דוח סופי להצעת מחקר 820-171-07


השפעת רמות חלבון על מדדי פוריות בעדר הבקר לחלב


מאת: עמיחי אריאלי ועוזי מועלם, הפקולטה לחקלאות ומנהל המחקר החקלאי

 


תקציר
מטרת העבודה היתה לקבוע את השפעת ריכוז החלבון במנת פרות חלב על מדדים מטבוליים ומאפייני הזקיק הקדם ביוצי. הניסוי בוצע על ארבע פרות מקונלות בכרס וארבע פרות תמימות יבשות. הניסוי בוצע במתכונת ריבוע לטיני. כל תקופה נמשכה 39 יום. מנת הביקורת הכילה 13% חלבון ו1.35 מק"קל אנרגיה, והמנות האחרות 1.27 מג"קל אנרגיה וריכוזי חלבון שונים (6, 13 ו 20%). נבדקה צריכת מזון, תוספת משקל ונלקחו דוגמאות מיץ כרס דם. 10 ימים, סונכרן הייחום באמצעות שתי הזרקות של PGF2α. 14 ימים אחר הייחום הפרות הוזרקו שוב ב PGF2α ו 40 שעות אח"כ נשאב נוזל פוליקולרי מזקיקים גדולים מ 7 מ"מ. צריכת המזון בקבוצת החלבון הנמוך היתה קטנה יותר מהאחרות. אמוניה בכרס ושתנן בדם ובזקיקים תאמו את ריכוזי החלבון במנה. ריכוזי פרוגסטרון ואסטרדיול בזקיקים היו גבוהים יותר בקבוצת החלבון הגבוה. היחס בין שני הורמונים אלו לא הושפע ע"י ריכוז החלבון. נמצא מתאם מובהק בין ריכוזי שתנן ופרוגסטרון בזקיק. לסיכום מנתוני העבודה עולה שאין לרמת חלבון גבוהה בפלסמה השפעה מזיקה על יצור סטרואידים בזקיק.


מבוא
טיפוח גנטי לתנובת חלב גבוהה במהלך העשורים האחרונים הביא עימו לשינוי במנות ההזנה של הפרות בעדר הבקר לחלב ולפגיעה בפוריותן (Butler 1998). מחקרים שונים בעבר הראו שתזונת הפרות הינה בעלת יכולת השפעה על פוריותן וששינויים במנה הניתנת יכולים להביא לשינויים בגורמים מטבוליים ואנדוקריניים אצל הפרה (Comin et al. 2002, Leroy et al. 2008). רוב המחקרים שנערכו עד היום עסקו בשינויים הנגרמים אצל הפרה עקב הגבלת המזון או האנרגיה במנה והראו ירידה בקצב גדילת הזקיק ובקוטרו, ירידה ביכולתו של הזקיק הדומיננטי לבייץ (Mackey et al. 1999) וירידה ברמת האסטרדיול בזקיק לעומת עליה ברמות פרוגסטרון וNEFA (חומצות שומן בלתי רוויות) (Comin et al. 2002). ייצור אסטרדיול בזקיק הפרה-אובולטורי הינו הכרחי לקיומו של מחזור ייחום תקין בפרות. רמות נמוכות של אסטרדיול עלולות להוביל לשיא נמוך של LH ולגרום לביוץ לא תקין וגיוס דל של זקיקים חדשים (Mackey et al. 1999). המלצות הNRC (National research council 2001) לגבי מנה של פרות גבוהות תנובה הנמצאות בתחילת התחלובה מגיעות עד ל-22% חלבון למרות שרמות גבוהות של חלבון אינן בהכרח מועילות לתנובת החלב ב-8 השבועות הראשונים לאחר ההמלטה (Wu and Satter 2000) ואף עלולות להיות מזיקות, בעיקר אך לא רק, אצל פרות לאחר המלטה המצויות במצב של מאזן אנרגיה שלילי (Butler 1998, Roche 2006). מנה בעלת רמה עודפת של חלבון גורמת לעליה של רמות האוריאה והאמוניה בדם כיוון והחלבון המגיע לכרס מתפרק בה על – ידי החיידקים עד לרמה של אמוניה. החיידקים משתמשים באמוניה לבניית חלבונים מיקרוביאליים החיוניים להם אך במקרה של רמות חלבון גבוהות מהאופטימום האמוניה הבלתי מנוצלת נספגת מן הכרס אל מחזור הדם ולכבד בו היא מנוטרלת על – ידי הפיכתה לאוריאה (Leroy et al. 2008). מנות הגורמות לעליה מופרזת ברמות האוריאה בדם, מלבד שעלולות להחמיר מאזן אנרגיה שלילי, גורמות לעליה בהפרשת PGF2α ולירידה ב – pH הרחם. תופעות אלה פוגעות בהתפתחות העובר ובהשתרשותו ברחם (Butler 1998). הסיבה לכך שדיאטה הגורמת לעליה ברמות אמוניה ואוריאה בדם מביאה להחמרה של מאזן אנרגיה שלילי נעוצה, על – פי תיאוריה אחת, בבזבוז האנרגטי של תהליך הפיכת האמוניה לאוריאה בכבד, תהליך הדורש 2 מולקולות של ATP עבור כל מולקולה של אמוניה (Butler 1998). על – פי תיאוריה אחרת, הסיבה היא ירידה ברמת האינסולין בפלזמה הגורמת להפרעה בספיגת המטבוליטים מן המזון (Sinclair et al. 2000b). עבודות קודמות שבדקו את השפעתן של מנות עם רמות חלבון שונות על פוריות הפרות לא הראו תוצאות חד משמעיות (Ferguson and Chalupa 1989). מחקרים עדכניים יותר הראו כי מנות הזנה הגורמות לעליה ברמות האוריאה והאמוניה בדם יכולות להביא לשינויים בפרופיל חומצות השומן הנדיפות (חש"ן) ומכאן גם לשינויים במצבן האנרגטי של הפרות (Leroy et al. 2008, Sinclair et al .2000a). נוסף על כך, דיאטות אלה יכולות לגרום לירידה בהורמונים מטבוליים כגון אינסולין (Sinclair et al. 2000a). אינסולין, בנוסף לתפקידו בספיגת מטבוליטים, הינו בעל תפקיד אנדוקריני חשוב בגדילה והתפתחות תקינה של הזקיק ולכן ירידה בריכוזו עלולה לגרום להופעתם של זקיקים א-נורמליים, לירידה בהפרשת אסטרדיול ועליה בהפרשת פרוגסטרון (Sinclair et al. 2000b).


מטרות העבודה
מטרת עבודה זו היא לבחון את ההשפעה של הזנה ברמות חלבון שונות על פוריותן של הפרות בעדר הבקר לחלב.


מטרות ספציפיות
א. לבחון האם רמת חלבון גבוהה או נמוכה במנה גורמת לעקה מטבולית
ב. לבחון האם רמת חלבון נמוכה או גבוהה במנה גורמת לשינויים אנדוקריניים הפוגעים בפוריותן של הפרות
ג. לבחון האם רמת חלבון נמוכה או גבוהה פוגעת באיכותו של הזקיק הפרה-אובולטורי


מהלך העבודה
הניסוי נערך ברפת המטבולית במנהל המחקר החקלאי, מכון וולקני ב 4 עגלות בעלות קנולה לכרס ו-4 עגלות תמימות. העגלות חולקו ל-4 קבוצות טיפול שוות. במתכונת ריבוע לטיני. כל תקופה ארכה 39 ימים. טיפולי ההזנה היו: ביקורת (13% חלבון, 1.35 מג"קל אנרגיה נטו), ושלושה טיפולים עם 1.27 אנרגיה נטו שהכילו 6, 13 ו 20 אחוז חלבון בהתאמה). מנת הביקורת היתה מנת עגלות מקובלת ואילו המנות האחרות דוללו בקש וכללן יחסים שונים של תוספת כוספת סויה ותירס גרוס. העגלות סונכרנו על – ידי הזרקת PG בימים 7, 19 ו-35 בכל מחזור. נוזל פוליקולרי נשאב מהזקיקים, ידי מחט מונחית אולטרא-סאונד, ביום 37 למחזור.
העגלות נשקלו ביום הראשון של הניסוי (יום 0) וביום האחרון -יום לאחר שאיבת הנוזל הפוליקולרי (יום 38). נוזל כרס נדגם פעמיים בכל מחזור מהעגלות בעלות הקנולה בלבד. דם נדגם פעמיים בשבוע מוריד הזנב. צריכת מזון יומית חושבה לפי הכמות שניתנה לעגלות פחות השאריות. בנוזלי הכרס נבדקו pH, רמות אמוניה ופרופיל חש"ן. בפלזמה נבדקו אוריאה, NEFA, בנוזל פוליקולרי נבדקו: אוריאה, אסטרדיול, פרוגסטרון.


תוצאות ודיון
צריכת המזון וקצב הגדילה מתוארים בטבלה מס. 1.


צריכת המזון וקצב הגדילה בביקורת היו גבוהים בהשוואה לטיפולים האחרים. במיוחד נפגעה, מרמת האנרגיה הנמוכה, קבוצת החלבון הנמוך.


רמות המטאבוליטים בדם ובכרס מתוארים בטבלה 2.


ניתן לראות שהמטאבוליטים הקשורים למשק החלבון תאמו את ריכוזי החלבון בארבעת הטיפולים, רמת האמוניה והשתנן בטיפול הביקורת והחלבון הבינוני היו בריכוזי בינים בהשוואה לריכוזם בטיפולי החלבון הגבוה והנמוך. ריכוזי החש"נ בדם תאמו ריכוזים מקובלים במנות גסות. באופן כללי נטה היחס אצטט לפרופיונט להיות גבוה יותר בטיפולי האנרגיה הנמוכה. גם ריכוזי חומצות השומן החופשיות בדם נטו באופן כללי להיות גבוהים יותר בטיפולי האנרגיה הנמוכה בהשוואה לטיפול הביקורת. מסיכום הנתונים כי רמת האנרגיה השפיעה בעיקר על צריכת מזון וגדילה ופחות על סטאטוס האנרגיה של הפרות. לטיפולי החלבון היתה השפעה חזקה על מדדי מטאבוליטים חנקניים בנוזלי הגוף. בניתוח המובא להלן מובאים נתונים המשווים את מדדי הפוריות בשלוש הקבוצות שטופלו ברמת אנרגיה נמוכה.


נתוני מדדי הפוריות מוצגים בטבלה 3


ניתן לראות כי רמת השתנן בזקיקים דמתה לריכוזם בדם. ריכוזי הפרוגסטרון בזקיקים הפעילים היו גבוהים יותר ברמת החלבון הגבוהה. נמצאה גם קורלציה מובהקת (0.45) בין ריכוזי שתנן ופרוגסטרון בזקיק. מאידך, ריכוזי האסטראדיול, כמותם (מחושבת בהתאם לקוטר) והיחס אסטראדיול לפרוגסטרון מרמזים שאין לרמת חלבון גבוהה בפלסמה השפעה מזיקה על יצור סטרואידים בזקיק.


הערה: הצעת מחקר 820-171-07 (השפעת הזנת פרות בחלבון בתקופת המעבר על משק האנרגיה והביצועים) הוגשה כתכנית תלת שנתית אך אושרה בפועל לשנה אחת בלבד. עבודה זו הינה חלק מקו מחקר ארוך טווח העוסק בניצול מיטבי של המטאבוליטים בפרת החלב בתנאי סביבה ועומסים פיזיולוגיים שונים. במהלך תכנון הניסוי התברר לנו שקיימים קשיים אובייקטיבים המקשים על ביצוע התכנית המקוצרת במתכונת המקורית. בהתאם שונתה כותרת העבודה ל"השפעת רמות חלבון על מדדי פוריות בעדר הבקר לחלב". שינוי זה תואם היטב את הממצאים שהתקבלו ממחקרינו שבוצעו בשנים הקודמות בהן נבחנו במעבדתנו העדפות הנוטריינטים ע"י פרת החלב בשלבים שונים של עקומת התחלובה , כולל תקופת המעבר.


ספרות


Butler, W. R. 1998. Review: Effect of protein nutrition on ovarian and uterine physiology in dairy cattle. J. Dairy Sci. 81: 2533–2539.
Comin, A., Gerin, D., Cappa, A., Marchi, V., Renaville, R., Motta, M., Fazzini, U. and Prandi, A. 2002. The effect of an acute energy deficit on the hormone profile of dominant follicles in dairy cows. Theriogenology 58: 899-910.
Ferguson, J. D. and Chalupa, W. 1989. Impact of protein nutrition on reproduction in dairy cows. J. Dairy Sci. 72:746-766.
Leroy, J.L.M.R., Van Soom, A., Opsomer, G., Goovaerts, I.G.F. and Bols, P.E.J. 2008. Reduced fertility in high-yielding dairy cows: Are the oocyte and embryo in danger? Part II Mechanisms linking nutrition and reduced oocyte and embryo quality in high-yielding dairy cows. Reprod. Domest. Anim. doi: 10.1111/j.1439-0531.
Mackey, D. R., Sreenan, J. M., Roche, J. F. and Diskin, M. G. 1999. Effect of acute nutritional restriction on incidence of anovulation and periovulatory Estradiol and gonadotropin concentrations in beef heifers. Biol. Reprod. 61: 1601-1607.
National Research Council. 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 7th rev. ed. Chapter 14. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=9825#toc
Roche, J. F. 2006. The effect of nutritional management of the dairy cow on reproductive efficiency. Anim. Reprod. Sci. 96: 282-296.
Sinclair, K. D., Sinclair, L. A. and Robinson, J. J. 2000a. Nitrogen metabolism and fertility in cattle: I. Adaptive changes in intake and metabolism to diets differing in their rate of energy and nitrogen release in the rumen. J. Anim. Sci. 78:2659-2669.
Sinclair, K. D., Kuran, M., Gebbie, F. E., Webb, R. and Mcvoy, T. G. 2000b. Nitrogen metabolism and fertility in cattle: II. Development of oocytes recovered from heifers offered diets differing in their rate of nitrogen release in the rumen. J. Anim. Sci. 78:2670-2680.
Wu, Z. and Satter, L. D. 2000. Milk production during the complete lactation of dairy cows fed diets containing different amounts of protein. J. Dairy Sci. 83:1042–1051.

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