مطالعه سنتز نانو ذرات سلنیم و بررسی تأثیر تغذیه آن در مقایسه با سایر منابع سلنیم بر روی فراسنجه‎های خونی با تکیه بر شاخصه‎های عملکرد کبدی در گاوهای هلشتاین

نوع مقاله: بهداشت خوراک دام، طیور و آبزیان

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه شیمی، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

3 دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

زمینۀ مطالعه: استفاده از منابع مختلف املاح معدنی و اثر این املاح با منابع مختلف بر روی عملکرد متابولیسمی مورد توجه مراکز علمی و تحقیقاتی می‌باشد.
هدف: هدف از این مطالعه سنتز نانو ذرات سلنیم و بررسی تأثیر این نانو ذرات بر روی فراسنجه­های خونی مرتبط با عملکرد کبدی گاوهای شیری هلشتاین در مقایسه با سایر منایع سلنیم بود.
روش‌کار: این مطالعه در دو مرحله­ آزمایشگاهی و مزرعه­ای اجرا گردید.  به منظور سنتز نانو ذرات سلنیم از واکنش­های شیمیایی اکسایش – کاهش استفاده شد. با استفاده از تکنیک زتا سایزرتشکیل نانو ذرات سلنیم و عدم تغییر در اندازه این نانو درات در طی زمان اثبات گردید. به منظور آزمایش مزرعه­ای، 6 راس گاو شیری هلشتاین در قالب طرح چرخشی 28 روزه به شکل مربع لاتین 3*3 با 3 تیمار آزمایشی و تعداد 2 تکرار استفاده شد. دام­ها در 3 تیمار آزمایشی توزیع گشتند که عبارت بودند از 1) جیره محتوی سدیم سلنیت، 2) جیره محتوی سدیم سلنیت کلوییدی، 3) جیره محتوی نانو ذرات سلنیم. فراسنجه­های خونی مرتبط با عملکرد کبدی شامل آلبومین، بیلی­روبین و کلسترول کل در آزمایش حاضر اندازه گیری شدند. همچنین در طول دوره آزمایشی مقدار ماده خشک مصرفی دام­ها اندازه گیری شد.
نتایج: میزان کلسترول پلاسمای خون در گروه گاوهای تغذیه شده از سدیم سلنیت کلوئیدی بیشتر از گروه گاوهای تغذیه شده از نانو ذرات سلنیم بود (01/0=P). مقدار بیلی­روبین (04/0=P) و آلبومین پلاسما (03/0=P) در گاوهای گروه سه پایین­تر از گروه یک بود. ماده خشک مصرفی تحت تاثیر تیمارها قرار نگرفت.
نتیجه‌گیری نهایی: با توجه به نتایج فوق به نظر می­رسد که مکمل نانو ذرات سلنیم در مقایسه با دو منبع دیگر سبب بهبود فراسنجه­های خونی مرتبط با شاخص کبدی و در نتیجه عملکرد کبدی و در نهایت بهبود وضعیت سیستم ایمنی گاوهای شیری شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Selenium Nanoparticles Synthesis and Investigation of its Effect Compared with Other Selenium Sources on the Blood Parameters Associated with the Liver Functional Index of Holstein Dairy Cow

نویسندگان [English]

  • Sadegh Hashemi 1
  • Mehdi Ganjkhanloo 1
  • Kamran Rezayazdi 1
  • Abolfazl Zali 1
  • Ronak Rafipour 2
  • Manochehr Amini 3
1 Department of Animal Sciences, Faculty of Agricultural Sciences and Engineering, Tehran University, Karaj, Iran
2 Department of Chemistry, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
3 Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran,
چکیده [English]

BACKGROUND: Application of different source of minerals and their effect on metabolic performance a current issue in animal science and research centers.
OBJECTIVES: The objective of this study was synthesis of selenium nanoparticles and to investigate its effect compared with other selenium sources on the blood parameters associated with the liver functional index of Holstein dairy cow.
METHODS: This study was conducted in two phases: laboratory and farm. Oxidation-reduction chemical reactions were used to synthesize selenium nanoparticles. The formation and non-change of Se nanoparticles size were confirmed by particle size analyzer. In order to perform farm experiment, 6 dairy cows were allocated into three treatments and 2 replicates in a 3×3 Latin square experiment with 28 days change over the period. The animals were distributed to three treatment groups. Treatments (diets) were 1) control (sodium selenite source), 2) colloid sodium selenite and 3) selenium nanoparticles. Blood parameters associated with the liver functional index, including albumin, bilirubin and total cholesterol were measured in the present experiment. Also, dry matter intake of cows was recorded.
RESULTS: The blood plasma cholesterol of cows fed the colloidal sodium selenite was higher than cows fed the selenium nanoparticles (P-Value =0.01). The blood serum albumin (P-Value =0.03) and bilirubin levels (P-Value =0.04) were lower in group 3 compared with group 1. Dry matter intake was not affected by treatments.
CONCLUSIONS: According to the results of this experiment it seems selenium nanoparticles supplementation   improves blood parameters associated with the liver functional index, which can better improve immune system of dairy cows than two other sources of selenium.

کلیدواژه‌ها [English]

  • selenium nanoparticles
  • Liver functional index
  • Blood parameters
  • Colloidal sodium selenite
  • Dairy cow

مقدمه


امروزه نقش حیاتی سلنیم در کاهش وقوع شمار زیادی از بیماری‌ها در انسان و حیوانات بصورت گسترده پذیرفته شده است (6). مکانیسم این نقش، مرتبط با فعالیت برخی از سلنوپروتئین­ها در محافظت از سلول‌ها، بویژه سلول‌های مرتبط با سیستم ایمنی (نوتروفیل­ها، لمفوسیت‌های سیتوتوکسیک) از گونه­های اکسیژن واکنش­پذیر (ROS) است که عمدتاً در طول بیماری‌ها و شرایطی که (دوره انتقال گاوهای شیری) منجر به فعال شدن لوکوسایت‌ها شده، تولید می­شوند (9) در موارد کمبود سلنیم در اندام­ها، متابولیسم کربوهیدرات، لپید و پروتئین­ و همچنین عملکرد کبد مختل می­شود (34). در طول دهه­های اخیر کمبود سلنیم در دام­های اهلی در برخی از کشورها به عنوان یک چالش مطرح شده است (11)، این سبب گشته که افزودن سلنیم به مواد خوراکی در مزارع برای تأمین مقدار کافی این عنصر، به دلیل اثرات مثبتش بر روی عملکرد گاوهای شیری، به صورت گسترده رایج گردد (2). جیره­های با ترکیبات سلنیم برای رشد و سلامتی سیستم ایمنی در انسان و حیوان ضروری هستند (15،27). سلنیم در آنزیم­های همچون گلوتاتیون پراکسیداز که فعالیت آنتی اکسیدانی داشته موجود بوده و بوسیله حفاظت سلول­ها در برابر اثرات آسیبی و سمی رادیکال­های آزاد، در رشد و توسعه سلول­ها نقش دارند (1). سطوح کافی سلنیم در خوراک تجمع هیدروپراکسیدهای لپیدی در ارگان­ها و بافت­ها جلوگیری کرده و آن­ها را در برابر گونه­های اکسیژن واکنش­پذیر محافظت می‎کند. سلنیم در طبیعت با عدد اکسایش متنوع (2-،0، 4+، 6+) به غیر از (2+) وجود دارد. سلنیم غیر محلول با عدد اکسایشی صفر را می­توان در مقیاس نانو با یک کاهنده قوی بوجود آورد (32). نانو ذرات سلنیم قرمز رنگ نه تنها اثرگذاری بیشتری بر روی تنطیم سلنوآنزیم‌ها دارند همچنین بر اساس مطالعات In vivo و In vitroدر مقایسه با سایر ترکیبات سلنیم دارای سمیت کمتری می­باشند (29). ترکیبات متنوعی از سلنیم در جیره­های غذایی به کار می­روند، اما به دلیل فعالیت بیولوژیکی بالای سلنیم نگرانی­های در کاربرد این نانوذرات وجود دارد (35). کلیدی­ترین عامل موثر مکمل­های مینرالی ضرورتاً قابلیت دسترسی بیولوژیکی آن‌ها نیست و همراه با آن فعالیت بیولوژیکی نیز نقش مهمی دارد (18). تفاوت بین مقدار نیاز به سلنیم و حد مسمومیت آن کم بوده و کمبودش در حیوانات مزرعه­ای نسبت به مسمومیتش پایین می­باشد (25). در نشخوارکنندگان بر خلاف غیر نشخواکنندگان جذب سلنیت سدیم پایین می­باشد این بیشتر به دلیل محیط کاهنده شکمبه بوده که سبب تبدیل ترکیبات سلنیم به سلنیم غیر محلول یا سلنیداز می­شود (30). همچنین گزارش شده که برخی ترکیبات در جیره که به نوعی فعالیت کاهندگی دارند همچون وجود اسید آسکوربیک همراه با رطوبت باعث کاهش عدد اکسایش سلنیم موجود در جیره شده و قابلیت بیولوژیکی آن را پایین می‌آورد (10). یافته‌های اخیر نشان دادند که گاوهای تغذیه شده با سلنیم ارگانیک، سلنو-مخمر، در انتقال سلنیم به گوساله از طریق انتقال جفتی در مقایسه با گاوهای تغذیه شده با سلنیت سدیم موفق­تر بودند (14). جدا از تفاوت گونه­ها در تجمع کبدی یا دفع نانو سلنیم، NRC (2001) در برآوردی که از احتیاجات مواد مغذی برای گاوهای شیری بیان کرده است مقدار مورد نیاز این عنصر را در حدود 3/0پی­پی­ام اعلام کرده است که این مقدار مورد نیاز بدون هیچ مسمومیتی مورد استفاده حیوان قرار می‌گیرد. همچنین در مطالعاتی که برای استفاده از این ماده انجام پذیرفته گزارش شده است که نانوذرات سلنیم در مقایسه با سلنیت، سلنیم- متیونین و متیل سلنو سیستئین در تنظیم سلنو آنزیم‌ها با راندمان­تر بوده و مسمومیت کمتری دارد. همچنین این نانوذرات در مقایسه با سایر ترکیبات سلنیم قابلیت دسترسی بالاتری داشته و این موارد در جوجه‌های گوشتی و بز به اثبات رسیده است. در رابطه با تجمع این ماده در حیوانات؛ در مطالعه­ای تجمع کبدی در استفاده از نانو ذرات سلنیم در مقایسه با سلنیت در آبزیان گزارش شده است، با این حال، در همین مطالعه به استفاده از نانو ذرات سلنیم در بز و جوجه­های گوشتی اشاره شده، که نه تنها مسمومیتی در رابطه با مصرف این نانو ذرات اشاره نشده بلکه اثرات مفید این نانو ذرات در مقایسه با ترکیبات سلنیمی دیگر گزارش شده است (24).

در بررسی Mohapatra و همکاران در سال 2014 نشان داده شده است، مقدار رسوب سلنیم در بافت­های مختلف در طیور تغذیه شده با جیره محتوی نانو ذرات سلنیم در مقایسه با جیره حاوی سدیم سلنیت (شکل رایج مکمل سلنیم) کمتر است (20). در یک مقاله مروری (26) به اهمیت این ماده مغذی برای درمان کبد چرب در گاوها اشاره شده است. با این حال برخی از تحقیقات دیگر وجود دارد که در تضاد با نتایج فوق هستند. با این وجود، همچنان که در مطالب فوق ذکر گردید پایین بودن فاصله مقدار مورد نیاز سلنیم و حد مسمومیت این ماده معدنی کم مصرف در گاوهای شیری، و اهمیت استفاده از این ماده معدنی؛ منجر به دقت بیشتر متخصصین تغذیه در فرموله کردن مناسب این عنصر در جیره خوراکی گاوهای شیری شده است. با توجه به نقش کبد به عنوان موتور تنظیم فعالیت‌های متابولیسمی و همچنین سمیت زدایی در بدن، در این بررسی از فعالیت کبدی به عنوان شاخص ارزیابی منابع مختلف سلنیم، بویژه نانو ذرات سلنیم در مقابل سایر منابع سلنیمی در گاوهای شیری استفاد شد. در پژوهش حاضر از فراسنجه­های خونی مرتبط با شاخص عملکرد کبدی، از فراسنجه­های خونی بیلی­روبین، کلسترول و آلبومین استفاده شد که به نوعی هم بازگوی عملکرد کبدی، و هم نشاندهنده­ی وضعیت ایمنی و متابولیکی هستند. به نظر می­رسد مقایسه هم زمان این فراسنجه­ها که در زیر گروه پروتئین­های فاز حاد منفی و تأثیر گذار بر این نوع پروتئین­ها هستند نمایانگر خوبی از عملکرد متابولیسمی وضعیت بدن دام­ها ­باشد. همچنان که کاهش غلظت­های آلبومین، کلسترول و ویتامین A می­تواند منتج شده از کاهش سنتز کبدی پروتئین­های معمول؛ پایین­تر بودن غلظت لیپوپروتئین­ها (ناشی از پایین­تر بودن غلظت کلسترول پلاسما)، و پایین­تر بودن غلظت رتینول متصل به پروتئین (ناشی از پایین بودن غلظ ویتامین A) باشد. این وضعیت در طول دوره واکنش فاز حاد، فعالیت کبد را به سنتز سایر پروتئین­ها همچون فیبرینوژن، هاپتوگلوبین پروتئین واکنش­گر C، سروپلاسمین یا متالوتیوئونین به جای محصولات پروتئینی کبدی نرمال منحرف می­کند (3). فراسنجه خونی بیلی­روبین پروتئین نبوده اما کلیرنس آن به سبب آنزیم­های کبدی می­باشد (16). افزایش بیلی­روبین عمدتاً به دلیل کاهش سنتز کبدی آنزیم­های مسئول کلیرنس بیلی­روبین است. Bertoni و همکاران در سال 2013 گزارش کردند که تغییرات غلظت بیلی­روبین می­تواند به عنوان شاخصی از تغییرات سنتز کبدی پروتئین­های فاز حاد منفی باشد. همچنان که این محققان شاخص عملکرد کبدی را بیان کردند که اجزای آن آلبومین، کلسترول و بیلی­روبین بود، که در واقع محققین با استفاده از این شاخص بهتر می­توانند در رابطه با وضعیت عملکرد متابولیکی، تولید مثلی (به دلیل همبستگی این شاخص با وضعیت تولید مثلی) و التهاب دام­ها قضاوت کنند.

تحقیقات در رابطه با استفاده از نانو ذرات مواد معدنی هنوز در مراحل ابتدایی است و قابلیت‌های این نانو ذرات به منظور سرعت بخشیدن به تولید در دام و شیلات در حال بررسی است. در پژوهش حاضر، هدف مقایسه منابع سلنیمی (که با روش شیمیایی از شدت سمیت آن‌ها کاسته شده و همچنین با اثرگذاری بیشتر (نانوذرات سلنیم و یا کمتر (سلنیم کلوئیدی)) با منبع سلنیم رایج در جیره‌های گاوهای شیری بر روی ماده خشک مصرفی و فراسنجه­های خونی مرتبط با شاخص فعالیت کبدی می­باشد. که به نوعی این فراسنجه­ها به عنوان شاخصی از فعالیت کبدی نمایانگر فعالیت بیولوژیکی منابع مختلف سلنیم در نظر گرفته شده­اند.

 

 

مواد و روش­کار

حیوانات، جیره­های غذایی و طراحی آزمایش: این مطالعه در دو بخش آزمایشگاهی و مزرعه­ای با هدف مقایسه منابع مختلف سلنیم بر روی فراسنجه­های خونی مرتبط با شاخص­های عملکرد کبدی انجام پذیرفت. بخش آزمایشگاهی که عبارت بود از سنتز سلنیم اکسید شده با عدد اکسایش صفر و نانو ذرات سلنیم در آزمایشگاه تغذیه­ی گروه علوم دامی دانشگاه تهران انجام شد. در بخش مزرعه­ای تعداد 6 راس گاو شیری هلشتاین (5±60 روز شیر­دهی و وزن 25±675 کیلوگرم) در ایستگاه تحقیقاتی بخش علوم دامی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران مطابق با دستورالعمل­های انجمن مراقبت از حیوانات ایران (1995) حیوانات در قالب طرح چرخشی متوازن با سه جیره غذایی تغذیه شدند. گاوها در جایگاه انفرادی برای سه دوره آزمایشی 21 روزه (در مجموع 63 روزه) قرار داده شدند و 3 جیره به دام­ها ارائه شد: 1) جیره محتوی سدیم سلنیت (3/0پی­پی­ام سلنیم)، 2) جیره محتوی سلنیم اکسید شده (3/0پی­پی­ام سلنیم)، و 3) جیره محتوی نانو ذرات سلنیم (3/0پی­پی­ام در روز نانو ذرات سلنیم). به طوری­که هر سه تیمار در کل دوره آزمایش مورد تغذیه دام­های مورد آزمایش قرار گرفتند. جیره خوراکی برای تأمین احتیاجات بر اساس NRC (2001) فرموله شد (جدول 1). سدیم سلنیت، سدیم سلنیت کلوییدی و نانو ذرات سلنیم به عنوان منبع سلنیم در ترکیب مکمل مواد معدنی اضافه شدند. جیره­ها در حد اشتها در دو وعده غذایی در ساعت­های 8 و 16 در سرتاسر دوره آزمایشی مورد تغذیه دام­ها قرار گرفتند. تجزیه شیمیایی نمونه­های خوراک بر اساس رو­ش­های AOAC (2000) انجام گرفت. برای اندازه‌گیری ماده خشک از آون خاکستر و برای سنجش میزان ماده آلی، از کوره الکتریکی استفاده شد، پروتئین خام با دستگاه کجلدال (Foss Electric, Copenhagen, Denmark)، چربی خام با دستگاه سوکسله، دیواره سلولی و دیواره بدون سلولی بدون همی سلولز نیز با استفاده از دستگاه تعیین فیبر (Fibertic system, Tecator, 1010, Denmark) و بر اساس روش Van soest  و همکاران در سال 1991 اندازه­گیری شدند (جدول2).

برای بررسی وضعیت متابولیسم گاوها، نمونه خون از همه گاو‌ها در روزهای اول و آخر آزمایش در ساعت 07:30 (پیش از خوراکدهی صبح) با استفاده از لوله‌های تحت خلا دارای هپارین از راه رگ‌های دمی خون­گیری به عمل آمد و نمونه­های خون روی یخ به آزمایشگاه منتقل شدند. در آزمایشگاه نمونه­ها در دمای 4 درجه سانتیگراد ­ برای 10 تا 15 دقیقه نگهداری و با 3000 دور در دقیقه، سانتریفیوِژ شدند و پلاسما توسط میکروپیپت جدا شد. پلاسما تا زمان اندازه­گیری فراسنجه­ها در دمای 20- درجه سانتیگراد نگهداری گردید و سپس برای اندازه­گیری فراسنجه­های پلاسمایی؛ کلسترول، بیلی­روبین و آلبومین به آزمایشگاه دامپزشکی فرستاده شد. کیت آرمایشگاهی برای کلسترول از شرکت فرآسامد و آلبومین و بیلی­روبین از کیت پارس آزمون استفاده شد. در طول دوره آزمایشی آب تازه در هر جایگاه بصورت نامحدود در دسترس دام­ها قرار گرفت. جایگاه­ها با استفاده از مت­های پلاستیکی بستر سازی شده و این جایگاه­ها در طول دوره آزمایشی مجهز به سیستم تشکیل شده از سیستم پنکه و مه پاش بودند. در طول دوه آزمایشی گاوها اجازه داشتند در طول هفته 1 تا 2 ساعت نرمش روزانه داشته باشند. وضعیت سلامت گاوها طبق دستورالعمل مزرعه توسط کارگر آموزش دیده روزانه بررسی ­شد.

سنتز سدیم سلنیت کلوییدی و نانو ذرات سلنیم: سدیم سلنیت و آلبومین سرم گاوی در آب مقطر دی استریله حل شده تا محلولی از این دو ترکیب تهیه شود. محلول اسید آسکوربیک برای سنتز نانو ذرات سلنیم و سدیم سلنیت کلوییدی تهیه گردید. سدیم سلنیت کلوییدی با شاخصه­ رنگ آجری مورد سنتز قرار گرفت. نانو ذرات سلنیم مطابق با روش پیشنهاد شده Zhang و همکاران در سال 2004 سنتز شد (36). اندازه ذرات و پایداری این نانوذرات با استفاده از دستگاه زتا سایزر (Zetasizer nano ZS, Malvern Instruments Ltd., U.K.)  مورد بررسی قرار گرفت.

تجزیه و تحلیل آماری: در این تحقیق از طرح مربع لاتین 3*3 با دو تکرار و به صورت اجرای چرخشی متوازن با 3 جیره غذایی، 3 دوره آزمایشی 28 روزه استفاده گردید. طول دوره آزمایشی 84 روز بود. جهت تجزیه و تحلیل آماری داده­های این تحقیق از روش GLM و نرم افزار SAS استفاده گردید.

مدل آماری مورد استفاده این تحقیق بصورت Yijk = µ+ Ti + Pj + Bk + eijk  بود که در این طرح ، Yijk، µ، Ti، Pj، Bk و eijk  رکورد مشاهده شده، میانگین کل جمعیت، اثر جیره i ام، اثر دوره آزمایشی j ام، اثر مربع k ام و اثرا اشتباه آزمایشی.

نتایج

سنتز نانو ذرات سلنیم: سنتز نانو ذرات سلنیم با متوسط اندازه ذرات 122 نانومتر با استفاده از دستگاه نانو زتاسایزر (Zetasizer nano ZS, Malvern Instruments Ltd., U.K.)  نشان داده شد. همچنین اندازه این نانو ذرات در 2 ماه بعد از سنتز دوباره توسط دستگاه نانو زتا سایزر مورد بررسی قرار گرفت که نتایج این بررسی نشان دهنده­ی عدم تغییر محسوس در اندازه این ذرات بود.

سنتز سدیم سلنیت کلوئیدی: با تغییر رنگ سدیم سلنیت به رنگ آجری توسط واکنش اکسایش کاهش بین سدیم سلنیت با آسکوربیک اسید انجام پذیرفت.

ماده خشک مصرفی: تیمارهای آزمایشی مورد بررسی قرار گرفته در این پژوهش، یا به عبارتی بهتر منابع مختلف سلنیم تأثیر معنی­داری بر روی ماده خشک مصرفی دام­ها نداشت (جدول 3).

فراسنجه­های خونی مرتبط با عملکرد کبدی: همچنان­که در جدول 3 نشان داده شده است تفاوت معنی­داری در فراسنجه­های خونی مرتبط با عملکرد کبدی در بین تیمارهای آزمایشی دیده می­شود. بطوریکه میزان کلسترول پلاسمای خون در گروه گاوهای تغذیه شده از سدیم سلنیت کلوئیدی، بیشتر از مقدار کلسترول پلاسمای گروه گاوهای تغذیه شده از نانو ذرات سلنیم بود و این تفاوت معنی­داری بود (01/0=P)،  در عین حال با گروه گاوهای تغذیه شده با سدیم سلنیت تفاوت معنی­داری نداشت. همچنین مقدار بیلی­روبین پلاسما در گروه گاوهای تغذیه شده با مکمل معدنی دارای سدیم سلنیت کلوئیدی، به طور معنی­داری پایین­تر از گروه گاوهای تغذیه شده با جیره همراه سدیم سلنیت بود (04/0=P) و با گروه گاوهای تغذیه شده با جیره همراه نانو ذرات سلنیم تفاوت معنی­داری نداشت. میزان آلبومین پلاسمای خون در گروه گاوهای تغذیه شده با جیره دارای نانو ذرات سلنیم به طور معنی­داری پایین­تر از گروه گاوهای تغذیه شده با سدیم سلنیت بود (03/0=P) در حالیکه با گاوهای تغذیه شده با سدیم سلنیت از لحاظ آماری تفاوت معنی­داری نداشت.

بحث

همچنان که در بخش نتایج نشان داده شد میزان کلسترول کل در دام­ها تحت تاثیر نوع منبع سلنیم قرار گرفت بطوریکه این نتایج مشابه با نتایج Bunglavan و همکاران در سال 2014 بود. بدین ترتیب که این پژوهشگران، اثر تغذیه منابع مختلف سلنیم بر روی موش صحرایی را مورد مطالعه قرار دادند، در مطالعه مذکور، برخی از منابع سلنیم در مقایسه با گروه کنترل باعث کاهش کلسترول کل خون شد، این اثر گذری در نانوذرات بیشتر قابل مشاهده بود (4). پیشنهاد شده مکمل سلنیم فعالیت گیرنده­های لیپوپروتئین­های با چگالی پایین (LDL) را افزایش می­دهد (7) و بیان 3- OH- متیل-گلوتاریل کوآنزیم آ ردوکتاز را کاهش می­دهد (8) که این هم منجر به کاهش مقدار LDL کلسترول و کلسترول کل می­شود (31). همچنین این نتایج در مطالعه­ی Mohapatra و همکاران در سال 2014 که اثرات نانوذرات سلنیم را بر روی مرغ‌های تخم­گذار بررسی کردند مشاهده می­شود (20). همچنین Yang و همکاران در سال 2012 گزارش کردند که کلسترول کل جوجه‌های گوشتی که به مدت 42 روز از مکمل سلنیم استفاده کردند در مقایسه با جوجه­های گروه کنترل تحت تأثیر قرار نگرفت (33). در گاوهای اوایل شیردهی تغذیه مکمل سلنیم تاثیری بر روی کلسترول پلاسما نداشت (12). Netto و همکاران در سال 2014 گزارش کردند که مقدار کلسترول گوشت در هنگامی که مکمل سلنیم به جیره اضافه شد کاهش پیدا کرد (23). گلوتاتیون پراکسیداز 4 یک سلنو آنزیم آنتی اکسیدان ضروری برای محافظت در مقابل پرواکسیده شدن لپیدها است بنابراین سلنیم در تغییر متابولیسم لپید نقش دارد. در گاوهای شیری تغذیه شده با مکمل آلی سلنیم کاهش مقدار کلسترول نشان داده شده است (19). در این مطالعه، گاوهای تغذیه شده از نانو ذرات سلنیم کمترین مقدار کلسترول را داشتند که به نظر می­رسد این پایین بودن، از ویژگی‌های نانو ذرات، که در بخش مقدمه اشاره شد، ناشی شده باشد.

 پایین بودن نسبت آلبومین: گلوبولین و افزایش غلظت آن نشان دهنده­ی فعالیت وضعیت سیستم ایمنی حیوانات است (4)، در مطالعه­ی Bunglavan و همکاران در سال 2014، افزودن مقدار 15/0پی­پی­ام نانوذرات سلنیم و سایر منابع سلنیم سبب کاهش در نسبت آلبومین: گلوبولین، و افزایش گلوبین مشاهده شد که این نتایج، اثرگذاری بیشتر این منابع بر روی سیستم ایمنی را بیان می­کند. در مقابل، Yang و همکاران در سال 2012 با افزودن 3/0پی­پی­ام در جیره­های جوجه گوشتی این تاثیر را مشاهده نکردند (33). با این حال، هنگامی که تلیسه­های بوفالو مقدار 2/0پی‌پی­ام سلنیم مصرف کردند افزایش در مقدار گلوبولین و کاهش در مقدار آلبومین و نسبت آلبومین:گلوبولین را تجربه کردند (13). همچنین این نتایج در گوساله‌های بوفالو‌های نر که مقدار 3/0پی­پی­ام مصرف کردند مشاهده شد (21) . این نتایج در مرغ­های تخم­گذاری که با 3/0پی­پی­ام نانو ذرات سلنیم تغذیه شده بودند نیز مشاهده شد (20). همچنان که مطالعات نشان می‌دهد علاوه بر خود سلنیم نوع منبع سلنیم بر متابولیسم آلبومین و نسبت گلوبولین به آلبومین تأثیر گذار است و نتایج پژوهش حاضر تأثیر گذاری بیشتر نانو ذرات سلنیم نسبت به منابع دیگر سلنیم را نشان داد. در مطالعه Zavodnik و همکاران در سال 2011 مکمل سلنیم با منبع آلی در مقایسه با نیتریت سلنیم به طور قابل توجهی فعالیت بیلی­روبین و ترکیباتش را در خوک کاهش داد (34). همچنین کمبود سلنیم سبب افزایش فعالیت گلوتاتیون اس- ترانسفراز شده که این هم منجر به افزایش جایگاه­های اتصالی شده و در نهایت مقدار ترکیباتی از قیبل بیلی­روبین، هم و سایر آنیون­های آلی را افزایش می­دهد (17). در یک پژوهش نشان داده شد که مکمل سلنیم سبب کاهش فعالیت­ آنزیم‌های مرتبط با افزایش دهنده بیلی­روبین شده است (28) که در واقع این کاهش از تعادل بین درجه تنش اکسیداتیو و ظرفیت آنتی اکسیدانی در کبد نشات می­گیرد (5) در مطالعه Zofia و همکاران در سال 2002 نشان داده شد که مکمل سلنیم تاثیری بر مقدار بیلی­روبین موش صحرایی نداشت (22) .

با توجه به نتایج به دست آمده از سه شاخص مرتبط با فعالیت کبدی فوق، و با نظر به اینکه برآیند نتایج این شاخصه­ها در پژوهش حاضر نشان دهنده بهبود فعالیت عملکرد کبدی درگاوهای تغذیه کننده از نانو ذرات سلنیم می­باشد، از اینرو می­توان گفت که استفاده از این نانو ذرات در هنگامی که گاوها در معرض تجربه چالش در فعالیت کبدی باشند (همچون دوره انتقال در گاوهای شیری) می‌تواند مورد تحقیق و بررسی پژوهشگران باشد.

خلاصه: با توجه به نتایج فوق به نظر می رسد که مکمل نانو ذرات سلنیم در مقایسه با دو منبع دیگر، بخصوص سدیم سلنیت کلوئیدی سبب بهبود فراسنجه­های خونی مرتبط با شاخص کبدی و در نتیجه عملکرد کبدی و در نهایت بهبود وضعیت سیستم ایمنی گاوهای شیری شده است. از طرفی دیگر با توجه به نتایج گاوهای تغذیه شده با مکمل سدیم سلنیت، به نظر می­رسد که استفاده از منابع سلنیمی با پایداری بیشتر در مقابل عوامل کاهنده همچون اسید آسکوربیک، در جیره خوراکی گاوهای شیری مثمرثمرتر باشد. با این حال، تحقیقات در رابطه با استفاده از نانو ذرات مواد معدنی هنوز در مراحل ابتدایی است و قابلیت‌های این نانو ذرات به منظور سرعت بخشیدن به تولید در دام و شیلات در حال بررسی است.

سپاسگزاری               

از معاونت محترم پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، همکاران ایستگاه آموزشی و پژوهشی و کارکنان آزمایشگاه تغذیه گروه علوم دامی قدردانی بعمل می‌آید. همچنین از بنیاد حمایت از نخبگان و صندوق حمایت از پژوهشگران ریاست جمهوری به خاطر حمایت‌های مالی در این پروژه تشکر و قدردانی می­‌گردد.

تعارض منافع

بین نویسندگان تعارض در منافع گزارش نشده است.

 

جدول 1. ترکیب جیره.

 

                                                                                                                                                                                                  جیره 1

مواد غذایی درصد ماده خشک جیره1

تیمار 1

تیمار2

تیمار3

یونجه خشک

30/23

30/23

30/23

ذرت سیلو شده

20/20

20/20

20/20

تفاله­ی چغندر قند

05/7

05/7

05/7

دانه جو

57/16

57/16

57/16

دانه ذرت

44/9

44/9

44/9

کنجاله سویا

16/7

16/7

16/7

کنجاله تخم پنبه

39/3

39/3

39/3

کنجاله کانولا

45/1

45/1

45/1

گلوتن ذرت

62/1

62/1

62/1

پودر چربی کلسیمی

74/1

74/1

74/1

پودر گوشت

59/1

59/1

59/1

پودر ماهی

22/1

22/1

22/1

مکمل معدنی و ویتامینی (به همراه سدیم سلنیت) 2

34/1

-

-

مکمل معدنی و ویتامینی (به همراه سدیم سلنیت کلوئیدی) 2

-

34/1

-

مکمل معدنی و ویتامینی (به همراه نانوذرات سلنیم) 3

-

-

34/1

بیوتین

04/0

04/0

04/0

نمک

16/0

16/0

16/0

دی کلسیم فسفات

21/0

21/0

21/0

اکسید منیزیم

26/0

26/0

26/0

پروپلین گلایکول

24/1

24/1

24/1

جوش شیرین

86/0

86/0

86/0

سنگ آهک

62/0

62/0

62/0

زئولیت

54/0

54/0

54/0

 

1. 1: جیره همراه با سدیم سلنیت،2: جیره همراه با سدیم سلنیت کلوئیدی، 3: جیره همراه با نانوذرات سلنیم. 2. حاوی 196، 96، 71، 3، 3/0، 2، 3، 1/0، 1/0و 3  گرم/کیلو گرم به ترتیب از کلسیم، فسفر، سدیم،   منیزیم، آهن، مس، منگنز، روی، کبالت، ید و آنتی اکسیدانت. 3. ویتامین A (IU500000)، ویتامین D (IU100000) ویتامین E (100 میلی گرم) بود.

جدول 2. غلظت انرژی و مواد مغذی (درصد ماده خشک).

                                                                                                                                                                                          جیره 1

ماده مغذی

تیمار 1

تیمار2

تیمار3

ماده خشک(درصد)

52

52

52

پروتئین خام(درصد)

17

17

17

عصاره اتری(درصد)

1/4

1/4

1/4

الیاف نامحلول در شوینده خنثی(درصد)

4/30

4/30

4/30

الیاف نا محلول در شوینده اسیدی(درصد)

7/19

7/19

7/19

الیاف علوفه­ای(درصد)

3/23

3/23

3/23

سلنیم (میلی گرم/کیلو گرم)

46/0

46/0

46/0

1. 1: جیره همراه با سدیم سلنیت،2: جیره همراه با سدیم سلنیت کلوئیدی، 3: جیره همراه با نانوذرات سلنیم. 2. شاخص­های  درصد ماده خشک، پروتئین خام، دیواره سلولی، چربی خام، از طریق تجزیه شیمیایی در آزمایشگاه بر آورد گردید.

 

جدول3. مجموع میانگین حداقل مربعات ماده خشک مصرفی و  غلظت فراسنجه­های خونی گاوهای تغذیه شده با منابع مختلف سلنیم.

P-Value                                                                                                  

شاخص

1تیمار 1

تیمار 2

تیمار 3

SEM

2*1

3*1

3*2

ماده خشک مصرفی (کیلو گرم)

1/17

8/16

5/16

45/0

2NS

NS

NS

کلسترول (میلی گرم/دسی لیتر)

ab34/152

a8/163

b87/128

57/10

NS

NS

01/0

بیلی روبین (میلی گرم/دسی لیتر)

a2651/0

b2225/0

ab2305/0

017/0

04/0

NS

NS

آلبومین (گرم/دسی لیتر)

a4210/4

ab38/4

b32/4

11/0

NS

03/0

NS

1. 1: جیره همراه با سدیم سلنیت،2: جیره همراه با سدیم سلنیت کلوئیدی، 3: جیره همراه با نانوذرات سلنیم. 2.  عدم معنی­داری.

 

References
 

  1. Abedelahi, A., Salehnia, M., Allameh, A. (2008). The effects of different concentrations of sodium selenite on the in vitro maturation of preantral follicles in serum-free and serum supplemented media. J Assist Reprod Genet, 25, 483-488. http://doi.org/10.1007/s10815-008-9252-z PMID: 18814023
  2. Basini, G., Tamanini, C. (2000). Selenium stimulates estradiol production in bovine granulosa cells: possible involvement of nitric oxide. Domest Anim Endocrinol, 18, 1-17. https://doi.org/10.1016/S0739-7240(99)00059-4
  3. Bertoni, G., Trevisi, E. (2013). Use of the liver activity index and other metabolic variables in the assessment of metabolic health in dairy herds. Veterinary Clinics of North America. Vet Clin North Am Food Anim Pract, 29, 413-431. https://doi.org/10.1016/j.cvfa.2013.04.004
  4. Bunglavan, S., Garg, A., Dass, R., Shrivastava, S. (2014). Effect of supplementation of different levels of selenium as nanoparticles/sodium selenite on blood biochemical profile and humoral immunity in male Wistar rats. Vet World, 7, 1075-1081. https://doi.org/10.14202/vetworld.2014.1075-1081
  5. Cano-Europa, E., Blas-Valdivia, V., Franco-Colin, M., Gallardo-Casas, C.A., Ortiz-Butrón, R. (2011). Methimazole-induced hypothyroidism causes cellular damage in the spleen, heart, liver, lung and kidney. Acta Histochem, 113, 1-5. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2009.07.004PMID: 19775732
  6. Cappelli, F.P., Trevisi, E., Mbuta, B., Gubbiotti, A. (2007). Change of selenium in plasma of dairy cows receiving two levels of sodium-selenite during the transition period. Ital J Anim Sci, 6, 336-338. https://doi.org/10.4081/ijas.2007.1s.336
  7. Dhingra, S., Bansal, M.P. (2006a). Attenuation of LDL receptor gene expression by selenium deficiency during hypercholesterolemia. Mol Cell Biochem, 282, 75-82. https://doi.org/10.1007/s11010-006-1266-1 PMID: 16317514
  8. Dhingra, S., Bansal, M.P. (2006b). Modulation of hypercholesterolemia-induced alterations in apolipoprotein B and HMG-CoA reductase expression by selenium supplementation. Chem Biol Interact, 161, 49-56. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2006.02.008PMID: 16581047
  9. Eaton, S. (2006). The biochemical basis of antioxidant therapy in critical illness. Proc Nutr Soc, 65, 242-249. https://doi.org/10.1079/PNS2006501
  10. Eisenberg, S. (2007). Relative stability of selenites and selenates in feed premixes as a function of water activity. J Aoac Int, 90, 349-353. PMID: 17474503
  11. Euybov, I., Shirinov, N., Rzaev, R. (1983). Effect of selenium on reproductive organs and fertility of animals. Ital J Anim Sci, 28, 103-105.
  12. Falkowska, A., Minakowski, D., Tywonczuk, J. (2000). The effect of supplementing rations with selenium and vitamin E on biochemical parameters in blood and performance of cows in the early stage of lactation. J Anim Feed Sci, 9, 271-282. https://doi.org/10.22358/jafs/68045/2000
  13. Ganie, A.A., Baghel, R., Mudgal, V., Sheikh, G. (2012). Effect of selenium supplementation on blood metabolic profile of buffalo heifers. Indian J Anim Sci, 46(4), 407-409.
  14. Gunter, S., Beck, P., Phillips, J. (2003). Effects of supplementary selenium source on the performance and blood measurements in beef cows and their calves. J Anim Sci, 81, 856-864. https://doi.org/10.2527/2003.814856x
  15. Hoffmann, P.R., Berry, M.J. (2008). The influence of selenium on immune responses. Mol Nutr Food Res, 52, 1273-1280. https://doi.org/10.1002/mnfr.200700330PMID: 18384097
  16. Kaneko, J.J., Harvey, J.W., Bruss, M.L. (2008). Clinical biochemistry of domestic animals. J Anthropos Res, 4, 134-137.
  17. Kim, Y., Mahan, D. (2003). Biological aspects of selenium in farm animals. Asian-Australas J Anim Sci, 16, 435-444. https://doi.org/10.5713/ajas.2003.435
  18. Lamella, O., Sonika, G., Abhishek, K., Ravi, P., Shahid H. (2018). Trace minerals and its role on reproductive performance of farm animals. J Entomol, 4, 1406-1409.
  19. Mehdi, Y., Dufrasne, I. (2016). Selenium in Cattle: A Review. Molecules, 21, 545-558. https://doi.org/10.3390/molecules 21040545 PMID: 27120589
  20. Mohapatra, P., Swain, R., Mishra, S., Behera, T., Swain, P., Mishra, S., Behura, N., Sabat, S., Sethy, K., Dhama, K. (2014). Effects of dietary nano-selenium on tissue selenium deposition, antioxidant status and immune functions in layer chicks. Int J Pharmacol, 10, 160-167. https://doi:10.3923/ijp. 2014.160.167
  21. Mudgal, V., Garg, A.K., Dass, R.S., Varshney, V.P. (2012). Effect of selenium, zinc, and copper supplementation on blood metabolic profile in male buffalo (Bubalus bubalis) calves. Biol Trace Elem Res, 145, 304-311. http://dx.doi.org/10. 1007/s12011-011-9209-4 PMID: 21947859  
  22. Myśliwiec, Z., Machoy-Mokrzyńska, A., Juzyszyn, Z., Czerny, B., Put, A. (2002). Effects of selenium on serum lipids and enzyme activities in fluoride-intoxicated rats. Fluoride J, 35, 168-175.
  23. Netto, A.S., Zanetti, M.A., Del Claro, G.R., de Melo, M.P., Vilela, F.G., Correa, L.B. (2014). Effects of copper and selenium supplementation on performance and lipid metabolism in confined brangus bulls. Asian-Australas J Anim Sci, 27, 488-494. https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13400
  24. Pelyhe, C., Mézes, M. (2013). Myths and facts about the effects of nano selenium in farm animals–mini-review. Biol Trace Elem Res, 2, 1049-1052. http://dx.doi.org/10.17628/ ecb.2013.2.1049-1052
  25. Rtanuvas, Y. (2014). Importance of minerals on reproduction in dairy cattle. Int J Environ, 6, 2051 – 2057.
  26. Sarkar, B., Bhattacharjee, S., Daware, A., Tribedi, P., Krishnani, K., Minhas, P. (2015). Selenium Nanoparticles for Stress-Resilient Fish and Livestock. Nanoscale Res Lett, 10, 1. https://doi.org/10.1186/s11671-015-1073-2
  27. Schrauzer, G.N., Surai, P.F. (2009). Selenium in human and animal nutrition: resolved and unresolved issues. A. Crit Rev Biotechnol, 29, 2-9. https://doi.org/10.1080/07388550902728261 PMID: 19514898
  28. Tashkandi, B.M., Saleh, H.A., Jambi, H. (2014). The protective effect of Vitamin E and selenium on methimazole-induced hepato-renal toxicity in adult rats. J Life Sci, 11, 893-899.
  29. Wang, H., Zhang, J., Yu, H. (2007). Elemental selenium at nano size possesses lower toxicity without compromising the fundamental effect on selenoenzymes: comparison with selenomethionine in mice. Free Radic Biol Med, 42,1524-1533. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2007.02.013  PMID: 17448899
  30. Wright, P., Bell, M. (1966). Comparative metabolism of selenium and tellurium in sheep and swine. Am J Physiol, 2, 6-10. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1966.211.1.6 PMID: 5911055
  31. Yang, K.-C., Lee, L.-T., Lee, Y.-S., Huang, H.-Y., Chen, C.-Y., Huang, K.-C. (2010). Serum selenium concentration is associated with metabolic factors in the elderly: a cross-sectional study. Nutr Metab, 7, 38-43. https://doi.org/10.1186/ 1743-7075-7-38 PMID: 20459618 -38
  32. Yang, L., Shen, Y., Xie, A., Liang, J., Zhang, B. (2008). Synthesis of Se nanoparticles by using TSA ion and its photocatalytic application for decolorization of cango red under UV irradiation. Mater Res, 43, 572-582. https://doi.org/ 10.1021/la049318l
  33. Yang, Y., Meng, F., Wang, P., Jiang, Y., Yin, Q., Chang, J., Zuo, R., Zheng, Q., Liu, J. (2012). Effect of organic and inorganic selenium supplementation on growth performance, meat quality and antioxidant property of broilers. Afr J Biotechnol, 11, 3031-3036. http://dx.doi.org/10.5897/AJB11.3382
  34. Zavodnik, L., Shimkus, A., Belyavsky, V., Voronov, D., Shimkiene, A., Voloshin, D. (2011). Effects of organic selenium yeast administration on perinatal performance, growth efficiency and health status in pigs. Arch Zootech, 14, 5-20.
  35. Zhang, J.-S., Gao, X.-Y., Zhang, L.-D., Bao, Y.-P. (2001). Biological effects of a nano red elemental selenium. Biofactors,15, 27-38. PMID: 11673642
  36. Zhang, J., Wang, H., Bao, Y., Zhang, L. (2004) Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice. J Life Sci, 75, 237-244. http://doi.org/10.1016/j.lfs.2004.02.004 PMID: 15120575