مقدمه، بررسی منابع و ضرورت انجام طرح:

مديريت گاو در دوره انتقال در طي دو دهه اخير نقطه عطفي جهت تحقيقات در زمينه تغذيه و فيزيولوژي شده است. احتياجات تغذيه اي در هنگام زايمان با شروع توليد شير، تغيير ناگهاني پيدا مي كند و گاوها وارد مرحله اي بنام بالانس منفي انرژي مي گردند(11). دوره انتقال را می توان از 3 هفته قبل تا 3هفته بعد از زایش تعریف نمود که در این دوره گاو های شیری با افزایش خطر اختلالات متابولیکی و شیوع بیماریهای عفونی مواجه هستند. عدم   توانایی  گاو براي مطابقت فيزيولوژيكي در مواجهه با اين شرايط منجر به وقوع عوارض متابوليكي و كاهش در عملكرد مي شود. در 3 تا 4 هفته اول پس از زايمان، بالانس منفي انرژي، داراي همبستگي مثبت  بالايي با فاصله زماني تا اولين تخمك‌گذاري است (9). بسيج اسيدهاي چرب استري نشده (NEFA) اضافي از بافت چربي بدن در مقابله با بالانس منفي انرژي در دوره انتقال باعث ايجاد چالش هاي زيادي در عملكرد كبد بويژه ظرفيت كبد براي توليد گلوكز مي شود (9). مديريت NEFA در طي دوره انتقال عامل مهمي است كه سلامتي كبد، ظرفيت كبد جهت توليد گلوكز و به دنبال آن عملكرد توليدي و توليد مثلي و وقوع عوارض متابوليكي را تحت تاثير قرار مي دهد مكمل هاي گلوكزساز، در كاهش غلظت NEFA و اجسام كتوني و بهبود وضعيت بالانس انرژي موثر بنظر مي رسند كه شامل نمك هاي پروپيونات کلسیمCH3CH3COOca ، گليسرول C3H5(OH)3، موننسين و پروپيلن گليكول  مي باشند. پروپیلن گلیکول یک ترکیب سه کربنه با فرمول شیمیایی است که از پروپیلن مشتق می شود حاوی دو گروه هیدروکسیل (OH) است که روی کربن 1 و 2 قرار دارند. پروپیلن گلیکول از طریق واکنش پروپیلن با آب کلرینه که به  شکل کلروهیدرین در می آید و پس از آن از طریق واکنش با کربنات سدیم به گلیکول تبدیل می شود ساخته می شود. پروپیلن گلیکول همچنین از طریق حرارت دادن گلیسرول با هیدروکسید سدیم و سپس تقطیر بدست می آید. نامهای شیمیایی پروپیلن گلیکول 1و2- پروپان دی ال، 1 و 2 دی هیدروکسی پروپان، متیل گلیکول، متیل اتیلن گلیکول، تری متیل گلیکول می باشند (10 ). پروپیلن گلیکول در اثر واکنش پروپیلن اکسید باآب حاصل می شود. پروپیلن که به اسم پروپین هم شناخته شده است یک هیدروکربن غیراشباع است بعنوان یکی از محصولات جانبی بنزین که از طریق Fluid Cracking گازوئیل ساخته می شود، فرایند Steam Crack هیدروکربن ها، از اتیلن بدست می آید. حدود 10درصد از پروپیلن تولید شده تبدیل به propylene oxide () می شود. سپس پروپیلن اکسید به پروپیلن گلیکول هیدرولیز شده باید پلی پروپیلن گلیکول پلیمریزه می شود. پروپیلن گلیکول یکی از عمده ترین مواد جاذب رطوبت کاربردی است که دارای ميل ترکیبی زیادی با آب است. قبلاً استفاده از پروپیلن گلیکول بصورت مایع غلیظ، شفاف و روغنی و یا پودر مانند بمنظور تامین پیش سازهای مذکور برای جلوگیری از مشکلات متابولیکی رایج بوده اما بدلیل ایجاد مشکلاتی از قبیل مزه (تلخ، بی مزه) و طعم بد و سوزانندگی دهان و مری، نوشیدنی دهانی استعمال می گردد. حال پودر گلایکولاین بعنوان محصول تجاری بعنوان پیش سازهای هم چرخه کربن (اگزالات) و گلوكز با تکنولوژی خاص برای مقابله با توازن منفی انرژی، تجمع تری گلیسیریدها بر کبد و جلوگیری از ناهنجاریهای متابولیکی بمنظور بهبود عملکرد متابولیکی و توليد مثلي ارائه می شود. آزمایشات نشان داده که 50% از پروپیلن گلیکول تزریق شده در شكمبه طی 1 تا 2 ساعت از شکمبه ناپدید شده، و 8/0 تا 9/0 درصد آن در طی 3 ساعت از شکمبه ناپدید شده است که از طریق جذب تخمیر، عبور مسیرهایی است که پروپیلن گلیکول در شكمبه طی می کند. پروپیلن گلیکول پیش ساز گلوکوژنیک است که برای بسیاری سالها از طریق نوشیدن جهت درمان کتوز استفاده می شد مطالعات در دسترس کاهش در NEFA،BHBA در پلاسما به وسیله مصرف نوشیدنی پروپیلن گلیکول اثبات شده است. آمیختن پروپیلن گلیکول در جیره TMR اثری در غلظت NEFA و BHBA پلاسما نداشت (4). اخیرا استوک و گوف گزارش کردند که مصرف پروپیلن گلیکول برای دو روز بعد از زایش غلظت NEFA در پلاسما کاهش و تولید شیر در اوایل شیردهی افزایش داشت. آزمایشات پی در پی پروپیلن گلیکول در روز 2و3 پس از زایش به صورت ترکیب با جیره پاسخ به تولید پروپیلن گلیکول نوشیدنی نداشت(20و21). مکمل پروپیونات کلسیم می تواند به عنوان ماده اولیه گلوکونئوژنز کبدی استفاده شود گزارشات منتشر شده مکمل قبل از زایش با مکمل پروپیونات مخلوط شده است. بیل و بورهانس(19) گزارش دادند که 300گرم در روز پروپیونات کلسیم روی تولید شیر و غلظت پلاسما اثر ندارد. ماندیبرو(23) گزارش داد 110گرم مکمل پروپیونات در روز اثری روی تولید شیر ندارد اما به صورت ناپایدار میزان کتون بادی ها و NEFAپلاسما را کاهش داد. بیم نشان داد که 5/113 گرم در روز پروپیونات کلسیم در دوره انتقال اثری روی ماده خشک مصرفی، تولید شیر و غلظت BHBA پلاسما ندارد. استوک و گوف گزارش دادند که 680 گرم در روز پروپیونات کلسیم 2 بار درطی اوایل پس از زایش اثری روی تولید شیر و غلظت NEFA و BHBA نداشت. گاوها در اواسط شیردهی که 16 کیلوگرم در روز ماده خشک جیره شامل 55 درصد علوفه مصرف می کند تقریبا 1000 گرم در روز در شکمبه پروپیونات تولید می شود(بومن). روی هم رفته مکمل پروپیونات در مقابل پروپیونات در شکمبه سهم ناچیزی دارد و با توجه به اینکه استوک و گوف پاسخ متابولیکی در اثر مصرف 680 گرم پروپیونات کلسیم مشاهده نکرد ممکن است به دلیل تفاوت در متابولیسم شکمبه یا جذب مکمل پروپیونات باشد. 

مطالعات In vitro  مایع شکمبه نشان می دهد که محصولات اصلی تخمیر پروپیلن گلیکول، پروپانول و پروپیونات می باشد. و پروپیلن گلیکول باعث افزایش اسيد لاكتيك شكمبه ای می شود. پروپيونات محصول نهایی تخمیر پروپیلن گلیکول است. در یک آزمایش میزان تبدیل پروپیلن گلیکول به پروپيونات را در شکمبه 20 درصد در ساعت و میزان جذب آزاد 42درصد در ساعت محاسبه کردند و به این نتیجه رسیدند که مقداری از پروپیلن گلیکول نیز بدون تبدیل و تغییر از ديواره شكمبه جذب می گردد. در یک آزمایش قبل از تزریق کردن 463 گرم پروپیلن گلیکول در شكمبه، شكمبه و نگاری را شستشو دادند این مطالعه نشان داد که پروپیلن گلیکول در پلاسمای خون تجمع پیدا می کند و نرخ سوخت و ساز کمی دارد و حدود 10 درصد از پروپیلن گلیکول جذب شده به خون به لاکتات تبدیل می شود.

پروپیلن گلیکول دارای تاثیر معنی داری بر الگوی تخمیر شكمبه ای است باعث کاهش نسبت مولاری استات به پروپیونات می شود (11،8،9). در مورد بوتیرات نتایج متفاوت است. بین مقدار مصرف پروپیلن گلیکول و واکنش اسیدهای چرب فرار (VFA) شكمبه رابطه متناقض وجود ندارد (6) اضافه کردن پروپیلن گلیکول به جيره به همراه کنسانتره یا خوراندن دهانی در مقایسه با استفاده از آن در جیره TMR دارای تاثیر قابل توجهی بر نسبت استات به پروپیونات می باشد. شاید بدلیل اینکه پروپیلن گلیکول موجود درTMR مدت زمان بیشتری در شكمبه باقی می ماند. در گاوهای تازه زا تاثیر پروپیلن گلیکول بر pH شكمبه مورد مطالعه قرار نگرفته اما با  اضافه کردن پروپیلن گلیکول  می توان انتظار داشت که pH شكمبه کاهش می یابد. با این حال عدم کاهش pH شكمبه می تواند به عدم تاثیر پروپیلن گلیکول بر غلظت کل VFA شكمبه باشد. پروپیلن گلیکول در کبد از طریق واکنش کربوکسیلاسیون پیروات به اگزالواستات به گلوکز متابولیزه می شود. لاکتات در واکنش گلوکوئنوژنز از مسیر پیروات تبدیل به اگزالواستات می شود. غلظت کبدی اگزالواستات گاو های کتوزی کم می باشد. اگزالواستات بعنوان متابولیت کلیدی برای ورود استیل کوآنزیم آ به چرخه کربس و یا مسیر کتوژنیک پذیرفته شده است.

پاسخ واکنشهای فیزیولوژیکی به مصرف پروپیلن گلیکول در آزمایشات مختلف متغییر است.  برخی از محققین اثرات معنی دار پروپیلن گلیکول را بر روی برخی  پارامترها مشاهده کرده اند فاکتورهایی که می تواند این اختلافات را در آزمایشات مختلف توجیه کند  شامل: زمان نمونه گیری خون با توجه به زمان خوراندن پروپیلن گلیکول، روش خوراندن پروپیلن گلیکول ، وضعیت فیزیولوژیک حیوان و مقدار مصرف پروپیلن گلیکول می باشد. نمونه های خون را بعد از  خوراندن پروپیلن گلیکول تا 150 دقیقه پس از هر 15 دقیقه یکبار جمع آوری کردند و نشان دادند که غلظت انسولین و گلوکز پلاسما به ترتیب پس از 30، 75 دقیقه بعد از  خوراندن پروپیلن گلیکول به حداکثر خود می رسد. به حداکثر رسیدن غلظت انسولین و گلوكز پلاسما در طی 90 دقیقه  پس از خوراندن پروپیلن گلیکول نیز بیانگر این است که پروپیلن گلیکول به راحتی برای گاو قابل دسترسی است و بسرعت ازشكمبه جذب شده و در کبد برای گلوكونئوژنز مصرف می گردد.

اثرات معنی دار پروپیلن گلیکول بر انسولین در آزمایشات مختلف  مقایسه گردیده که تفاوت بدلیل روش استفاده از پروپیلن گلیکول می باشد.بررسی که خوراندن پروپیلن گلیکول از طریق دهان همانطوری که توسط میوشی(17) انجام گرفته بود باعث اثر قابل محسوس تری بر انسولین پلاسما در مقایسه با خوراندن پروپیلن گلیکول بصورت قسمتی از TMR و یا پاشیدن آن روی کنسانتره می گردد. دلیل تاثیر کمتر پروپیلن گلیکول در TMR این است که پروپیلن گلیکول در مدت زمان طولانی تری نسبت به خوراندن دهانی از شكمبه جذب می شود. تحقيقات زيادي جهت برآورد اثرات پروپيلن گليكول بر متابوليسم صورت گرفته است. اين تحقيقات از نظر مقطع زماني، كيفيت انجام و روش استفاده پروپيلن گليكول، هم متفاوت و نتايج حاصل نيز متنوع مي باشند. در آزمايشهاي كوتاه مدت پروپيلن گليكول باعث كاهش غلظت بتاهيدروكسي بوتیريك اسيد (BHBA) و NEFA پلاسما گرديد. استودر(11) نشان داد كه خوراندن يك ليتر پروپيلن گليكول در ده روز آخر دوره آبستني غلظت گلوكز و انسولين پلاسما را افزايش داد و موجب كاهش غلظت BHBAو NEFA قبل از زایمان شد پس از زايمان نيز غلظت NEFA پلاسماپايين بود و تجمع تري گليسيريد (TG) در كبد كاهش معني داري را نشان داد در حاليكه مكمل پروپيلن گليكول در گاوهاي خشكي كه در حد نيازشان تغذيه مي شوند، تاثيري بر تري گليسيريد كبد نداشت. بورهانس(17) مقدار 250 ميلي ليتر پروپیلن گلیکول را روزانه دوبار و از 21 روز قبل از زایمان  تا 21 روز پس از زايمان به گاوها خوراند و هيچگونه تاثيري از اضافه كردن پروپيلن گليكول بر غلظت NEFA و BHBA پلاسماي قبل از زايمان مشاهده نكرد اما پس از زايمان غلظت NEFA و BHBA كاهش معني داري داشت. ميوشي (6) تمايل به افزايش بالانس انرژي را در گاوهاي چندشكم زايش كه از روز 7 تا 42 بعد از زايمان به اندازه 518 گرم در روز، پروپیلن گلیکول دريافت كرده بودند مشاهده كرد. مصرف پروپیلن گلیکول در گاوهايي كه در اواسط شيردهي بودند، یا  تغييري در توليد شير آنها ايجاد نكرد  يا تمايل به كاهش توليد شير را نشان داد.  لوسي(4) در استفاده از پروپیلن گلیکول اختلافات  معني داري را در فاصله زماني تا اولين تخمك گذاري مشاهده نكرد. با توجه به اينكه ميزان وضعيت بيماري متابوليكي و توليدمثلي و ميزان خسارت حاصل از بيماريهاي مذكور بطور مكتوب در دست نيست.  فرض بر آنست كه استفاده از منابع انرژي زايي مثل پروپيلن گليكول بتوان وضعيت تعادل انرژي را بهبود بخشيد لذا سعي مي شود كه در بازه زماني متفاوتي از پروپيلن گليكول استفاده شود تا بتوان اثر آنرا بر متابوليت هاي خوني و بيماري متابوليكي و نرخ بارداري را مشاهده كرد و بهترين عملكرد حاصل را توصيه نمود.  دوره انتقال از وضعیت آبستنی و غیره شیرده به شیرده و غیر آبستن تحت تاثیر تغييرات فيزيولوژيكي قرار مي گيرند كه تنش زيادي به حيوان تحميل مي كند از جمله كاهش مصرف خوراك افزايش شديد نياز دام و ناهنجاريهاي متابوليكي و بيماريهاي عفوني منجر ميشود كه مي توان تب شير، كتوز جفت ماندگي، برگشتي شيردان را نام برد، تنش هاي محيطي و كاهش مصرف خوراك،‌ افزايش نياز به گلوكز مي تواند سبب عدم تعادل تغذيه اي و در نهايت منجر به بيماريهاي متابوليكي گردد. زايمان و آغاز شيردهي چالش هاي فيزيولوژيكي شديدي را به ساز و كارهاي هموستاتيك گاو وارد مي كند. تغييرات وضعيت هورموني و كاهش ماده خشك مصرفي در اواخر دوره آبستني متابوليسم را تحت تاثير قرار داده و منجر به بسيج چربي، و تجزيه گليكوژن كبدي مي شود. غلظت اسيدهاي چرب استري نشده پلاسما تقريباً از دو تا سه هفته قبل از زايمان تا دو الي سه روز قبل از زايمان دو برابر مي شود سپس غلظت آنها بطور محسوس افزايش مي يابد و تا زمان زايمان ادامه دارد (21) و ميزان افزايش در غلظت NEFA پلاسما بحساب تغييرات هورموني و يا محدوديت انرژي ناشي از كاهش مصرف ماده خشك گذاشته شده معلوم نيست. تغذيه اجباري طي دوره انتقال غلظت NEFA را كاهش داده ولي بطور كامل آنرا برطرف نكرده است. حداقل قسمتي از افزايش غلظت NEFA پلاسما قبل از زايمان توسط هورمونها القا مي گردد و افزايش غلظت NEFA پلاسما احتمالاً ناشي از تنش زايمان است غلظت NEFA پلاسما به سرعت بعد از زايمان كاهش يافته ولي غلظت آن پس از زايمان نسبت به دو هفته قبل از زايمان بالاتر باقي مي ماند. غلظت گلوكز پلاسما ثابت باقي مي ماند. يا بطور جزئي در دوره انتقال، قبل از زايمان افزايش مي يابد اين افزايش در موقع زايمان محسوس بوده و پس از زايمان بلافاصله كاهش مي يابد (3،9). اين افزايش گذرا در زمان زايمان ممكن است ناشي از افزايش غلظت گلوكاگون،‌ گلوكوكورتيكوئيدها باشد كه تغذيه ذخاير گليكوژن كبدي را تحريك مي كنند. اگرچه پس از زايمان تقاضاي گلوكز غدد پستاني براي سنتز لاكتوز ادامه دارد ولي ذخاير گليكوژن كبدي شروع به تجديد كرده و در روز 14 به بعد از زايمان افزايش مي يابد(11، 20). تغييرات ناگهاني در نيازهاي تغذيه اي دوره انتقال باعث تغييرات شديد در متابوليسم گاو جهت برآورده كردن نيازهاي انرژي، گلوكز، اسيد آمينه و كلسيم غدد پستاني بدنبال زايمان مي گردد. همچنين اگر وضعيت انرژي حيوان را بهبود دهيم سيستم ايمني و متعاقباً بيماريهاي توليدمثلي (جفت ماندگي) را نيز مي توان بهبود داد. تخمين نياز گلوكز، اسيدهاي آمينه،‌ اسيدهاي چرب و انرژي خالص رحم آبستن و نياز غدد پستاني نشان مي دهد كه در اين مقطع زماني نياز به گلوكز سه برابر، نياز به اسيدهاي آمينه دو برابر و نياز به اسيدهاي چرب حدوداً پنج برابر افزايش مي يابد. متابوليسم گلوكز براي شيردهي افزايش گلوكونئوژنز كبدي (14) و كاهش اكسيداسيون گلوكز توسط بافتهاي محيطي براي رساندن گلوكز به غدد پستاني جهت سنتز لاكتوز است. مواد پيش ساز گلوكز در نشخواركنندگان پروپيونات ناشي از تخميرشكمبه اي، لاكتات چرخه كوري، اسكلت كربني اسيدهاي آمينه، گليسرول آزاد شده از ليپوليز بافت چربي است. متابوليسم چربي براي توليد شير بسيج ذخاير چربي بدن براي تامين نيازهاي انرژي گاو در طي بالانس منفي انرژي در اوايل شيردهي است چربي بدن به شكل NEFA بداخل رگهاي خوني جريان پيدا مي كند. بیش از 40 درصد از NEFA در روزهای اول شیردهی از بافت چربی ساخته می شود و ماهيچه هاي اسكلتي قسمتي از NEFA را بخصوص در اوايل شيردهي كه گلوكز را بعنوان منبع سوخت از دست مي دهند بعنوان منبع انرژي مورد استفاده قرار مي دهند. غلظت NEFA پلاسما معمولاً‌با مصرف ماده خشك رابطه عكس دارد. هنگامي كه مقدار زيادي NEFA از بافت چربي به خون رها مي شود. بصورت تري گليسيريد در كبد ذخيره مي شود. طي چند هفته اول پس از زايمان قسمتي از تري گليسيريدها در كبد گاوهاي پر توليد تجمع مي يابد. چربي تجمع پيدا كرده در كبد ممكن است آثار مخربي روي ساير فعاليتهاي كبدي بگذارد. پيپن برينك (12) گزارش كرد كه بين تجمع تري گليسيريد در كبد و ظرفيت كبد براي تبديل پروپيونات به گلوكز در روش In vitro همبستگي منفي (4/0-) وجود دارد.

كبد چرب وكتوز موقعي اتفاق مي افتند كه غلظت اسيدهاي چرب استري نشده NEFA خون افزايش يافته باشد بطوري كه در زمان زايمان غلظت NEFA اغلب به بيش از 1000 ميكرواكي والان در ليتر مي رسد (14 ،10) ورود NEFA به كبد متناسب با غلظت آن در خون است (3). هنگامي كه NEFA وارد كبد مي شود در ميتوكندري ها يا پراكسي زوم ها اكسيد يا استري مي شوند (11). فرآورده اصلي استري شدن تري گليسيريدها مي باشند. تري گليسيريد مي تواند بصورت  ليپوپروتئين با چگالی بسیار کم  (VLDL) از كبد خارج شده يا در كبد ذخيره گردد در نشخواركنندگان نسبت به بسياري از گونه هاي ديگر خروج تري گليسيريد از كبد با سرعت کم صورت مي گيرد. در شرايطي كه ورود NEFA به كبد و استري شدن آنها افزايش يابد (بطور مثال در شرايط پايين بودن گلوكز و انسولين خون) تجمع تري گليسيريد اتفاق مي افتد. دليل خروج كند تري گليسيريدها از كبد نشخواركنندگان ناشناخته مانده است. اكسيداسيون كامل NEFA منتهي به تشكيل دي اكسيد كربن مي شود و اكسيداسيون ناقص آنها منجر به توليد اجسام كتوني مي شود. تشكيل كتون بادی زماني كه غلظت گلوكز و انسولين خون پايين باشد تقريباً‌ به دليل بسيج بيش از حد اسيدهاي چرب از بافت چربي صورت مي گيرد. انسولین یک هورمونی است که از لیز شدن چربی (سوختن آنها) جلوگیری می کند.  انسولين  احتمالاً‌ اكسيداسيون اسيدهاي چرب را به وسيله افزايش غلظت مالونيل كوآنزيم آ سلولهاي كبد و كاهش فعالیت كارنتين- پالمیتويل ترانسفراز-1(GPT-1)  كاهش مي دهد (7). كارنيتين – پالمیتويل ترانسفراز- 1  مسئول انتقال اسيد چرب از سیتوزول به ميتوكندري ها است و توسط مالونيل كوآنزيم آ مهار مي شود. پروپيونات عامل افزايش دهنده ترشح ا نسولين علاوه بر اثرات مستقيم آن بر متابوليسم سلولهاي كبدي است. در كبد چرب خروج  تري گليسيريد به شكل ليپوپروتئين به کندی صورت می گیرد.  تري گليسيريدها براي مدت طولاني در كبد حضور خواهند داشت. وقتي كه گاو به توازن مثبت انرژي برسد تخليه آغاز مي شود. سازه هايي مانند تحريكات سمپاتيكي و هورمونهاي اپي نفرين، گلوكاگون، كورتيكوتروپين،‌ گلوكوكورتيكوئيدها و تيروكسين موجب بسيج چربيهاي بدن خواهند شد. مقدار اگزالواستات ناشي از گلوكونئوژنزكه براي مصرف استيل كوآ در چرخه كربس لازم است اندك خواهد شد و از اين رو استيل كوآ به مواد كتوني مانند استواستات و بتاهيدروكسي بوتيرات و مقدار اندكي استون تبديل مي شود. معمولاً‌ مواد كتوني بوسيله بافتهاي بدن بجز جگر و بويژه بوسيله ماهيچه ها اكسيده مي شوند مواد كتوني بيشتر از راه ادرار و شير دفع مي شوند مقدار كل مواد كتوني كه دفع مي شود بندرت بيشتر از 10 درصد مقدار توليد شده است. اثبات شده که تراوش چربی سلولهای کبدی جدا شده ظرفیت گلوکونئوژنیک به وسیله پروپیونات را کاهش می دهد. مصرف 1036 گرم در روز پروپیلن گلیکول از تقریباً 10 روز قبل از زایمان تا موقع زایمان بطور معنی داری باعث کاهش ذخیره تری گلیسیرید کبد به اندازه 66 و 58 درصد در روزهای 1 و 2 بعد از زایمان شد. پیکت(8) در 3 روز اول بعد از زایمان 518گرم در روز پروپیلن گلیکول را از طریق  دهان مصرف کرد و دریافت که حجم تری گلیسرید کبد به اندازه 44درصد در روز 7 بعد از زایمان نسبت به گروه شاهد کاهش پیدا کرد با این حال این اختلاف از نظر آماری معنی دار نبود. مکمل پروپیلن گلیکول در گاوهای خشک که در حد نیازشان تغذیه می شوند تاثیری بر تری گلیسرید کبد نداشت.   تاثیر کاهنده پروپیلن گلیکول بر تری گلیسیرید کبد به موازات تاثیر کاهنده آن بر NEFAمی باشد که متعاقباً باعث کاهش تجمع چربی در کبد می شود.  عملكرد توليد مثلي گاو پس از زايمان تحت تاثير بالانس انرژي قرار دارد (8) زمانی که گاو در بالانس منفی انرژی باشد عمل  تلقيح كه معمولاً‌ 60 تا 70 روز پس از زايمان انجام مي گيرد با نرخ گيرايي پايين همراه است كه مي توان با پيش سازهاي گلوكز پروپیلن گلیکول در دوره انتقال و اوايل شيردهاي تا پيك توليد بخشي از كاهش گيرايي را که  بخاطر اثرات متابوليكي مربوط به توليد شير و مشكلات سلامتي دام است را بهبود بخشيد. بالانس منفی انرژی باعث کاهش غلظت انسولین خون می شود،انسولين هورمونی است که  باعث تحريك تخمدانها براي بازگشت به حساسيت واكنش به گونادوتروپين و فعاليت استروئيدسازي مي شود. انسولين در داخل فوليكول توليد استراديول را توسط سلولهاي گرانولوزا افزايش مي دهد. و همچنين نرخ تكثير و تمايز و فعاليت آروماتاز را افزايش مي دهد. كبد داراي بيشترين گیرنده  هاي انسوليني می باشد  در تخمدانIGF-1 از طريق يك گيرنده خاص به غشاء‌ سلولهاي گرانولوزا باند مي شود IGF-1‌ سبب افزايش رشد فوليكول و بدنبال آن تخمك گذاري مي گردد و همچنين باعث افزایش  فعاليت رگهاي خوني در جسم زرد و كنترل مقدار پروژسترون ترشح شونده از سلولهاي گرانولوزا و جسم زرد که  از طريق افزایش  فعاليت cAMP باعث افزايش تظاهر ژني mRNA مربوط به گيرنده هاي FSH و ترشح پروژسترون مي گردد. كبد حمايت كننده بار متابوليكي سنگين گلوكونئوژنز، اكسيداسيون اسيد چرب و توليد  IGF-1است در تعادل منفي انرژي برگشت هر كدام از اين فرآیندها بحالت طبيعي با تاخير انجام مي شود. كه در نتيجه غلظت پايين گلوكز و انسولين خون همراه با افزايش اسيدهاي چرب آزاد (NEFA) باعث تاخير در پالس هاي ضروري FSH ,LH براي تحريك فوليكولهاي تخمداني مي گردد.  همچنين غلظت پايين انسولين خون عامل توليد كم IGF-I از كبد مي باشد كه با همديگر مسئول كاهش واكنش تخمدان به گونادوتروپين ها مي شوند تاخير يا كاهش توليد استروئيدهاي تخمدان استراديول ها از فوليكول و پروژسترون بعد از تخمك گذاري باعث كاهش ميزان برگشت رحم به حالت طبيعي اوليه مي باشد. با اين ارتباطات متقابل تعادل منفي انرژي جهت فعاليت تخمدان بعد از زايمان را تغيير داده و بشدت توالي چرخه هاي فحلي را بعد از زايمان تحت تاثير قرار مي دهد. مطالعات انجام شده بر روی اثر پروپیلن گلیکول بر تولید مثل در اولین رها سازی تخمک در اثر افزایش انسولین پلاسما گزارش شده است(14و17). توانایی پروپیلن گلیکول برای کاهش بسیج چربی و تولید کتون بادی توسط کبد به خصوص در گاوهایی که دارای غلظت بالایی NEFA در پلاسما هستند ممکن است اثر سودمندی بر تولید مثل داشته باشد. میزان تعداد حیوانات برای برآورد تاثیرمقدار مصرفی پروپیلن گلیکول بر فاصله زمانی تا اول تخمک گذاری می تواند موثر باشد. افزايش بيش از حد نمره وضعيت بدني (BCS) باعث كاهش مصرف غذا در دوره انتظار زايمان مي شود عادت پذيري هاي متابوليكي بتعادل منفي انرژي كه گاو با آن مواجه است با توجه به شرايط بسيار متغير در دوره قبل از زايمان خيلي پيچيده است. هر چه تعادل منفي انرژي و از دست دادن وزن طي 30 روز اول بعد از زايمان بيشتر باشد تاخير در تخمك‌گذاري بيشتر خواهد شد. 50-28درصد از گاوها هنوز بعد از 50 روز شيردهي تخمك آزاد نمي كنند (11) گاوهايي كه در اولين تخمك اندازي تاخير دارند از چرخه هاي فحلي متعددي كه بعداً بوجود مي آيد سود كمتري مي برند و باروري كمتري خواهند داشت. ميزان گيرايي با كاهش وزن كاهش مي يابد با هر 5 درصد كاهش در وزن بدن ميزان آبستني تقريباً 10 درصد كاهش مي يابد (باتلر2001).  پروژسترون در زمان آبستني بايد به اندازه كافي در خون باشد تا رشد و نمو و حيات جنين را تضمين كند. سطح و مقدار پروژسترون در سه فحلي اول افزايش مي يابد ولي در گاوهايی که در تعادل منفي انرژي اند افزايش چنداني در سطح پروژسترون ديده نمي شود. سطح پايين پروژسترون معمولاً‌در گاوهاي پرتوليد مشاهده مي شود كه احتمالاً بازتابي از افزايش متابوليسم كبد مي باشد همچنين در اوايل شيردهي با تعادل منفي انرژي رشد و نمو تخمك ها در شرايط بسيار كشنده و نامطلوب موجود در فوليكول در طول 80-60 روز از بين مي رود. تعادل منفي انرژي بسيار شديد رشد و نمو تخمك را در 120-80 روزگي مختل مي كند وبا BCS كمتر از 5/2 در ارتباط مي باشد. مطالعات روي كيفيت تخمك نشان دهنده اثرات مضر و زيان آور تعادل منفي انرژي بر شايستگي تخمك براي رشد و نمو جنين مي باشد ولي هنوز مشخص نيست كه این چنين اثراتي فقط به رشد و نمو فوليكول در اوايل شيردهي محدود شود يا در خلال توليد شير بالا نيز بطور مستمر جريان دارد. تعادل منفي انرژي در خلال شيردهي اثرات تاخيري خودش را در دوره جفت گيري و باروري مي گذارد. پیش سازهای گلوکز می تواند با افزایش غلظت انسولین و گلوکز خون و کاهش اسیدهای چرب غیر استری و بتا هیدروکسی بوتیریک اسید در زمان اولین تخمک ریزی و همچنین اندازه فولیکول ها و توسعه و تکامل بلاستوسیت و کیفیت اووسیت موثر باشد. در بالانس منفی انرژی زمان اولین تخمک ریزی از طریق مهار LH، طولانی تر شدن اولین فازلوتئال (13 در مقابل 7 روز) به تاخیر می افتد و سطوح گلوکز خون، انسولین و IGF-1 که به طور صحیحی تولید استروژن را بوسیله فولیکول های غالب مهار می کند.  اين اثرات شامل كاهش سطح پروژسترون در خون است كه تاثير خودش را بر روي باروري از طريق تغيير عملكرد رحم و ميزان ناكافي در رشد و نمو اوليه جنين و بطور زيان آوري بر تخمك آزاد شده می گذارد. اين مديريت گاوهاي دوره انتقال برای  كاهش بسيج چربي و افزايش متابوليسم NEFA بهبود و سلامت متابوليكي در جهت بازگشت فعاليت تخمدان در بعد از زايمان به حالت طبيعي اوليه مي باشد. جفت ماندگي يا زايمان هاي منجر به عفونت رحمي يا آندومتريت مزمن مي تواند روي باروري اثر بگذارد (معلم و همكاران2007).  ورم پستان تحت باليني و باليني در اوايل شيردهي باعث كاهش باروري خواهد شد (شريك و همكاران 2001) و افزايش روزهای  باز و عفونت تحت باليني طولاني مدت اثر زيان آوري در وضعيت گاو مي تواند باشد. حفظ مصرف انرژي قبل از زايمان و افزايش مصرف بعد از زايمان و جلوگيري از كاهش وزن بدن اثرات بد NEFA بر روي تخمك ، كبد و تاخير در اولين تخمك اندازي ، حفظ رحم سالم در اوايل زايمان،‌ جلوگيري از عفونتهاي رحمي و در انتها با كاهش تعادل منفي انرژي و اثر بر تخمدان و كبد از جمله اهدافي است كه در اين طرح مدنظر قرار گرفته است.

برای کاهش عرضه NEFA به گردش خون عمومي و کاهش برداشت NEFA توسط کبدبا استفاده از راهکارهای تغذیه ای می توان نرخ تبدیل NEFA به تری گلیسیرید را در کبد کاهش داد. مثلاً نقش كولين در متابولیسم چربی ها، فسفاتیدیل كولين برای سنتز و آزاد شدن VLDL توسط کبد لازم است و یا متیونین و لیزین دارای نقش های پتانسیلی بتا- اکسیداسیون داخل میتوکندری اسیدهای چرب (سنتز  کارنیتین) در کبد در صدور تری گلیسیریدها در قالب VLDL هستند و اسیدهای چرب ضروری مزدوج نقش مهمی در ترشح آپولیپوپروتئین و پایداری ذرات VLDL در سلولهای کبد دارد.  قبل از زایمان(Close up)  باید جیره های حاوی کربوهیدرات غیرفیبری بالاتر نسبت به جیره های گذشته داده که هدف از این جیره تحریک رشد و توسعه پرزهای شکمبه و تحریک عادت پذیری جمعیت میکروبی برای عرضه بیشتر پروپیونات جهت حمایت از گلوكو نئوژنز کبد و پروتئین میکروبی (با فراهم کردن مقدار كافي پروتئین قابل تجزیه در شكمبه) برای حمایت از نیازهای پروتئینی جهت نگهداری، آبستنی و رشد پستانها می باشد. غلظتهای IGF-I، BHBA ، NEFA پلاسما قبل و بعد از زایمان و فعالیتهای آسپارتات- آمینوترانسواز (AST)، گلوتامات  دهیدروژناز( GLDH)  هنگام استعمال پیش سازهای گلوکز از جمله پروپیلن گلیکول در طول دو هفته قبل از گوساله زایی و پس از زایش غلظت BHBA- NEFA کاهش داشت.  که افزایش فعالیت GLDH قابل ملاحظه است که نشان دهنده وقوع آسیب مزمن كبد در 3 تا 5 هفته پس از زایش ناشی  از فعالیت AST می باشد(4). اغلب مطالعات انجام گرفته  بر روی گاوهای تازه زا و در اوایل شیردهی بوده است و برخی از مطالعات نیز با گاوهای اواسط شیردهی صورت گرفته (20) برخی با تليسه و برخی با تلیسه هایی که دارای محدودیت غذایی بودند (5) و تلیسه های در  اوایل شیردهی با محدودیت غذایی از ذخیره بدن خود استفاده می کند و غلظت NEFA پلاسمای آنها از گاوهای در اواسط شیردهی و تلیسه های که در حد نیاز تغذیه می شوند بالاتر است. وضعیت فیزیولوژیکی حیوان یک عامل مهم است که اثر پروپیلن گلیکول را بر پارامترهای فیزیولوژیکی تحت تاثیر قرار می دهد، غلظت NEFA پلاسما تقریباً نصف شد و غلظت آن به اندازه بیش از 300 میکرواکی والان  بر لیتر کاهش یافت. NEFA اولین سوبسترا برای کتوژنز کبدی است، اگر غلظت پلاسمایی آن  بالا باشد منجر به افزایش تولید اجسام کتونی در کبد می شود. رابطه بین غلظت پلاسمایی NEFA و غلظت BHBA در واکنش با استفاده از پروپیلن گلیکول بیشترین کاهش را در BHBA پلاسمای حیواناتی القا می کند که دارای غلظت پلاسمایی بالاتر از NEFA هستند. غلظت NEFA پلاسمای با بالانس انرژی در گاوهای تازه زا دارای همبستگی منفی است و می تواند بعنوان یک شاخص بالانس انرژی و بسیج چربی ها استفاده گردد.

گرومر(13) تاثیر خطی مقدار مصرفی پروپیلن گلیکول را بر گلوکز،  انسولین، NEFA و BHBA گزارش کرد (که به مقدار 0 تا 919 گرم در روز متغیر بود) سائر(11) نیز تاثیر مقدار مصرفی پروپیلن گلیکول را بین 0 تا 445 گرم در روز به ازاء هر گاو متغیر بود. بر غلظت NEFA و BHBA گزارش شده اما برآورد آماری در آن صورت نگرفته است.  کوزی (5) تاثیر معنی داری از مقدار مصرفی پروپیلن گلیکول که بین 0 تا 400 گرم در روند متغیر بود را بر غلظت گلوکز، انسولین و NEFA پلاسما مشاهده نکرد که این موضوع می تواند به وسیله وضعیت فیزیولوژیک حیوانات در آزمایشات گوناگون و احتمالا محدوده باریک مقدار مصرفی پروپیلن گلیکول در آزمایش کوزی در مقایسه با آزمایش سایرو گرومر توجیه شود. پروپیلن گلیکول یک ترکیب پرانرژی با محتوای  3/2 مگاژول انرژی خام (GE) در کیلوگرم ماده خشک است. اگر فرض کنیم که تمام پروپیلن گلیکول مصرفی توسط گاو جذب شود  مقدار انرژی قابل هضم (DE) معادل 7/23 مگاژول  به ازاء کیلوگرم ماده خشک خواهد بود. که در مقایسه با جو 56 درصد بالا تر است بخاطر محتوی انرژی بالا پروپیلن گلیکول می تواند باعث افزایش غلظت انرژی یک جیره گردد و به دنبال آن انرژی مصرفی و تولید افزایش یابد. با این حال پروپیلن گلیکول به اندازه کمی با عث افزایش در تولید شیر می گردد، شاید به این دلیل که مقدار مصرفی آن به اندازه کافی مقدار انرژی جیره را افزایش نمی دهد بعلاوه نشان داده شده که پروپیلن گلیکول می تواند باعث کاهش مصرف خوراک شود که این موضوع می تواند عدم افزایش  در تولید شیر و حتی کاهش تولید شیررا توجیه کند. در شرایط بالانس منفی انرژی یکسری ترکیبات به عنوان دهنده های متیل از جمله SAM، (s-adenosylmethionine )، کولین و 5-methyl-tetrahydrofolate (5-methyl-THF) نقش دارند. دو اسید آمینه محدودکننده متیونین و لیزین دو پیش ساز بیوسنتز کارنیتین که نقش مهمی برای آنزیم های انتقال اسیدهای چرب بلند زنجیر، کارنیتین پالمیتوئیل ترانسفراز I و II هستند. در مطالعه دراکلی و همکاران، 1991 با اضافه کردن ال کارنیتین اکسیداسیون درون سلولی افزایش داشته و استریفیکاسیون پالمیتات را در کبد کاهش می دهد.

اهداف تحقيق:

از مدتها پیش از پروپیلن گلیکول، گلیسرول، پروپیونات کلسیم و نیاسین برای پیشگیری و درمان کتوز استفاده شده با این حال در سالهای اخیر توجه زیادی به مصرف آنها به عنوان یک مکمل غذایی معطوف شده است و تحقیقات زیادی جهت برآورد اثرات آنها بر متابولیسم صورت گرفته است و این پژوهشها از نظر مقطع زمانی و کیفیت انجام و روش استفاده با هم متفاوت و نتایج حاصل نیز متنوع می باشند. با توجه به چالشهایی که در دوره انتقال ذکر شده و اثرات مثبتی که این ترکیبات می توانند داشته باشند و به علت اینکه گاوها در این دوره در بالانس منفی انرژی قرار دارند  نیاز برای گلوکز زیاد می شود چون نه خود گلوکز ونه پیش سازهای آن موجود نیستند، بدن به سراغ استفاده از چربی ها می رود که عواقب بد استفاده از چربی ها در بالا ذکر شد (به خاطر بالا رفتن NEFA). بر این اساس فرض طرح بر این است که با تامین پیش ساز گلوکزبتوانیم بالانس منفی انرژِی را در گاوها در این دوره تعدیل کنیم و از اثرات سوء آن بر عملکرد تولیدی ،تولید مثلی و سلامتی گاوها جلوگیری کنیم. با توجه به اینکه بالانس منفی انرژی منجر به یک سری تغییرات متابولیکی و هورمونی در سطح خون می گردد استفاده از پیش سازهای گلوکز نیز می تواند روی این تغییرات موثر باشد .در شکمبه با توجه به نوع خوراک مصرفی مقدار پروپیونات تولید شده متفاوت می باشد(نسبت کنسانتره به علوفه)  با توجه به این موضوع که برخی مفروضات اصلی چگونگی مفید واقع شدن پروبیوتیک ها(DFM)که بصورت رقابت با میکروبهای شکمبه مصرف می گردد. 

فاکتورهای قابل اندازه گیری:

الف-متابولیت های خون، NEFA،BHBA، IGF-1،AST،GLDH،TG.

ب-اندازه گیری گلوکز خون، اوره خون ، SCC.

   پ-بررسی عملکرد های تولید مثلی 

  ت-بررسی ناهنجاریهای متابولیکی 

  ث-اندازه گیری کلسترول، انسولین، گلوکاگون و نسبت انسولین به گلوکاگون و کورتیزول

   ج-اندازه گیری IgG (ایمنوگلوبولین G)، پروژسترون سرم، لنفوسیت ها و نوتروفیل ها 

منابع:

1. Beem, A. E.,H. G. Bateman, C. C. Williams, C. C. Stanley, D. T. Gantt,Y. H. Chung, and F. R. Valdez. 2003. Effects of prepartum dietaryenergy concentration and Ca-propionate on transition performance.J. Dairy Sci. 86(Suppl. 1):105. (Abstr.)
2. Bell, A.W. 1995. Regulation of organic nutrient metabolism during transition from late pregnancy to early lactation. J. Anim. Sci. 73 : 2804.
3. Christensen, J. O., R. R. Grummer, F. E. Rasmussen, and S. J. Bertics. 1997. Effect of method of delivery of propylene glycol on plasma metabolites of feed-restricted cattle. J. Dairy Sci. 80:563–568.    
4. Cozzi, G., Berzaghi, P., Gottardo, F., Gabai, G., Andrighetto, I., 1996. Effects of feeding propylene glycol to mid-lactating dairy cows. Anim. Feed Sci. Technol. 64, 43–51
5. Drackley, J.K., 1999. Biology of dairy cows during the transition period: the final frontier. Journal of Dairy Science, 82, 2259–2273      
6. Formigoni, A., M. Cornil, A. Prandi, A. Mordenti, A. Rossi, D. Portetelle, and R. Renaville. 1996. Effect of propylene glycol supplementation around parturition on milk yield, reproduction performance and some hormonal and metabolic characteristics in dairy cows. J. Dairy Res. 63:11–24.
7. Grummer, R. R., J. C. Winkler, S. J. Bertics, and V. A. Studer. 1994. Effect of propylene glycol dosage during feed restriction on metabolites in blood of prepartum Holstein heifers. J. Dairy Sci. 77:3618–3623.
8. Hoedemaker M, Prange D, Zerbe H, Frank J, Daxebberger A, Meyer HHD. Peripartal propylene glycol supplementation and metabolism, animal health, fertility and production in dairy cows. J Dairy Sci 2004;87:2136–45.
9. Kristensen, N. B. and B. M. L. RaunRuminal and Intermediary Metabolism of Propylene Glycol in Lactating Holstein CowsJ Dairy Sci 2007 90: 4707-4717.
10. Laranja da Fonseca, L. F., C. S. Lucci, P. H. M. Rodrigues, M. V. Santos, and A. P. Lima. 1998. Supplementation of propylene glycol to dairy cows in periparturient period: effects on plasma concentration of BHBA, NEFA, and glucose. J. Anim. Sci. 76(Suppl. 1):320. (Abstr.)
11. Lenkaitis, V. E., L. L. Contreras, C.M. Ryan, and T. R. Overton. 2003.Effects of short-term drenching of transition cows with propyleneglycol on early lactation performance and health. J. Dairy Sci.86(Suppl. 1):225. (Abstr.)
12. Miyoshi S, Pate JL, Palmquist DL. Effects of propylene glycol drenching on energy balance, plasma glucose, plasma insulin, ovarian function and conception in dairy cows. Anim Reprod Sci2001;68:29–43.
13. Miyoshi, S., Pate, J.L., Palmquist, D.L., 2001. Effects of propylene glycol drenching on energy balance, plasma glucose, plasma insulin, ovarian function and conception in dairy cows. Anim. Reprod. Sci. 68, 29– 43.
14. Moallem U, Katz M, Arieli A, Lehrer H. Effects of peripartum propylene glycol or fats differing in fatty acid profiles on feed intake, production, and plasma metabolites in dairy cows. J Dairy Sci 2007;90:3846–56.
15. Moallem, M. Katz, A. Arieli, and H. Lehrer Effects of Peripartum Propylene Glycol or Fats Differing in Fatty Acid Profiles on Feed Intake, Production, and Plasma Metabolites in Dairy CowsJ Dairy Sci 2007 90: 3846-3856. 
16. Moallem, M. Katz, H. Lehrer, L. Livshitz, and S. Yakoby  Role of Peripartum Dietary Propylene Glycol or Protected Fats on Metabolism and Early Postpartum Ovarian Follicles
    J Dairy Sci 2007 90: 1243-1254.
17. Nielsen, N.I., Ingvartsen, K.L., 2004. Propylene glycol for dairy cows: a review of the metabolism of propylene glycol and its effects on physiological parameters, feed intake, milk production and risk of ketosis. Anim. Feed Sci. Technol. 115, 191– 213.
18. Overton, T. R. and M. R. Waldron Nutritional Management of Transition Dairy Cows: Strategies to Optimize Metabolic Health J Dairy Sci 2004 87: E105-119E.
19. Pickett, M.M., Piepenbrink, M.S., Overton, T.R., 2003. Effects of propylene glycol or fat drench on plasma metabolites, liver composition, and production of dairy cows. J. Dairy Sci. 86, 2113– 2121.
20. Rukkwamsuk, T., Petploi, N., Preechanvinit, I., Jongmepornsirisopa, P., 2003. Effect of oral administration of propylene glycol on serum glucose concentrations in periparturient dairy cows. Kasetsart J.: Nat. Sci. 37, 145– 149.
21. Shingfield, K.J., Jaakkola, S., Huhtanen, P., 2002. Effect of forage conservation method, concentrate level and propylene glycol on diet digestibility, rumen fermentation, blood metabolite concentrations and nutrient utilization of dairy cows. Anim. Feed Sci. Technol. 97, 1 –21.
22. Stokes, S. R., and J. P. Goff. 2001. Evaluation of calcium propionateand propylene glycol administered into the esophagus at calving.Prof. Anim. Sci. 17:115–122.
23. Studer, V.A., Grummer, R.R., Bertics, S.J., 1993. Effect of prepartum propylene glycol administration on periparturient fatty liver in dairy cows. J. Dairy Sci. 76, 2931– 2939.
24. van Knegsel AT, van den Brand H, Dijkstra J, van Straalen WM, Jorritsma R, Tamminga S, et al. Effect of glucogenic vs. lipogenic diets on energy balance, blood metabolites, and reproduction in primiparous and multiparous dairy cows in early lactation. J Dairy Sci 2007;90:3397–409.