DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-16687-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41038887
تاريخ النشر: 2025-10-02
المؤلف: Pau Salgado-López وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تدرس الدراسة التعرف المبكر على الخنازير التي قد تنمو ببطء عند الولادة من خلال تحليل الصفات الخارجية والداخلية، مما قد يسهل استراتيجيات الإدارة والتغذية المستهدفة لتعزيز كفاءة القطيع. تم تصنيف ما مجموعه 24 خنزيرًا صغيرًا من ستة خنازير أم فائقة الإنتاج إلى أربع مجموعات بناءً على وزن الجسم عند الولادة (BW) ومؤشر كتلة الجسم (BMI) وطول التاج إلى المؤخرة (CRL): قيود نمو داخل الرحم الشديدة (sIUGR) ووزن الولادة المنخفض (LBW) ووزن الولادة المعتدل (MBW) ووزن الولادة العالي (HBW). تم إجراء تقييمات فسيولوجية متنوعة، بما في ذلك أوزان الأعضاء، وقياسات التصوير المقطعي المحوسب (CT)، وخصائص العظام السفلية.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR كانت لديها نسب أعلى من الدماغ إلى الأعضاء وأوزان دماغ نسبية، والتي انخفضت بشكل خطي عبر فئات الوزن. في المقابل، أظهرت الخنازير الصغيرة من نوع HBW حجم عظام أكبر بكثير (70% أكثر) ونسب أعلى من العظام عالية الكثافة مقارنة بالخنازير الصغيرة من نوع sIUGR، إلى جانب أكبر مساحة وقوة في قياسات العظام السفلية. من الجدير بالذكر أن الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR أظهرت قيم إجهاد قصوى أعلى، وقيم صلابة، ومحتوى منغنيز أعلى في عظامها السفلية. تشير هذه النتائج إلى أن الخنازير الصغيرة ذات درجات مختلفة من قيود النمو داخل الرحم تعطي الأولوية لتطوير الدماغ، مما يؤدي إلى نمو غير متوازن للأعضاء وتطوير عظام معاق. تؤكد الدراسة على أهمية دمج مؤشرات الولادة الإضافية لتعزيز تصنيف الخنازير الصغيرة حديثة الولادة ذات قيود النمو المختلفة.
طرق
في هذه الدراسة، تمت الموافقة الأخلاقية على جميع إجراءات التجارب الحيوانية من قبل لجنة الأخلاقيات في جامعة برشلونة المستقلة، مع الالتزام بإرشادات الاتحاد الأوروبي لأبحاث الحيوانات. تتبع البحث إرشادات ARRIVE للتقارير.
تضمن التصميم التجريبي 24 خنزيرًا صغيرًا (Pietrain x [Danish Landrace x Danish Yorkshire]) تم الحصول عليها من ستة خنازير أم متعددة الولادات، بمتوسط حجم ولادة يبلغ 20.2 ± 1.20 خنزيرًا صغيرًا ووزن ولادة إجمالي قدره 26.8 ± 2.00 كجم. في يوم الولادة، تم وزن الخنازير الصغيرة، وتم قياس مؤشر كتلة الجسم (BMI) وطول التاج-المؤخرة (CRL). تم تقييم درجة قيود النمو داخل الرحم (IUGR) بناءً على معايير محددة لشكل الرأس. تم تصنيف الخنازير الصغيرة إلى أربع مجموعات بناءً على وزن ولادتها (BW): sIUGR (قيود نمو داخل الرحم الشديدة)، LBW (وزن الولادة المنخفض، 0.75-1.0 كجم)، MBW (وزن الولادة المتوسط، 1.0-1.25 كجم)، وHBW (وزن الولادة العالي، >1.25 كجم). بعد التصنيف، تم euthanizing الخنازير الصغيرة باستخدام مزيج من الأزابرون، والكيتمين، وباربيتورات الصوديوم. يتم تفصيل الإحصائيات الوصفية لكل مجموعة في الجدول 6.
نتائج
تشير النتائج إلى وجود اختلافات كبيرة في متوسط أوزان الولادة (BW) بين الخنازير الصغيرة المصنفة كقيود نمو داخل الرحم الشديدة (sIUGR) ووزن الولادة المنخفض (LBW) ووزن الولادة المعتدل (MBW) ووزن الولادة العالي (HBW). على وجه التحديد، كانت متوسط أوزان الولادة 0.49 ± 0.037 كجم لـ sIUGR، 0.97 ± 0.042 كجم لـ LBW، 1.18 ± 0.027 كجم لـ MBW، و1.69 ± 0.121 كجم لـ HBW. كانت هذه الاختلافات واضحة أيضًا في قياسات مؤشر كتلة الجسم (BMI) وطول التاج-المؤخرة (CRL)، والتي أظهرت ارتباطًا قويًا مع وزن الولادة.
كشف تحليل معامل الارتباط لبييرسون عن ارتباط إيجابي كبير بين وزن الولادة BW وكلا من BMI (R = 0.870; P ≤ 0.001) وCRL (R = 0.935; P ≤ 0.001). كانت للخنازير الصغيرة من نوع HBW أعلى القيم لكل من BMI وCRL، بينما أظهرت الخنازير الصغيرة من نوع MBW وLBW قيمًا متوسطة لم تكن مختلفة بشكل كبير عن بعضها البعض. في المقابل، أظهرت الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR أدنى قياسات لكل من BMI وCRL، مما يبرز تأثير قيود النمو داخل الرحم على هذه المعلمات النمو.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تحليل أوزان الأعضاء وخصائص العظام للخنازير الصغيرة المصنفة حسب وزن الولادة (sIUGR، LBW، MBW، وHBW) لفهم حالتها الفسيولوجية عند الولادة وتأثيراتها على النمو بعد الولادة. أشارت النتائج إلى أن الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR أظهرت أوزان دماغ نسبية ونسب أعضاء (دماغ: قلب، دماغ: كبد، دماغ: رئتين) أعلى بشكل كبير مقارنة بالفئات الأخرى، مما يشير إلى “تأثير توفير الدماغ” استجابةً لقيود النمو داخل الرحم. على العكس من ذلك، كانت للخنازير الصغيرة من نوع HBW أكبر حجم إجمالي للعظام ومساحة قشرية، بينما أظهرت الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR حجم عظام أقل بنسبة تقارب 70% ونسبة أعلى من العظام منخفضة الكثافة، مما يشير إلى تطوير هيكلي معاق.
كشفت الخصائص الميكانيكية للعظام السفلية أن الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR كانت لديها قيم إجهاد قصوى أعلى، مما يشير إلى جودة العظام الداخلية على الرغم من الحجم والكثافة الأقل. من الجدير بالذكر أن تحليل محتوى المعادن أظهر أنه بينما كانت مستويات الفوسفور والكالسيوم متسقة عبر الفئات، كانت مستويات المنغنيز الأعلى في الخنازير الصغيرة من نوع sIUGR، مما قد يؤثر على تطوير العظام. تبرز الدراسة تعقيد أنماط النمو في الخنازير الصغيرة، مشددة على أن وزن الولادة المنخفض وحده لا يفسر بالكامل الإمكانات النمو بعد الولادة. تؤكد الارتباطات القوية بين الخصائص الفيزيائية الخارجية (وزن الولادة BW، BMI، CRL) والمعلمات الداخلية على الحاجة إلى تقييمات شاملة لتحديد الخنازير الصغيرة المعرضة لخطر النمو المعاق، مما يدعو إلى تضمين مؤشرات إضافية سهلة القياس في التصنيفات المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-16687-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41038887
Publication Date: 2025-10-02
Author(s): Pau Salgado-López et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
The study investigates the early identification of potentially slow-growing pigs at birth by analyzing external and internal traits, which could facilitate targeted management and feeding strategies to enhance herd efficiency. A total of 24 piglets from six hyperprolific sows were categorized into four groups based on birth body weight (BW), body mass index (BMI), and crown-to-rump length (CRL): severe intrauterine growth restriction (sIUGR), low birth weight (LBW), moderate birth weight (MBW), and high birth weight (HBW). Various physiological assessments, including organ weights, computed tomography (CT) measurements, and tibial mechanical properties, were conducted.
Key findings indicate that sIUGR piglets had higher brain-to-organ ratios and relative brain weights, which decreased linearly across the weight categories. In contrast, HBW piglets exhibited significantly greater bone volume (70% more) and higher proportions of high-density bones compared to sIUGR piglets, alongside the largest cortical area and thickness in tibial measurements. Notably, sIUGR piglets demonstrated higher maximum stress, stiffness values, and manganese content in their tibiae. These results suggest that piglets with varying degrees of intrauterine growth restriction prioritize brain development, leading to asymmetrical organ growth and impaired bone development. The study emphasizes the importance of integrating additional birth indicators to enhance the classification of newborn piglets with different growth restrictions.
Methods
In this study, all animal experimentation procedures were ethically approved by the Ethics Committee of the Universitat Autònoma de Barcelona, adhering to European Union guidelines for animal research. The research follows the ARRIVE guidelines for reporting.
The experimental design involved 24 piglets (Pietrain x [Danish Landrace x Danish Yorkshire]) sourced from six multiparous sows, with an average litter size of 20.2 ± 1.20 piglets and a total litter weight of 26.8 ± 2.00 kg. On the day of parturition, piglets were weighed, and their Body Mass Index (BMI) and Crown-Rump Length (CRL) were measured. The degree of intrauterine growth restriction (IUGR) was assessed based on specific head morphology criteria. Piglets were categorized into four groups based on their birth weight (BW): sIUGR (severe IUGR), LBW (low birth weight, 0.75-1.0 kg), MBW (medium birth weight, 1.0-1.25 kg), and HBW (high birth weight, >1.25 kg). Following classification, the piglets were euthanized using a combination of azaperone, ketamine, and sodium pentobarbital. Descriptive statistics for each group are detailed in Table 6.
Results
The results indicate significant differences in average birth weights (BW) among piglets categorized as severe intrauterine growth restricted (sIUGR), low birth weight (LBW), moderate birth weight (MBW), and high birth weight (HBW). Specifically, the average birth weights were 0.49 ± 0.037 kg for sIUGR, 0.97 ± 0.042 kg for LBW, 1.18 ± 0.027 kg for MBW, and 1.69 ± 0.121 kg for HBW piglets. These differences were also evident in body mass index (BMI) and crown-rump length (CRL) measurements, which showed a strong correlation with birth weight.
Pearson’s correlation coefficient analysis revealed a significant positive correlation between birth BW and both BMI (R = 0.870; P ≤ 0.001) and CRL (R = 0.935; P ≤ 0.001). The HBW piglets had the highest values for both BMI and CRL, while MBW and LBW piglets exhibited intermediate values that were not significantly different from one another. In contrast, sIUGR piglets demonstrated the lowest measurements for both BMI and CRL, highlighting the impact of intrauterine growth restriction on these growth parameters.
Discussion
In this study, the organ weights and bone characteristics of piglets categorized by birth weight (sIUGR, LBW, MBW, and HBW) were analyzed to understand their physiological status at birth and implications for postnatal growth. The findings indicated that sIUGR piglets exhibited significantly higher relative brain weights and organ ratios (brain:heart, brain:liver, brain:lungs) compared to other categories, suggesting a “brain-sparing effect” in response to intrauterine growth restriction. Conversely, HBW piglets had the largest total bone volume and cortical area, while sIUGR piglets displayed approximately 70% lower bone volume and a higher percentage of low-density bones, indicating compromised skeletal development.
Mechanical properties of the tibiae revealed that sIUGR piglets had higher maximum stress values, suggesting intrinsic bone quality despite lower size and density. Notably, mineral content analysis showed that while phosphorus and calcium levels were consistent across categories, manganese levels were highest in sIUGR piglets, potentially influencing bone development. The study highlights the complexity of growth patterns in piglets, emphasizing that low birth weight alone does not fully account for postnatal growth potential. The strong correlations between external physical characteristics (birth BW, BMI, CRL) and internal parameters underscore the need for comprehensive assessments to identify piglets at risk of compromised growth, advocating for the inclusion of additional easily measurable indicators in future classifications.