نقش مواد معدنی کم‌مصرف در تنظیم سیستم ایمنی و التهاب در گاو شیری

نگاهی تخصصی مبتنی بر ایمونومتابولیسم، استرس اکسیداتیو و تغذیه دقیق. در گاوهای شیری پرتولید، به‌ویژه در دوره انتقال (سه هفته قبل تا سه هفته بعد از زایش)، سیستم ایمنی تحت فشار شدید متابولیکی، هورمونی و التهابی قرار می‌گیرد. کاهش مصرف ماده خشک، تعادل منفی انرژی، بسیج شدید ذخایر بدنی و افزایش تولید رادیکال‌های آزاد، همگی موجب تضعیف ایمنی ذاتی و اکتسابی می‌شوند. در این شرایط، حتی کمبودهای خفیف و حاشیه‌ای مواد معدنی کم‌مصرف می‌توانند به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم منجر به افزایش بروز بیماری‌هایی نظیر ورم پستان، متریت، جفت‌ماندگی، کتوز و جابجایی شیردان شوند.

بر خلاف نگاه کلاسیک که مواد معدنی کم‌مصرف را صرفاً برای جلوگیری از کمبودهای بالینی ضروری می‌دانست، شواهد علمی جدید نشان می‌دهد که این عناصر تنظیم‌کننده‌های کلیدی التهاب، پاسخ ایمنی و ایمونومتابولیسم هستند.

ایمونومتابولیسم: نقطه اتصال تغذیه، ایمنی و التهاب

ایمونومتابولیسم به تعامل دوسویه بین متابولیسم و سیستم ایمنی اشاره دارد. فعال‌سازی سلول‌های ایمنی (نوتروفیل‌ها، ماکروفاژها، لنفوسیت‌ها) نیازمند موارد زیر است:

• انرژی کافی (ATP)
• عملکرد مناسب میتوکندری
• کنترل دقیق استرس اکسیداتیو
• تنظیم مسیرهای سیگنال‌دهی التهابی

بسیاری از این فرآیندها وابسته به مواد معدنی کم‌مصرف به‌عنوان کوفاکتور آنزیمی یا تنظیم‌کننده ژنی هستند. اختلال در وضعیت معدنی دام، می‌تواند باعث تبدیل التهاب فیزیولوژیک (مفید) به التهاب مزمن پنهان شود؛ پدیده‌ای که امروزه یکی از چالش‌های اصلی گاوهای پرتولید به‌شمار می‌رود.

روی (Zn) : تنظیم‌کننده مرکزی ایمنی ذاتی و التهاب

روی  (Zn)یکی از مهم‌ترین عناصر کم‌مصرف در تنظیم پاسخ ایمنی است و در بیش از ۳۰۰ آنزیم و فاکتور رونویسی نقش دارد.

مکانیسم‌های سلولی:

• تثبیت ساختار پروتئین‌ها و غشای سلولی
• تنظیم بیان ژن‌های مرتبط با ایمنی
• مهار مسیر NF-κB (مسیر اصلی القای التهاب)
• حفظ عملکرد اتصالات محکم ( Tight junction) در اپی‌تلیوم روده و پستان

اثرات ایمنی:

• بهبود کموتاکسیس، فاگوسیتوز و انفجار تنفسی نوتروفیل‌ها
• کاهش نفوذپذیری بافت پستان و روده
• کاهش تولید سایتوکاین‌های التهابی مانند TNF-α و IL-1β

کمبود حتی خفیف روی باعث افزایش التهاب سیستمیک، تضعیف سدهای اپی‌تلیالی و افزایش حساسیت به ورم پستان می‌شود. مطالعات نشان داده‌اند که تأمین روی بالاتر از نیاز فاکتوریل، به‌ویژه از منابع با زیست‌فراهمی بالا، می‌تواند شاخص‌های ایمنی و سلامت سم و پستان را بهبود دهد.

سلنیوم (Se) : کلید تعادل استرس اکسیداتیو–التهاب

سلنیوم جزء ساختاری سلنوپروتئین‌ها، به‌ویژه گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) است.

نقش‌های کلیدی:

• خنثی‌سازی رادیکال‌های آزاد
• جلوگیری از پراکسیداسیون لیپیدها
• تنظیم پاسخ‌های سایتوکینی

اثرات ایمنی:

• بهبود عملکرد نوتروفیل‌ها و ماکروفاژها
• کاهش شدت و طول مدت التهاب پس از زایش
• کاهش بروز و شدت ورم پستان

در دوره انتقال، افزایش تولید ROS می‌تواند منجر به التهاب پایدار شود. سلنیوم کافی، به‌ویژه همراه با ویتامین E، نقش حیاتی در حفظ تعادل ایمنی دارد. نوع منبع سلنیوم (آلی در مقابل معدنی) می‌تواند بر توزیع بافتی و پاسخ ایمنی اثرگذار باشد، هرچند سیستم‌های نیاز فعلی این تفاوت‌ها را به‌طور کامل لحاظ نمی‌کنند.

مس (Cu) :  تعادل ظریف بین ایمنی و سمیت

مس کوفاکتور آنزیم‌هایی نظیر  Cu/Zn-SOD است و در عملکرد ایمنی و ترمیم بافت نقش اساسی دارد.

نقش‌های ایمنی:

• افزایش توان ضدباکتریایی نوتروفیل‌ها
• حمایت از پاسخ التهابی کنترل‌شده
• نقش در رگ زایی و ترمیم بافت پستان

نکته کلیدی:

مس دارای دامنه ایمنی باریکی است. تداخل با گوگرد، مولیبدن و آهن می‌تواند زیست‌فراهمی آن را به‌شدت کاهش دهد، حتی اگر سطح جیره ظاهراً کافی باشد. بنابراین وضعیت مس کبدی شاخص دقیق‌تری نسبت به مس سرم برای ارزیابی ایمنی دام محسوب می‌شود.

منگنز (Mn) : عنصر کمتر دیده‌شده اما حیاتی

منگنز کوفاکتور آنزیم Mn-SOD در میتوکندری است.

اثرات ایمنی:

• محافظت میتوکندری سلول‌های ایمنی
• کاهش التهاب وابسته به استرس اکسیداتیو
• حمایت از تکثیر و تمایز سلول‌های ایمنی

کمبود منگنز اغلب تحت‌الشعاع عناصر دیگر قرار می‌گیرد، اما می‌تواند زمینه‌ساز اختلال در پاسخ ایمنی و افزایش التهاب مزمن باشد.

آهن (Fe) : شمشیر دولبه ایمنی

آهن برای عملکرد سلول‌های ایمنی ضروری است، اما:

• آهن آزاد رشد باکتری‌ها را تحریک می‌کند
• در پاسخ به التهاب، بدن آهن را از گردش خون خارج می‌کند (Hepcidin)

بنابراین مکمل‌سازی غیرهدفمند آهن، به‌ویژه در شرایط التهاب، می‌تواند اثرات منفی ایمنی داشته باشد.

کروم (Cr) : تعدیل التهاب متابولیکی

اگرچه کروم نیاز فاکتوریل مشخصی ندارد، اما شواهد نشان می‌دهد:

• حساسیت به انسولین را بهبود می‌بخشد
• پاسخ التهابی ناشی از استرس متابولیکی را کاهش می‌دهد
• عملکرد ایمنی را در شرایط تنش (گرما، اوایل شیردهی) تقویت می‌کند

چرا سیستم‌های نیاز فعلی کافی نیستند؟

بر اساس مقاله مروری Weiss & Hansen (2024)

• نیازهای فعلی بیشتر برای جلوگیری از کمبود بالینی طراحی شده‌اند
• پاسخ‌های ایمنی و التهابی در محاسبات لحاظ نمی‌شوند
• جذب پایین و متغیر عناصر کم‌مصرف، دقت سیستم فاکتوریل را کاهش می‌دهد

نویسندگان پیشنهاد می‌کنند برای عناصر کم‌مصرف، مدل‌های پاسخ‌دهی ایمنی و متابولیکی در کنار رویکرد فاکتوریل استفاده شود.

جمع‌بندی

• التهاب مزمن پنهان یکی از چالش‌های اصلی گاوهای پرتولید است
• مواد معدنی کم‌مصرف تنظیم‌کننده‌های کلیدی ایمنی هستند، نه صرفاً عناصر پیشگیری‌کننده از کمبود
• انتخاب سطح، منبع و در نظر گرفتن تداخلات معدنی حیاتی است
• مکمل‌های معدنی هدفمند می‌توانند ابزار مؤثری برای ارتقای سلامت، ایمنی و پایداری تولید باشند

منبع علمی

Weiss, W. P., & Hansen, S. L. (2024).
Invited review: Limitations to current mineral requirement systems for cattle and potential improvements.
Journal of Dairy Science, 107: 10099–10114.