוליקולרי נבדק בעזרת   RIA kit solid-phase .(Coat-A-Count, DPC, LA, USA)

 

התוצאות
ניסוי מס. 1.
השפעה של  MPG 65על ריכוזי הורמונים בפלסמה ובנוזל פוליקולרי
טיפול ב-     MPG 65במשך 12 או 18 יום העלה במידה מובהקת (P<0.05)  את רמת IGF-I  בסרום פי 1.4- 1.3  בהשוואה לרמה שלפני הטיפול ( יום 0). בקבוצת ביקורת לא נרשם שינוי בריכוז ההורמון באותה תקופה (איור 1).
לא נרשמה עליה בריכוז אינסולין בסרום לאחר טיפול בפרופילן גליקול (איור 2).
לא נמצאה השפעה של פרופילן גליקול על ריכוזי הורמונים בנוזל פוליקולרי מזקיקים דומיננתיים או משניים (טבלה  1א, 1ב).
נמצאה קורלציה חיובית בין ריכוזי אינסולין ואסטראדיול בנוזל פוליקולרי (איור 3), ולעומת זאת לא נמצאה קורלציה בין ריכוזי  IGF-I  ואסטראדיול באותם זקיקים.
נמצאו הבדלים מובהקים (P<0.001)   בין זקיקים דומיננטיים ומשניים, ללא קשר לטיפול, בריכוזי: IGF-I total, IGF-I free, IGFBP , אינסולין ו-גלוקוז, וזה בנוסף להבדלים הידועים בריכוזי אסטראדיול ופרוגסטרון (טבלה 2).

 

ניסוי מס. 2.
השפעה של  פרוגליק 55 על ריכוזי הורמונים בפלסמה ובנוזל פוליקולרי
טיפול ב- פרוגליק 55 במשך 15 יום העלה במידה מובהקת (P=0.002))  את רמת האינסולין בפלסמה פי 2.8  בהשוואה לביקורת, כאשר ריכוזי אינסולין נמדדו 5 שעות לאחר חלוקת המזון (איור 4).
לא נמצאה השפעה של פרופילן גליקול על ריכוזי אינסולין בנוזל פוליקולרי מזקיקים דומיננטיים (טבלה  2א), אך  נמצא הבדל משמעותי  ((P=0.004 בריכוזי אינסולין בנוזל פוליקולרי מזקיקים משניים  (טבלה 2ב).

 

דיון ומסקנות
המחקר הראה  כי תוספת גלוקוגנית למנה העלתה את ריכוזי האינסולין ו ה- IGF-I  בסרום, אך השפעה של שני חומרים  הייתה שונה. פרוגליק 55  העלה משמעותית את רמות האינסולין בסרום ביום ה-15 של הטיפול  (P=0.002),  אך לא השפיע על ריכוז  IGF-I.   MPG 65 לעומת זאת לא השפיע על רמות האינסולין בסרום אך העלה את רמת ה- IGF-I   פי 1.4  בהשוואה לרמות שלפני הטיפול.
פרוגליק 55 העלה את ריכוז האינסולין בזקיקים משניים פי 4. לא הייתה כל השפעה על זקיקים דומיננטיים. ולא הייתה השפעה על ריכוזי הורמונים אחרים בנוזל מזקיקים דומיננטיים או משניים.
MPG 65   לא  שינה את ריכוזי ההורמונים כולל אינסולין ו IGF-I בנוזל פוליקולרי משני סוגי הזקיק.
לסיכום, ניתן להשפיע על ריכוז אינסולין בסרום ונוזל זקיקי על ידי תוסף גלוקוגני. בין שני החומרים שנבדקו לפרוגליק 55  היתה השפעה גדולה יותר בהשוואה ל  . MPG 65- ניתן לצפות כי עליה ברמות אינסולין בזקיקים אחרי המלטה יכולה לגרום לעליה בריכוז אסטראדיול המביאה לשיא LH , ביוץ וכניסה למחזוריות.
אנחנו מצפים שניתן יהיה לשפר את הפוריות פרות גבוהות תנובה בעזרת הטיפול המוצע.

 

References


1. בראב-טל ר., בור. א., קאים מ., מועלם ע. (1999). דינמיקה של התפתחות זקיקים שחלתיים בפרות חלב לאחר המלטה. (דו"ח סופי למועצה לענף

חלב)  

 

2. Beam, S.W. & Butler, W.R. (1999). Effect of energy balance on follicular development and first ovulation in postpartum dairy cows. J. Reprod. Fert. (Suppl.) 54, 411.
3. Diskin, M.G., Mackey, D.R., Roche, J.F. & Sreenan, J.M. (2003). Effects of nutrition and metabolic status on circulating hormones and ovarian follicle development in cattle. Anim. Reprod. Sci. 78, 345.
4. Beam, S.W. & Butler, W.R (1997). Energy balance and ovarian follicle development prior to the first ovulation postpartum in dairy cows receiving three levels of dietary fat. Biol. Reprod. 56, 133.
5. Armstrong, J.D. & Webb, R. (1997). Ovarian follicular dominance: a novel mechanisms and protein factors. Reviews of Reproduction 3, 134.
6. Lucy, M.C. (2000). Regulation of ovarian follicular growth by somatotropin and insulin-like growth factors in cattle. J. Dairy Sci. 83, 1635.
7. Lucy, M.C., Bilby, C.R., Kirby, C.J., Yuan, W. & Boyd, C.K. (1999). Role of growth hormone in development and maintenance of follicles and corpora lutea. J. Reprod. Fert. (Suppl.) 54, 49.
8. Landau, S., Braw-Tal, R., Kaim, M., Bor, A. & Bruckental, I. (2000). Preovulatory follicular status and diet affect the insulin and glucose content of follicles in high-yielding dairy cows. Anim. Reprod. Sci. 64, 181.
9. Braw-Tal, R., Malka, H., Landau, S., Kaim, M., Arav, A., Bor, A. & Bruckental, I. (2003). Diet-induced increase in insulin concentration and oocyte quality in dairy cows. 7th Conference of the European Society for Domestic Animal Reproduction. September 4-6, Dublin, Ireland.
10. Simpson, R.B., Chase, C.C. Jr, Spicer, L.J., Vernon, R.K., Hammond, A.C. & Rae, D.O. (1994). Effect of exogenous insulin on plasma and follicular insulin-like growth factor I, insulin-like growth factor binding protein activity, follicular oestradiol and progesterone, and follicular growth in superovulated Angus and Brahman cows. J.Reprod. Fert. 102, 483.

 

 

טבלה 1. השפעה של MPG 65  על הרכב נוזל פוליקולרי מזקיקים דומיננטיים (א) ומשניים (ב).

 

א.  זקיקים דומיננטיים

 

ב. זקיקים משניים


          

 
טבלה 2.  השפעה של פרוגליק 55  על הרכב נוזל פוליקולרי מזקיקים דומיננטיים (א) ומשניים (ב).

 

א.  זקיקים דומיננטיים.


ב. זקיקים משניים
 
 

 

 איור 1. השפעה של פרופילן גליקול  Proglyc 55 על רמות אינסולין בסרום. דמים נאספו
A)) בשעה 12:00 – לפני חלוקת המזון;  ((B בשעה 17:00 – חמש שעות אחרי חלוקת המזון.
∗  P=0.002 
 

איור 2. השפעה של פרופילן גליקול   (MPG 65) על רמות אינסולין בסרום. דמים נאספו  ביום 14 של הטיפול שעתיים, ארבע  ושש שעות אחר חלוקת המזון.

 

איור 3.  השפעה של פרופילן גליקול  65 MPG על רמות ה-IGF-I  בסרום בהשוואה לרמות שלפני הטיפול.
∗   P<0.05

 


איור 4.  השפעה של פרופילן גליקול Proglyc 55 על רמות ה-IGF-I    בסרום בהשוואה לרמות שלפני הטיפול.

לכל המבזקים....
office@milk.org.il פקס: 972-3-9564766 טל: 972-3-9564750 דרך החורש 4 , ת"ד 97, יהוד 5647003
מופעל באמצעות מעוף - מגוון אפקט