DOI: https://doi.org/10.1186/s40168-023-01742-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38454496
تاريخ النشر: 2024-03-08
المؤلف: Jiancheng Qi وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
تبحث الدراسة في آثار مكملات مياه المعادن القلوية (AMW) على صحة وأداء نمو عجول سيمينتال التي تعرضت للنقل لمسافات طويلة، وهي ممارسة معروفة بأنها تسبب التوتر ومخاوف الرفاهية المرتبطة بها. تم مراقبة 60 عجلًا، حيث تلقى 30 منهم AMW و29 كانوا كعينة ضابطة. أظهرت النتائج الرئيسية أن العجول في مجموعة AMW أظهرت درجات حرارة مستقيم أقل بشكل ملحوظ (38.967 °C مقابل 39.022 °C؛ p = 0.004)، وتحسين في درجات التنفس والشهية، وزيادة أكبر في الوزن (30.870 كجم مقابل 7.552 كجم؛ p < 0.001) مقارنة بالعينة الضابطة. كشفت التحليلات المخبرية، بما في ذلك تقييمات النسخ الجيني والميكروبيوم، عن تعزيز المناعة الخلوية والمناعة المصلية، وزيادة القدرة المضادة للأكسدة، وتغيرات في الامتصاص المعوي وتكوين الدهون في العجول التي تم تزويدها بـ AMW. ومن الجدير بالذكر أن تحليل الميكروبيوم الأنفي البلعومي أشار إلى هياكل مجتمعية ميكروبية متميزة بين المجموعتين، مما يشير إلى أن AMW يؤثر على التركيب الميكروبي من خلال تأثيراته المناعية والتمثيلية. تستنتج الدراسة أن مكملات AMW تخفف بشكل فعال من توتر النقل في العجول، مما يعزز صحتهم العامة ونموهم، وتقترح استراتيجية قابلة للتطبيق لتحسين الرفاهية في صناعة الماشية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الضغوط الكبيرة التي تواجهها الماشية أثناء النقل، وخاصة العجول الصغيرة، التي تكون عرضة لنقص الطاقة، وانخفاض سكر الدم، والأمراض المعدية بسبب الصيام والجفاف. يزيد اختلاط العجول أثناء النقل من تعرضها للعوامل الممرضة والتوتر الاجتماعي، مما يمكن أن يضعف المناعة ويؤدي إلى معدلات عالية من المرض بعد النقل. تم تحديد مرض الجهاز التنفسي البقري (BRD) كأحد المخاوف الرئيسية، مما يساهم في الاعتلال والوفيات في العجول التي تم نقلها حديثًا ويؤدي إلى خسائر اقتصادية لمربي العجول. تؤكد الورقة على الحاجة إلى استراتيجيات لتقليل التوتر أثناء وبعد النقل، مثل تحسين ممارسات إدارة العجول.
تقترح الدراسة استخدام مياه المعادن القلوية (AMW) كمكمل محتمل لتعزيز صحة الجهاز التنفسي وأداء نمو العجول المنقولة. تشير الأبحاث السابقة إلى أن AMW قد يخفف من التوتر الناتج عن الحرارة ويحسن الصحة المعوية في الماشية. ومع ذلك، تظل آثار AMW على الرفاهية التنفسية للعجول أثناء النقل غير مؤكدة. للتحقيق في ذلك، قام الباحثون بمراقبة صحة الجهاز التنفسي ونمو العجول التي تم تزويدها بـ AMW مقارنة بمجموعة ضابطة، باستخدام تقنيات متقدمة مثل تسلسل جين 16S rRNA وتحليل النسخ الجيني للدم الكامل. تهدف الدراسة إلى التحقق من فوائد AMW في تقليل توتر النقل وتوضيح الآليات الأساسية، مما يسهم في التقدم في صناعة الماشية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إجراء جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات تحت إشراف بيطري في شركة Caijiashan للتربية في مقاطعة سيتشوان، الصين. تضمنت التصميم التجريبي فترة اختلاط لمدة ثلاثة أيام حيث تلقت العجول في الحظيرة الأولى محلولًا من AMW stoste (شركة بكين جيننايل للتكنولوجيا الحيوية المحدودة) بجرعة 30 مل لكل عجل يوميًا، مختلطًا مع مياه الشرب الخاصة بهم، وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة. بعد هذه الفترة، تم جمع عينات دم ومسحات من الأنف البلعومي من عشرة عجول مختارة عشوائيًا من كل من الحظيرة الأولى والثانية.
ثم تم تقسيم العجول إلى مجموعتين: مجموعة AMW، التي تتكون من عشرة عجول موسومة من الحظيرة A وعشرين عجلًا مختارًا عشوائيًا من نفس الحظيرة، ومجموعة التحكم، التي شملت عشرة عجول موسومة من الحظيرة B وعشرين عجلًا مختارًا عشوائيًا من الحظيرة B. استمرت مجموعة AMW في تلقي علاج AMW stoste لمدة 30 يومًا بعد وصولها إلى حظيرة التغذية، بينما لم تتلق مجموعة التحكم أي علاج. استمر مراقبة العجول لمدة إجمالية قدرها 108 أيام بعد وصولها، كما هو موضح في الشكل 1A من الدراسة.
النتائج
في قسم النتائج، تم الإشارة إلى أنه خلال الشهرين الأولين من الدراسة، توفي عجل تجريبي واحد (رقم 78) من مجموعة التحكم. لم يكن هذا العجل جزءًا من 20 عجلًا موسومًا مخصصًا للتجربة، وبالتالي تم استبعاده من التحليل. ونتيجة لذلك، كانت مجموعات الوزن السوقي المتوسط (AMW) تتكون من 30 عجلًا، بينما تضمنت مجموعة التحكم 29 عجلًا.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر مؤشر الحرارة الحرارية (THI) انخفاضًا سريعًا من اليوم الأول إلى اليوم الستين في حظيرة التغذية، كما هو موضح في الشكل 1B. قد يكون لهذا الانخفاض آثار على رفاهية وأداء العجول في الدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم توثيق إدارة ومراقبة صحة 116 عجلًا من سلالة سيمينتال بدقة، مع التركيز على سلوكهم، وحالتهم الصحية، واستجاباتهم الفسيولوجية خلال فترة 60 يومًا بعد وصولهم إلى حظيرة التغذية. تم تقسيم العجول إلى مجموعتين وتعرضت لسلسلة من العلاجات، بما في ذلك إعطاء سكر بني وماء زنجبيل، تليها علف مختلط كامل (TMR). من الجدير بالذكر أنه تم تسجيل درجات حرارة المستقيم ودرجات صحة مختلفة، مما يكشف أن العجول في مجموعة AMW أظهرت درجات حرارة مستقيم أقل بشكل ملحوظ وتحسين في درجات التنفس والشهية والعين وإفراز الأنف مقارنة بمجموعة التحكم. علاوة على ذلك، أظهرت مجموعة AMW زيادة كبيرة في الوزن، مما يشير إلى تأثير إيجابي للعلاج على أداء النمو.
استكشفت الدراسة أيضًا الميكروبيوم الأنفي البلعومي والملفات النسخية للعجول. كشفت التسلسلات الأولية عن اختلافات كبيرة في التنوع والتركیب الميكروبي بين مجموعتي AMW والتحكم، خاصة في اليوم -3، مع ظهور أنواع معينة مثل Moraxella وMycoplasma بتباينات ملحوظة في الوفرة. ومع ذلك، تضاءلت هذه الاختلافات بحلول اليوم 60. أشار التحليل النسخي إلى أن مجموعة AMW كانت لديها تعبير أعلى عن بعض الجينات المرتبطة بالاستجابة المناعية في الأيام -3 و30 و60، بينما تم تقليل عدد كبير من الجينات مقارنة بمجموعة التحكم. تؤكد هذه النتائج الفوائد المحتملة لعلاج AMW في تعزيز رفاهية العجول ونموها، إلى جانب تأثيرها على الميكروبيوم وتعبير الجينات المتعلقة بالصحة والمناعة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40168-023-01742-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38454496
Publication Date: 2024-03-08
Author(s): Jiancheng Qi et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
The research investigates the effects of alkaline mineral water (AMW) supplementation on the health and growth performance of Simmental calves subjected to long-distance transportation, a practice known to induce stress and associated welfare concerns. A total of 60 calves were monitored, with 30 receiving AMW and 29 serving as controls. Key findings indicated that calves in the AMW group exhibited significantly lower rectal temperatures (38.967 °C vs. 39.022 °C; p = 0.004), improved respiratory and appetite scores, and greater body weight gains (30.870 kg vs. 7.552 kg; p < 0.001) compared to controls. Laboratory analyses, including transcriptomic and microbiome assessments, revealed enhanced cellular and humoral immunity, increased antioxidant capacity, and altered intestinal absorption and lipogenesis in AMW-supplemented calves. Notably, the nasopharyngeal microbiome analysis indicated distinct microbial community structures between the groups, suggesting that AMW influences microbial composition through its immunological and metabolic effects. The study concludes that AMW supplementation effectively mitigates transportation stress in calves, enhancing their overall health and growth, and proposes a viable strategy for improving welfare in the cattle industry.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant stressors faced by cattle during transportation, particularly young calves, who are vulnerable to energy depletion, hypoglycemia, and infectious diseases due to fasting and dehydration. The intermixing of calves during transport increases their exposure to pathogens and social stress, which can impair immunity and lead to high rates of illness post-transport. Bovine respiratory disease (BRD) is identified as a major concern, contributing to morbidity and mortality in newly transported calves and resulting in economic losses for calf raisers. The paper emphasizes the need for strategies to minimize stress during and after transportation, such as optimizing calf management practices.
The study proposes the use of alkaline mineral water (AMW) as a potential supplement to enhance the respiratory health and growth performance of transported calves. Previous research indicates that AMW may mitigate heat-induced stress and improve intestinal health in livestock. However, the effects of AMW on the respiratory well-being of calves during transportation remain unverified. To investigate this, the researchers monitored the respiratory health and growth of calves supplemented with AMW compared to a control group, employing advanced techniques such as 16S rRNA gene sequencing and whole blood transcriptome analysis. The study aims to validate the benefits of AMW in reducing transportation stress and elucidate the underlying mechanisms, thereby contributing to advancements in the cattle industry.
Methods
In this study, all animal-related procedures were conducted under veterinary supervision at the Caijiashan Breeding Company in Sichuan Province, China. The experimental design involved a three-day commingling period during which calves in Pen I received a solution of AMW stoste (Beijing Jnnail Biological Technology Co., Ltd) at a dosage of 30 ml per calf per day, mixed with their drinking water, as per the manufacturer’s guidelines. Following this period, blood samples and nasopharyngeal swabs were collected from ten randomly selected calves from both Pen I and Pen II.
The calves were subsequently divided into two groups: the AMW group, consisting of ten marked calves from Pen A and an additional twenty randomly selected calves from the same pen, and the Control group, which included ten marked calves from Pen B and twenty randomly selected calves from Pen B. The AMW group continued to receive the AMW stoste treatment for 30 days post-arrival at the feedlot, while the Control group did not receive any treatment. The monitoring of the calves continued for a total of 108 days after their arrival, as depicted in Figure 1A of the study.
Results
In the results section, it was noted that within the initial two months of the study, one experimental calf (Number 78) from the Control group passed away. This calf was not part of the 20 marked calves designated for the experiment and, therefore, was excluded from the analysis. Consequently, the Average Market Weight (AMW) groups were composed of 30 calves, while the Control group included 29 calves.
Additionally, the Thermal Heat Index (THI) exhibited a rapid decline from the first day to the 60th day in the feedlot, as illustrated in Figure 1B. This decline may have implications for the welfare and performance of the calves in the study.
Discussion
In this study, the management and health monitoring of 116 Simmental crossbred calves were meticulously documented, focusing on their behavior, health status, and physiological responses during a 60-day period post-arrival at a feedlot. The calves were divided into two groups and subjected to a series of treatments, including the administration of brown sugar and ginger water, followed by a total mixed ration (TMR). Notably, rectal temperatures and various health scores were recorded, revealing that calves in the AMW group exhibited significantly lower rectal temperatures and improved respiratory, appetite, ocular, and nasal discharge scores compared to the Control group. Furthermore, the AMW group demonstrated a substantial increase in body weight, suggesting a positive impact of the treatment on growth performance.
The study also explored the nasopharyngeal microbiome and transcriptomic profiles of the calves. Initial sequencing revealed significant differences in microbial diversity and composition between the AMW and Control groups, particularly on day -3, with specific genera such as Moraxella and Mycoplasma showing notable abundance variations. However, these differences diminished by day 60. Transcriptomic analysis indicated that the AMW group had a higher expression of certain genes associated with immune response on days -3, 30, and 60, while a substantial number of genes were downregulated in comparison to the Control group. These findings underscore the potential benefits of the AMW treatment in enhancing calf welfare and growth, alongside influencing the microbiome and gene expression related to health and immunity.