رشد اولیه شکمبه در گوساله ها: بررسی کوتاهی بر فرآیندهای بیولوژیکی و استراتژی های تغذیه ای

بهینه سازی فرآوری غلات در جیره گوساله ها همراه با اطمینان از مصرف علوفه کافی برای ارتقاء رشد موثر پاپیلا و در عین حال حفظ تخمیر پایدار و حمایت از PH شکمبه پایدار حیاتی است.

در گوساله های شیری، تمایز اولیه اپیتلیوم شکمبه و مورفوژنز پاپیلاها دقیقاً با تغییر در بیان ژن تنظیم می شود که شکمبه را برای هضم مؤثر غذای جامد آماده می کند. شکمبه در ابتدا تنها 32 درصد از کل توده معده را تشکیل می دهد، اما به سرعت از نظر اندازه افزایش می یابد و از شیردان پیشی می گیرد، به طوری که در سن 6 هفتگی، 63 درصد از وزن کل معده را تشکیل می دهد. این رشد توسط یک عروق منبسط شده پشتیبانی می شود. شبکه ای در زیر مخاط تونیکا، که تامین مواد مغذی را برای سلول های اپیتلیال در حال تکثیر که برای رشد و عملکرد شکمبه مهم هستند بهبود می بخشد. در عین حال، هیپرتروفی عضلانی تنظیم شده توسط ژن باعث ضخیم شدن عضله تونیکا می شود که باعث بهبود حرکت شکمبه و کارایی پردازش غذا می شود. هنگامی که مصرف خوراک جامد افزایش می یابد، مخاط تن با افزایش قابل توجهی در سطح پاپیلا، طول و عرض، سازگاری های مورفولوژیکی مشخصی را تجربه می کند که ظرفیت جذب مواد مغذی را افزایش می دهد. که برای سازگاری با رژیم غذایی جامد بسیار مهم هستند. لایه پایه، که غنی از میتوکندری است، باعث تکثیر و ضخیم شدن اپیتلیوم می شود و گرادیان های الکتروشیمیایی ایجاد می کند که برای انتقال مواد مغذی و الکترولیت ها مهم هستند. لایه خاردار با تبدیل بوتیرات به β-هیدروکسی بوتیرات برای تولید انرژی، به طور فعال به متابولیسم شکمبه کمک می کند.

بهینه سازی جیره های اولیه گوساله برای رشد بهتر و رشد شکمبه نیاز به تعادل دقیق بین ترکیب دانه، روش های فرآوری و شکل فیزیکی دارد. غلات مانند ذرت، جو و جو برای رژیم غذایی اولیه گوساله ضروری هستند زیرا دارای محتوای انرژی بالایی هستند که برای رژیم غذایی ضروری است. رشد محتوای نشاسته و قابلیت هضم دانه ها به دلیل تفاوت در ساختار بیوشیمیایی، از جمله نوع نشاسته و ماتریکس پروتئین، که بر در دسترس بودن نشاسته برای تخمیر میکروبی تأثیر می گذارد، به طور قابل توجهی متفاوت است. روش های فرآوری مانند آسیاب، پوسته پوسته شدن با بخار و نورد نقش مهمی دارند، زیرا افزایش سطح از طریق پردازش می تواند قابلیت هضم را با افزایش دسترسی به آنزیم ها بهبود بخشد. با این حال، آسیاب بیش از حد، به ویژه دانه هایی مانند جو، می تواند pH شکمبه را کاهش دهد و به دلیل تخمیر سریع، عملکرد شکمبه را مختل کند. به عنوان مثال، نشان داده شده است که ذرت پوسته شده با بخار، قابلیت هضم مواد مغذی را افزایش می دهد، ADG را بهبود می بخشد و pH شکمبه را بهتر از ذرت آسیاب شده حفظ می کند، این مزیت به طور مداوم در چندین مطالعه مشاهده شده است. در مقایسه، استارترهای بافت دار حاوی غلات نورد شده یا کامل جویدن و ترشح بزاق بیشتر را تحریک می کنند، pH شکمبه را افزایش می دهند و سلامت شکمبه را بهبود می بخشند، در حالی که استارترهای ریز پلت شده بدون اندازه ذرات کافی می توانند مصرف خوراک را کاهش دهند و بر تخمیر و رشد شکمبه تأثیر منفی بگذارند. در مطالعاتی که در مورد مقایسه اشکال فیزیکی، جیره‌های بافت‌دار به طور مداوم PH شکمبه، یکپارچگی بافتی بهتر را ارتقاء می‌دهند. مصرف و افزایش وزن بهتر نسبت به رژیم‌های پلت‌شده، به‌ویژه زمانی که با حداقل 45 درصد دانه‌های کامل یا دانه‌های ورقه‌ای بخار با اندازه ذرات بالاتر از 1190 میکرومتر فرموله شوند. از جویدن و نشخوار کافی برای رشد بهینه حمایت کنید. حفظ یکپارچگی گلوله‌ها با حداقل ریزه‌ها نیز بسیار مهم است، زیرا ریزها می‌توانند خوش‌خوراکی و جذب را کاهش دهند. با توجه به فعل و انفعالات متعدد بین نوع دانه، فرآوری و فرم بر روی فیزیولوژی شکمبه و عملکرد گوساله، این عوامل باید هنگام فرموله کردن یک رژیم غذایی شروع متعادل که سلامت شکمبه، دریافت انرژی و رشد را برای دستیابی به رشد مطلوب گوساله ارتقا می دهد، در نظر گرفته شود.

گنجاندن علوفه در جیره قبل از شیرگیری از رشد شکمبه حمایت می کند اما باید متعادل باشد تا از کاهش مصرف انرژی و عملکرد رشد جلوگیری شود. مطالعات نشان می دهد که تغذیه علوفه سبز باعث تحریک عضلات شکمبه و به حداقل رساندن کراتینه شدن پاپیلاهای شکمبه می شود، نشخوار را تقویت می کند و ظرفیت بافری شکمبه را از طریق بزاق افزایش می دهد و در نتیجه خطر pH پایین شکمبه را کاهش می دهد. افزودن علوفه همچنین با کاهش رفتارهای دهانی غیر مغذی، رفاه حیوانات را بهبود می بخشد. با این حال، مصرف علوفه از نظر چگالی انرژی و الگوهای تخمیر چالشی ایجاد می کند، زیرا بسیاری از علوفه ها حاوی NFC کمتری هستند و محتوای انرژی کل کمتری نسبت به استارترهای مبتنی بر دانه دارند. گوساله‌های جوان با ظرفیت تخمیر محدود شکمبه و قابلیت هضم NDF کمتر اغلب برای استفاده مؤثر از انرژی علوفه تلاش می‌کنند، که می‌تواند مانع رشد مطلوب در طول دوره چالش برانگیز قبل از شیرگیری شود. مصرف علوفه همچنین الگوی تخمیر در شکمبه را به سمت تولید استات تغییر می‌دهد که شکمبه را بافر می‌کند. و خطر اسیدوز را کاهش می دهد اما رشد پاپیلای شکمبه را کمتر از بوتیرات یا پروپیونات تحریک می کند. این تغییر ممکن است میزان رشد پاپیلای مورد نیاز برای جذب موثر مواد مغذی را محدود کند و به طور بالقوه مزایای رشد را کاهش دهد. بنابراین، تنظیم نسبت علوفه به کنسانتره در جیره های گوساله برای بهبود تخمیر شکمبه، حمایت از رشد شکمبه و اطمینان از دریافت انرژی کافی برای رشد سالم بسیار مهم است. علاوه بر این، هنگام مصرف علوفه باید اثرات روی پر شدن روده در نظر گرفته شود، زیرا حجم محتویات روده ممکن است افزایش یابد، که اگر از افزایش بافت واقعی متمایز نشود، می تواند به اشتباه به عنوان رشد تعبیر شود. مطالعات نشان می‌دهد که پر شدن روده از علوفه زمانی افزایش می‌یابد که بیش از 15 درصد از کل خوراک مصرفی را تشکیل می‌دهد، و یونجه به طور کلی منجر به پر شدن روده بیشتر از علف‌ها می‌شود (NASEM، 2021). عدم در نظر گرفتن این تفاوت ممکن است منجر به تخمین بیش از حد عملکرد رشد گوساله شود. علاوه بر این، بسیاری از مطالعات رشد فاقد اندازه گیری دقیق پر شدن روده هستند، که اغلب به معادله جان و چندلر تکیه می کنند، که ممکن است برای گوساله های جوان به خوبی اعمال نشود. تحقیقات آینده باید بر روی توسعه ابزارهای دقیق برای اندازه گیری پر شدن روده و تمایز آن از افزایش بافت واقعی بدن تمرکز کند تا درک بهتری از اثرات علوفه بر رشد گوساله و سلامت شکمبه ارائه دهد.

References :
1. Amin, N., and J. Seifert. 2021. Dynamic progression of the calf’s microbiome and its influence on host health. Comput. Struct. Biotechnol. J. 19:989ttps://doi.org/10.1016/j.csbj.2021.01.035.
2. Antúnez-Tort, G., A. Bach, C. Cajarville, M. Vidal, F. Fàbregas, M. A. Ahangarani, and M. Terré. 2023. Benefits of barley straw as a forage for dairy calves before and after weaning. J. Dairy Sci. 106:7578–7590. https://doi .org/10.3168/jds.2023-23401.
3. Aschenbach, J. R., Q. Zebeli, A. K. Patra, G. Greco, S. Amasheh, and G. B. Penner. 2019. Symposium review: The importance of the ruminal epithelial barrier for a healthy and productive cow. J. Dairy Sci. 102:1866–1882.https://doi.org/10.3168/jds.2018-15243.
4. Bach, A., A. Giménez, J. L. Juaristi, and J. Ahedo. 2007. Effects of physical form of a starter for dairy replacement calves on feed intake and performance. J. Dairy Sci. 90:3028–3033. https://doi.org/10.3168/jds.2006-761.
5. Baldwin, R. L., and E. E. Connor. 2017. Rumen function and development. Vet.Clin. North Am. Food Anim. Pract. 33:427–439. https://doi.org/10.1016/j.cvfa.2017 .06.001.
6. Baldwin, R. L. V., K. R. McLeod, J. L. Klotz, and R. N. Heitmann. 2004. Rumen development, intestinal growth and hepatic metabolism in the pre-and postweaning ruminant. J. Dairy Sci. 87(Suppl.):E55–E65. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(04)70061-2.
7. Baldwin, R. L. V. I., M. Liu, E. E. Connor, T. G. Ramsay, G. E. Liu, and C. J.Li. 2021. Transcriptional reprogramming in rumen epithelium during the developmental transition of pre-ruminant to the ruminant in cattle. Animals (Basel) 11:2870–2888. https://doi.org/10.3390/ani11102870.
8. Bateman, H. G. II, T. M. Hill, J. M. Aldrich, and R. L. Schlotterbeck. 2009. Effects of corn processing, particle size, and diet form on performance of calves in bedded pens. J. Dairy Sci. 92:782–789. https://doi.org/10.3168/jds.2008-1242.
9. Beharka, A. A., T. G. Nagaraja, J. L. Morrill, G. A. Kennedy, and R. D. Klemm. Effects of form of the diet on anatomical, microbial, and fermentative development of the rumen of neonatal calves. J. Dairy Sci. 81:1946–1955.https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(98)75768-6.
10.Chapman, C. E., P. S. Erickson, J. D. Quigley, T. M. Hill, H. G. Bateman II, F. X. Suarez-Mena, and R. L. Schlotterbeck. 2016. Effect of milk replacer program on calf performance and digestion of nutrients with age of the dairy calf. J. Dairy Sci. 99:2740–2747. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10372.
11.Connor, E. E., R. L. Baldwin, C. J. Li, R. W. Li, and H. Chung. 2013. Gene expression in bovine rumen epithelium during weaning identifies molecular regulators of rumen development and growth. Funct. Integr. Genomics 13:133–142. https://doi.org/10.1007/s10142-012-0308-x.
12. Deng, J., Y. J. Liu, W. T. Wei, Q. X. Huang, L. P. Zhao, L. Y. Luo, Q. Zhu, L.
Zhang, Y. Chen, Y. L. Ren, S. G. Jia, Y.-L. Lin, J. Yang, F.-H. Lv, H.-P.
Zhang, F.-E. Li, L. Li, and M.-H. Li. 2023. Single-cell transcriptome and metagenome profiling reveals the genetic basis of rumen functions and convergent developmental patterns in ruminants. Genome Res. 33:1690– https://doi.org/10.1101/gr.278239.123.
13. Dias, J., M. I. Marcondes, S. Motta de Souza, B. Cardoso da Mata, and M. Silva. 2018. Bacterial community dynamics across the gastrointestinal tracts of dairy calves during preweaning development. Appl. Environ. Microbiol. 84:e02675–e17. https://doi.org/10.1128/AEM.02675-17.
14. Dias, J., M. I. Marcondes, M. F. Noronha, R. T. Resende, F. S. Machado, H.C. Mantovani, K. A. Dill-McFarland, and G. Suen. 2017. Effect of preweaning diet on the ruminal archaeal, bacterial, and fungal communities of dairy calves. Front. Microbiol. 8:1553. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01553