DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-93710-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40097638
تاريخ النشر: 2025-03-17
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
هذه الدراسة بحثت في تأثير المكملات الغذائية مع جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) على أداء الرضاعة، والمجتمعات الميكروبية في الكرش، والتمثيل الغذائي في الماعز الحلوب المعرضة للإجهاد الحراري. تم تقسيم عشرين ماعزًا من سلالة غوانزهو إلى مجموعة تحكم تتلقى نظامًا غذائيًا قياسيًا ومجموعة تجريبية تم تزويدها بـ 0.5 ملغ من SeNPs/kg من المادة الجافة (DM). على مدى فترة تجريبية مدتها 30 يومًا، أظهرت النتائج أن SeNPs زادت بشكل كبير من إنتاج الحليب، ومحتوى الدهون، واللاكتوز. بالإضافة إلى ذلك، غيرت SeNPs تركيب الميكروبات في الكرش، مما زاد من وفرة الأجناس المفيدة مثل Prevotella وRuminococcus، بينما قللت من Succiniclasticum، مما حسن من قدرة الكرش على تحلل النشا والألياف.
حدد التحليل الأيضي 119 مستقلبًا مختلفًا بين المجموعتين، مما يبرز التغيرات في التمثيل الغذائي في الكرش. أظهر تحليل الارتباط أن البكتيريا R-21 كانت مرتبطة إيجابيًا بمستويات البروبيونات، بينما أظهرت Ralstonia insidiosa ارتباطًا سلبيًا مع γ-glutamylcysteine. كانت هناك عدة ميكروبات مختلفة، بما في ذلك Succinivibrio dextrinosolvens وPrevotella sp BP1-56، مرتبطة بشكل كبير بتركيب الحليب. في الختام، لم تحسن مكملات SeNPs إنتاج الحليب وجودته فحسب، بل أثرت أيضًا بشكل إيجابي على تركيب الميكروبات في الكرش والتمثيل الغذائي، مما يعزز صحة الكرش وأداء الرضاعة في الماعز الحلوب تحت ظروف الإجهاد الحراري.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) بصفاء 98% وحجم جزيئات يتراوح بين 20 إلى 90 نانومتر، مقدمة من شركة Bosar Biology Co., Ltd. كانت الموضوعات التجريبية ماعز غوانزهو المستمدة من قاعدة تربية الماعز الأسود في تشونغتشينغ، الصين. تم مراقبة الظروف البيئية، وخاصة درجة الحرارة والرطوبة، يوميًا باستخدام أجهزة قياس مناسبة لضمان إدارة متسقة داخل حظائر الأغنام.
شمل التصميم التجريبي عشرين ماعزًا من سلالة غوانزهو، متطابقة من حيث عدد الولادات، وفترة الرضاعة (120 ± 15 يومًا)، وإنتاج الحليب (1.20 ± 0.16 كجم). تم تقسيم هذه الماعز بشكل عشوائي إلى مجموعتين: مجموعة تحكم تتلقى نظامًا غذائيًا قياسيًا ومجموعة SeNPs التي تلقت نفس النظام الغذائي مع إضافة جزيئات السيلينيوم بجرعة 0.5 ملغ/kg من المادة الجافة (DM). شملت الدراسة فترة تجريبية مسبقة مدتها 7 أيام تلتها فترة تجريبية مدتها 30 يومًا، حيث كانت جميع الماعز لديها وصول غير مقيد إلى العلف والماء، مع الالتزام بممارسات إدارة مزارع الأغنام القياسية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن المنهجية المنفذة تعالج بفعالية الأسئلة البحثية المطروحة، مع تحسينات ملحوظة لوحظت في النتائج المقاسة. تمثل الرسوم البيانية، مثل المخططات والرسوم البيانية، هذه النتائج، مما يوفر تفسيرًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات والعلاقات. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات وتساهم برؤى قيمة في مجموعة المعرفة الحالية في هذا المجال.
المناقشة
ناقشت البحث تأثيرات المكملات الغذائية مع جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) على الماعز الحلوب تحت ظروف الإجهاد الحراري، مع التركيز على تأثيرها على إنتاج الحليب، وتركيبه، والمجتمعات الميكروبية في الكرش. تم الحصول على موافقة أخلاقية للدراسة، التي التزمت بالإرشادات المعمول بها لأبحاث الحيوانات. أشارت النتائج إلى أن SeNPs زادت بشكل كبير من إنتاج الحليب ومحتوى اللاكتوز بينما عززت الحالة العامة لمضادات الأكسدة في الماعز. من الجدير بالذكر أن المكملات لم تغير بشكل كبير محتوى البروتين ولكنها حسنت مستويات دهون الحليب، مما يشير إلى تفاعل معقد بين مكملات السيلينيوم وتركيب الحليب.
كما كشفت الدراسة أن SeNPs أثرت على الميكروبات في الكرش، مع زيادة ملحوظة في وفرة الأجناس المفيدة مثل Prevotella وRuminococcus، والتي تعتبر حيوية لتحلل الألياف. على العكس، انخفضت الوفرة النسبية لـ Succiniclasticum، مما يشير إلى أن SeNPs قد تساعد في التخفيف من الآثار السلبية للإجهاد الحراري على امتصاص المغذيات والتمثيل الغذائي. بالإضافة إلى ذلك، أظهر تحليل المستقلبات أن مكملات SeNPs أغنت المسارات المتعلقة بتمثيل الجلوتاثيون وتخليق الليسين، مما قد يعزز قدرة الماعز على مكافحة الأكسدة وعمليات التمثيل الدهني. بشكل عام، تدعم الأبحاث استخدام SeNPs كمضاف غذائي واعد لتحسين أداء الماعز الحلوب تحت الإجهاد الحراري، بينما تبرز أيضًا الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الآليات الكامنة وراء هذه التأثيرات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-93710-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40097638
Publication Date: 2025-03-17
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigated the impact of dietary supplementation with Selenium nanoparticles (SeNPs) on lactation performance, rumen microbial communities, and metabolism in dairy goats subjected to heat stress. Twenty Guanzhong dairy goats were divided into a control group receiving a standard diet and an experimental group supplemented with 0.5 mg SeNPs/kg dry matter (DM). Over a 30-day trial period, results indicated that SeNPs significantly enhanced milk yield, fat, and lactose content. Additionally, SeNPs altered the rumen microbiota composition, increasing the abundance of beneficial genera such as Prevotella and Ruminococcus, while reducing Succiniclasticum, thereby improving the rumen’s capacity to degrade starch and fiber.
Metabolomic analysis identified 119 differential metabolites between the two groups, highlighting changes in rumen metabolism. Correlation analysis revealed that the bacterium R-21 was positively associated with propionate levels, whereas Ralstonia insidiosa showed a negative correlation with γ-glutamylcysteine. Several differential microbes, including Succinivibrio dextrinosolvens and Prevotella sp BP1-56, were significantly linked to milk composition. In conclusion, SeNPs supplementation not only improved milk yield and quality but also positively influenced rumen microbial composition and metabolism, thereby enhancing rumen health and lactation performance in dairy goats under heat stress conditions.
Methods
In this study, the researchers utilized selenium nanoparticles (SeNPs) with a purity of 98% and a particle size ranging from 20 to 90 nm, provided by Bosar Biology Co., Ltd. The experimental subjects were Guanzhong dairy goats sourced from the Black Goat Breeding Base in Chongqing, China. Environmental conditions, specifically temperature and humidity, were monitored daily using appropriate meters to ensure consistent management within the sheepfolds.
The experimental design involved twenty Guanzhong dairy goats, matched for parity, lactation period (120 ± 15 days), and milk yield (1.20 ± 0.16 kg). These goats were randomly divided into two groups: a control group receiving a standard diet and a SeNPs group that received the same diet supplemented with selenium nanoparticles at a dosage of 0.5 mg/kg dry matter (DM). The study included a 7-day pre-trial period followed by a 30-day trial period, during which all goats had unrestricted access to feed and water, adhering to standard sheep farm management practices.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a strong correlation between the independent and dependent variables, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Furthermore, the results demonstrate that the implemented methodology effectively addresses the research questions posed, with notable improvements observed in the measured outcomes. Graphical representations, such as plots and charts, illustrate these findings, providing a clear visual interpretation of the data trends and relationships. Overall, the results substantiate the hypotheses and contribute valuable insights to the existing body of knowledge in the field.
Discussion
The research discussed the effects of dietary supplementation with selenium nanoparticles (SeNPs) on dairy goats under heat stress conditions, emphasizing their impact on milk yield, composition, and rumen microbial communities. Ethical approval was obtained for the study, which adhered to established guidelines for animal research. The findings indicated that SeNPs significantly increased milk yield and lactose content while enhancing the overall antioxidant status of the goats. Notably, the supplementation did not significantly alter protein content but improved milk fat levels, suggesting a complex interaction between selenium supplementation and milk composition.
The study also revealed that SeNPs influenced the rumen microbiota, with a notable increase in the abundance of beneficial genera such as Prevotella and Ruminococcus, which are crucial for fiber degradation. Conversely, the relative abundance of Succiniclasticum decreased, indicating that SeNPs may help mitigate the negative effects of heat stress on nutrient absorption and metabolism. Additionally, the analysis of metabolites showed that SeNPs supplementation enriched pathways related to glutathione metabolism and lysine biosynthesis, potentially enhancing the goats’ antioxidant capacity and lipid metabolism. Overall, the research supports the use of SeNPs as a promising feed additive to improve dairy goat performance under heat stress, while also highlighting the need for further investigation into the mechanisms underlying these effects.