דו"ח מסכם, מס' 852-0267-07

 

קביעת הקשר בין מצבי בריאות ותפוקה של פרות חלב, ורמות האלמנטים בדם


צוות ההגוי אליו מוגשת ההצעה: מועצת החלב, ועדת בריאות

 


מבוא ותיאור הבעיה
קיימים 14 אלמנטים החיוניים לבריאותן של פרות - המקרואלמנטים סידן Ca, זרחן P, מגנזיום Mg, אשלגן K, נתרן Na, כלוריד Cl, גופרת S, והמיקרואלמנטים ברזל Fe , נחושת Cu , מנגן Mn , אבץ Zn , קובלט Co , יוד I , וסלניום (1) Se. חיוניותם של כרום Cr , סיליקון Si , וניקל Ni ידועה בבע"ח שונים אך לא הוכחה במעלי גירה (1). הדרישות התיאורטיות של האלמנטים החיוניים, וערך הסף לבריאות מושלמת משתנים לפי גיל, זוויג, מין, טיפוס, רמת ייצור, פעילות, וכיום ניתן לקבוע את הרכב מנת פרות נחלבות לפי ערכים הקבועים בספרות מחו"ל (1). למרות זאת, ההרכב הצמחי במנה בפועל מושפע מסוג הקרקע והאקלים בזמן הגידול, שלב התבגרות הצמח ומשתני ממשק אחרים (3, 11). בנוסף, השפעתם של תוספי אלמנטים למנת פרות משתנה לפי צורתם, כאשר מרכיבים בצורה האורגנית של האלמנטים Cu, Mn, Fe, Co (complexed minerals, organic minerals) יעילים יותר מאלמנטים אלה בצורה הלא אורגני (8). לכן, קשה להעריך את ההרכב המדויק של שחתות אשר הוספו לבליל. בנוסף, קיימים יחסי גומלין ותחרות בין אלמנטים בבע"ח אשר עלולים לשנות את התוצאות הצפויות בהזנה (10), למשל רמת הספיגה והפרשה של האלמנטים (11). לכן, הרמות של המיקרואלמנטים במנה והאיזון ביניהם בפועל עלולים להיות שונים לגמרי בפרה הישראלית מהמודל המקובל בחו"ל. בנוסף, אלמנטים בכמויות גדולות במי השתייה יכולים לשנות את מאזן זה (10).


עובדות אלו מצביעות שקיים ספק האם מתן מנה מאוזנת (לפי נתוני מספוא בחו"ל ועבור פרות מחו"ל) באמת מסתיים במצב אופטימלי עבור הפרות הישראליות בעלות מדדי יצור גבוהים ביותר. אפשרות כזו לא נבדקה בעבר בארץ עבור אלמנטים רבים בעבודה אחת.


הביטוים הקליניים של חסר באלמנטים החשובים באופן מעשי כוללים:-
1. ייחום מאוחר -;(2) Cu, Zn
2. בעיות התעברות - Mn, I Cu, ;(2, 3)
3. איכות הזרע ירודה -;(2) Zn, Mn, Se
4. ירידה בפוריות - ;(2, 8) Co, Mn
5. תמותת עוברים וציסטות - ;(2) Cu
6. קולוסטרום לא איכותי ושגר חלש - ;(2, 15) Co, Se
7. דלקות עטין מרובות - ;(3, 14) Cu, Se
8. מערכת חיסון ירודה - ;(5) Cu, Se, Zn
9. בעיות טלפיים -;(2) Zn, Se
10. עצירת שיליה - .(2) Cu, Se, Zn


העבודה הנוכחית בדקה את נכונות ההשערה שרמות אלמנטים (המיקרואלמנטים) בעדרי חלב ישראלים בעלות מדדי יצור ובריאות "בעיתיים" נמוכות מרמות האלמנטים בעדרים במצב בריאותי ויצור טובים.


הדרך הטובה ביותר לנטר את מצב האלמנטים בבע"ח היא ע"י אנליזות בכבד, אך דרך זו מחייבת לקיחת ביופסיות גדולות אשר אינן מקובלת בעדרי חלב בפרות נחלבות. ניתן לקבל הערכה טובה למצב רוב האלמנטים גם מבדיקות דם. רמות המקרואלמנטים אינן משקפות במדויק את המצב בגוף מכיוון שרמות מינרלים אלו מבוקרות ע"י homeostasis והפרעות קטנות יכולות שלא להתבטא בשינויים ברורים בדם. סה"כ האלמנטים בגוף אינם נמצאים ב- nutrient pool אחד, אלה קיימים 3 functional nutrient pools – storage , transport & (13) biochemical. האלמנטים החיוניים מאוחסנים ב- storage pool בכבד, ומחסור קל "טופל" ב- homeostasis ע"י שחרור האלמנט החסר מהכבד, בלי לפגוע בפעולות חיוניות ב- biochemical pool. בד"כ, רק מחסור קשה יותר, אשר מוריד את רמת האלמנט ב- storage pool מתבטא גם בירידה ב- transport pool, אשר בפועל הוא הדם. גם חומרת המחסור עצמו עלולה להביא לתופעות שונות. מחסור קשה עלול להביא לסימנים קליניים קשים וברורים, ובד"כ לליקויים פתולוגיים - לא צפוי שנמצא מצב חמור כזה בעדרי החלב הישראלים. דרגות מחסור חמורות פחות עלולות להתבטא ע"י ירידה קלה במצב הבריאותי, או אפילו חמור פחות (בשביל הפרה) בירידה בתנובת החלב ו/או הפוריות בלבד. יתכן גם שאלמנט אחד או יותר נמצא ברמה פחותה מהמקובלת, ועדיין אינו משפיע על מצבי בריאות או יצור.


מקובל בעולם שניתן לגלות מצבי חסר של מרבית המיקרואלמנטים החיוניים ע"י בדיקות דם בעדרי חלב 5, 6, 7, 9, 12, 13, 15)), ועבודה זו שאפה לבדוק האם ריכוז האלמנטים בדם של פרות שווה לרמות המקובלות בחו"ל - values reference (10) - ושונה בין העדרים השונים


יש לזכור שמחסור במקרואלמנטים נדיר בעדר אינטנסיבי וגם מצב של חוסר ב- Mn ו- Fe נדיר מאוד בפרות. גם Co נבדק טוב יותר בהרבה ע"י מדידת vitamin B12 , אך מכוון שבדיקה האנליטית בעבודה זו כוללת גם אלמנטים אלה, נעשה מאמץ למדוד את המצב של כל האלמנטים אשר ניתן למדוד באופן מעשי, ורק בניתוח הנתונים התיחסנו למשמעות המידע.


מטרות העבודה
1. לבדוק רמות של אלמנטים חיוניים בדם של פרות נחלבות שנלקחות מעדרים בעלי רמות שונות של יצור ובריאות עם הדגש על שיעור ההתעברות.
2. לבדוק אם קיים מתאם בין רמות נמוכות של אלמנט(ים) לבין הבעיות הנ"ל.
3. לבדוק אם תיקון מצב החסר מביא לשיפור מדדים אלה.


התועלות הצפויות מביצועו
השערת העבודה היא כי הרמות של אלמנטים בדם של פרות נחלבות אשר נרשמו בספרות אינן מתאימות לעדר החלב הישראלי המודרני, אשר מוחזק בתנאי הזנה וממשק מיוחדים וייחודיים. יתכן שבעיות יצור והתעברות, קשורים עם חסר אלמנט(ים) חיוני(ים) וזה מתבטא ע"י רמות נמוכות של אלמנט(ים) בדם. צפוי שגילוי מצבי חסר זה יביאו לטיפול בבעיה באמצעות שינוי הרכב מנת הפרות. כתוצאה מכך, התועלת תתבטא בשיפור היצור, בהצלחת מדדי הרבייה.


תיאור מקיף של הפעלת המחקר
בעבודה זו רצינו לבדוק את רמות המקרואלמנטים (Ca, P, Mg, K, Na) והמיקרואלמנטים (Cu, Se, Zn) מפרות נחלבות בעדרי חלב.
נבחרו 6 עדרי חלב מהם 3בעלי שיעור ההתעברות "נורמלי" ו- 3 עדרי חלב 3בעלי שיעור ההתעברות "בעיתי".


בחירת עדר בעיתי
עדר בעייתי הוגדר ככזה שמשתייך לרבעון התחתון בארץ עבור המשתנה "אחוז התעברות מהזרעה ראשונה" בפרות הבוגרות (בדו"ח רפואת העדר האחרון שלו, מקסימום 6 חודשים אחורנית) ואשר לו ניתן לזווג משק המשתייך לרבעון העליון עבור משתנה זה (והתנאי בסוגריים), כאשר לשניהם ממוצע והתפלגות דומים עבור המשתנים "ימי ריק" ו"ימי מנוחה", ושניהם מאזורים גיאוגרפיים ברי השווה.


מבנה המדגם
דם נלקח מפרות בתחלובה השניה ולמעלה, כחודשיים לאחר ההמלטה. בגלל אילוצי תקציב, לא ניתן להגדיל את המדגם בצורה כזו שניתן יהיה להסיק מסקנות עבור כל התחלובות לחוד. מצד שני, רצוי להכיל את תוצאות המחקר על אוכלוסיה כמה שיותר גדולה. על כן הוחלט לא לכלול מבכירות (אוכלוסיה שונה לגמרי מבחינת הזנה, וללא היסטוריה של תקופת יובש) ומצד שני לכלול את שתי האוכלוסיות האחרות ברפת (תחלובה שנייה ובוגרות). אנו מאמינים כי חסך במיקרו- ומקרואלמנטים בכל השלבים עד ההתעברות (אופן ההמלטה, הוצאת השלייה,uteri involutio, הבשלת ביציות, ביוץ, הבעת התנהגות דרישה, הפריה וכן הלאה) עלול לגרום לבעיות התעברות. מכיוון שלא מתאפשר לנו (מטעמי תקציב) לדגום פרות בכל השלבים הללו, בחרנו להתמקד בתקופה הסמוכה להזרעה, כחודשיים לאחר ההמלטה.


גודל המדגם
ההנחות מבוססות על בניית מדגם מינימלי הנדרש על מנת להראות הבדל מובהק סטטיסטי ובעל משמעות ביולוגית ברמות נחושת בדם כחודשיים לאחר המלטה (ראו המשך), בפרות מתחלובה שנייה ומעלה. בסקירה מפורטת שעשינו בספרות המקצועית, לא ניתן היה למצוא ערכים "נורמלים" (ואת סטיית התקן שלהם) של מיקרו- ומקרואלמנטים רבים בפרות ישראליות. בחרנו בנחושת כמייצג של האלמנטים לאור חשיבותה בתהליכים רבים וכגורם בעיות חסר בעדרי חלב במדינות אחרות (9, 7, 6, 5). במאמר אחד מצאנו ערכים כאלו לנחושת ואבץ ( G. E. Meglia, Acta Vet. Scand. vol. 42 2002) ובחרנו לבצע את חישוב גודל המדגם המינימלי על המשתנה נחושת לפי המידע במאמר זה. ההנחות הן:
1. ממוצע נחושת בדם 15.8 (μmol/l),
2. שונות 6.4 2(μmol/l),
3 . =0.05α,
4. 1-β=0.8,
5. יחס בין הקבוצות =1,
6. הבדל בממוצעים = 2 (μmol/l),
7 . אי השתתפות 10%.


גודל המדגם המתקבל ("winpepi") הוא 30 פרות בכל קבוצה (סה"כ 60 פרות). אנו ניקח מכל זוג משקים את המספר הזה וכך נגיע ל- 180 פרות סך הכל בעבודה המוצעת.


בחירת פרות
לגבי דיגום הפרות במשק, האקראיות היא "חלקית" אם ניתן להשתמש במושג שכזה: כאשר קובעים שהניסוי מתחיל, 30 הפרות הראשונות (10 תחלובה שנייה ו- 20 תחלובה שלישית ומעלה) אשר יגיעו ל- 60 עד 70 יום מהמלטה יידגמו. פרות אלו צריכות להיות בריאות למראית עין ולא בעלות קוד לאי הזרעה ו/או הוצאה.


משתנים משקיים
לא ניתן לקחת בחשבון את כל ההבדלים בממשק. אנו התיחסנו לחשובים שבהם - מיקום גיאוגרפי, מדיניות ימי המנוחה ומדיניות ימי היובש. ביצענו זיווג של המשקים אותם נינן להשוות על פי מיקומם הגיאוגרפי ועל פי ממוצע והתפלגות שני המשתנים האחרים. בנוסף, המשתנה "משק" טופל ברמת העיבוד הסטטיסטי ע"י הכנסתו כ- fixed effect במודל GLM או לסירוגין ע"י הכנסתו כ- random effect ב- GEE.


שיטות סטטיסטיות
עיבוד תלת שלבי:
א. סטטיסטיקה תיאורית של המשתנים התלויים והבלתי תלויים.
ב. עיבוד חד משתני: כימות הקשר בין כל משתנה תלוי לבלתי תלוי (מבחני T למשתנים רציפים ומבחני 2χ למשתנים קטגוריאליים) .
ג. עיבוד "רב משתני" : ללא איבוד רב משתני ממש בגלל הזיווג על ערפלנים אפשריים. השתמשנו ב- GLM וב- GEE על מנת לתקנן עבור המשתנה "משק".


בדיקות מעבדה

1. הכנת הדוגמאות. דם נלקח בכל עדר מ- 15 פרות בתחלובה השניה, חודשיים לאחר ההמלטה. הדם נלקח לתוך מזרקים ומחטים מיוחדים לעבודה עם מיקרו-אלמנטים (Blood collection system S-Monovette, Sarstedt). הדוגמאות נשמרו ב- C °4 עד להכנות הדוגמאות, בכל מקרה תוך 24 שעות. הכנת דגימת הדם היתה (4) לפי עירבוב 0.5 מל' דם מלא + 100 מקל' 0.1% Triton-X + 4.4 מל' 0.5% ammonium hydroxide. השתמשנו בתור סטנדרט חיובי Seronorm Trace Elements in Whole Blood .
2. בדיקת אנליטית. הדוגמאות עברו אנליזה במכשיר inductively coupled plasma spectroscopy (AES-ICP) לפי שיטות מקובלות (9).


תוצאות
1. דיגום

נבחרו 6 משקי חלב 3 ברבעון התחתון מבחינת % התעברות מהזרעה ראשונה (גבעת חיים ,גן שמואל , עין השופט), ו-3 משקים ברבעון העליון מבחינת % התעברות מהזרעה ראשונה (מעגן מיכאל, מצר , רמת השופט).
דיגום על פי משקים משתתפים ומספר תחלובה של הפרה. טבלה 1 מציגה את מספר הדגימות שנלקח מכל משק בניסוי לפי תחלובה (פרות תחלובה שנייה ופרות מבוגרות יותר).


טבלה 1. מספר הדגימות שנלקחו בכל משק לפי תחלובה


טבלה 2. מינימום, מקסימום ממוצע וסטיית תקן ימים מהמלטה בדיגום ע"פ משק


2. התפלגויות לפי משק


התפלגות סלניום ( יחידות חלקי לביליון ppb)


 

התפלגות נחושת ( יחידות חלקי לביליון  ppb)

 


התפלגות סידן (יחידות mg/dl )

 


התפלגות מגנזיום (יחידות mg/dl )

 


התפלגות זרחן (יחידות mg/dl )


התפלגות אשלגן ( יחידות mmol/L )


התפלגות נתרן (יחידות mmol/L )


התפלגות אבץ ( יחידות חלקי לביליון  ppb)


3. הערכים של המיקרואלמנטים השונים שונים זה מזה באופן מובהק ברמת המשק והתחלובה


2.1 סלניום
GLM Procedure - Dependent Variable: Se Se

 


2.2 נחושת
GLM Procedure - Dependent Variable: Cu Cu


המודל הליניארי מובהק ברמה p<0.0001. ה R2 גבוה באופן יחסי לסלניום. המשקים נבדלים זה מזה באופן מובהק (p<0.0001). פרות מהתחלובות שנבדקו לא שונות זו מזו באופן מובהק ברמות הנחושת.


2.3 סידן
GLM Procedure - Dependent Variable: Ca Ca


המודל הליניארי מובהק סטטיסטית. רמות הסידן משתנות באופן מובהק בין פרות ממשקים שונים ובין פרות מהתחלובות השונות. האינטראקציה משק∗תחלובה אינה מובהקת.


2.4 מגנזיום
GLM Procedure - Dependent Variable: Mg Mg


המודל הליניארי אינו מובהק. רמות המגנזיום לא היו שונות ברמת המשק או התחלובות שנבדקו.


2.5 זרחן
GLM Procedure - Dependent Variable: P P


המודל הליניארי אינו מובהק סטטיסטי. רמות הפוספור של פרות ממשקים שונים לא נבדלו זה מזה באופן מובהק. הרמות בפרות מהתחלובות השונות נבדלו זה מזה באופן מובהק.


2.6 אשלגן
GLM Procedure - Dependent Variable: K K


המודל הליניארי מובהק סטטיסטית. רמות האשלגן נבדלות סטטיסטית גם ברמת המשק וגם ברמת התחלובות שנבדקו. לא קיימת אינטראקציה משק∗תחלובה.


2.7 נתרן
GLM Procedure - Dependent Variable: Na Na


המודל הליניארי מובהק סטטיסטית. רמות הנתרן נבדלות באופן מובהק ברמת המשק אך לא ברמת התחלובה.


2.8 אבץ
GLM Procedure - Dependent Variable: Zn Zn


המודל הליניארי מובהק סטטיסטית. רמות האבץ נבדלות ברמת המשק באופן מובהק סטטיסטית, אך לא ברמת התחלובות שנבדקו.


טבלה 3. שונות גדולה מהשונות הקיימת בין כל אוכלוסיית הפרות בניסוי עבור המשתנים תחלובה ומשק ("כן": p≤0.05)


4. השוואה בין משקים עם % התעברות נמוך בהזרעה ראשונה לבין משקים עם % התעברות גבוה בהזרעה ראשונה ברמות מיקרואלמנטים בדם
נבדקו רק מיקרואלמנטים בעלי שונות משמעותית ברמת המשק. לצורך כך השתמשתי תחילה במבחן t למדגמים בלתי תלויים. שוויון שונויות נבדק ע"פ שיטת Folded F. במידה והשונויות לא היו שוות השתמשתי בשיטת Satterthwaite. הבדלים מובהקים נמצאו רק עבור רמות סלניום ונחושת. עבור אבץ נמצא הבדל ברמת מובהקות p=0.10.


טבלה 4. ממוצעים, סטיות תקן וערכי p במבחן t עבור מיקרואלמנטים שונים שלהם נמצאו הבדלים מובהקים ברמת המשק במבחן ANOVA

 


סיכום
במשקים ברבעון התחתון מבחינת % התעברות מהזרעה ראשונה היו ערכים גבוהים יותר של סלניום ונחושת, p=0.01, p=0.02 בהתאמה, בהשוואה למשקים המשתייכים לרבעון העליון מבחינת % התעברות מהזרעה ראשונה (ראו טבלה 4).
עובדה זו הפוכה מההשערה של עבודה זו אשר מבוססת על המידע שמחסור בסלניום או נחושת בעדר בקר עלול להביא לבעיות בתהליכי הרביה. אם אנו סבורים שאין כאן בעיה של "עודף" יחסי אשר גורם לירידה בהתעברות (וזה בוודאי השיקול המדעי הנכון), הדבר היחיד אשר יכול להסביר ממצא זה הוא שבמשקים בעלי % התעברות נמוך בהזרעה ראשונה ניסו לפתור את הבעיה (שנגרמת מסיבות אחרות) ע"י מתן תוספים (כוללים אלמנטים) אשר גרמו לעליה ברמות בדם של הסלניום, נחושת ואבץ יחסית למשקים "הטובים" בהם אין בעיה כזו ולא היה מתן של תוספים.
מכוון שכתבנו בהצעה לעבודה זו " במידה וההשערה (שרמות המיקרואלמנטים בעדרי חלב ישראלים בעלות מדדי יצור ובריאות "בעיתיים" נמוכות מרמות האלמנטים בעדרים במצב בריאותי ויצור טובים) תתאמת בשנה א', בשנה ב' נמשיך “…… אין הצדקה מדעית להמשיך עם עבודה זו לשנה נוספת, ויש להמשיך לחפש סיבות אחרות לתופעה רצינית זו.


ספרות מקצועית


1. Anon. National Research Council. 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. Natl. Acad. Press, Washington, D.C.
2. Anon. Adequate Trace Mineral Nutrition Critical For Optimum Reproductive Performance. At: http://www.availa4.com/technical/tmarticle/page2.html
3. Harris B, Adams AL,& Van Horn HH. Mineral needs of dairy cattle. University of Florida extension. At: edis.ifas.ufl.edu/DS122
4. Heitland P & Koster HD . Biomonitoring of 37 trace elements in blood samples from inhabitants of northern Germany by ICP-MS. J. Trace Elements in Medicine and Biology 20 (2006) 253-262
5. Mills, CF. 1987. Biochemical and physiological indicators of mineral status in animals: cobalt, copper and zinc. J. Anim. Sci. 65: 1702-1711.
6. Minatel L & Carfagnini JC. 2002. Evaluation of the diagnostic value of plasma copper levels in cattle. Prev. Vet. Med. 53: 1-5.
7. Mulryan G & Mason J. 1992. Assessment of liver copper status in cattle from plasma copper and plasma copper enzymes. Ann. Rech. Vet. 23: 233-238.
8. Nocek JE, Socha MT & Tomlinson DJ. 2006. The effect of trace mineral fortification level and source on performance of dairy cattle. J. Dairy Sci. 89: 2679-2693.
9. Pavlata L, Podhorsky A, Pechova A. & Chomat P. 2005. Differences in the occurrence of selenium, copper and zinc deficiencies in dairy cows, calves, heifers and bulls. Vet. Med. Czech. 50: 390-400.
10. Puls R. 1994. Mineral Levels in Animal Health. Sherpa International, Clearbrood, Canada.
11. Spears JW. 2003. Trace mineral bioavailability in ruminants. J. Nutr. 133: 15068-15098.
12. Suttle NF. 1986. Problems in the diagnosis and anticipation of trace element deficiencies in grazing livestock. Vet. Rec. 119: 148-152.
13. Van Saun RJ. 2000. Blood profiles as indicators of nutritional status.
14. Weiss WP. 2002. Relationship of mineral and vitamin supplementation with mastitis and milk quality. Proc: National Mastitis Council Annual Meeting, 37-44.
15. Zust J, Hrovatin B & Simundic B. 1996. Assessment of selenium and vitamin E deficiencies in dairy herds and clinical disease in calves. Vet. Rec. 139: 391-394.

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