مدلسازی ریاضی برهمکنش هورمونها و متابولیتها در گامه تعادل منفی انرژی گاوهای شیری | ||
نشریه پژوهش در نشخوار کنندگان | ||
مقاله 3، دوره 6، شماره 3، آذر 1397، صفحه 27-44 اصل مقاله (852.13 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejrr.2018.15089.1640 | ||
نویسندگان | ||
محمد حسن ناطق احمدی1؛ مصطفی قادری* 2؛ مجتبی کافی3؛ مهدی قنبری4؛ فرهاد صمدیان1؛ علی حقدل5 | ||
1گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران | ||
2استادیار رشته علوم دامی یاسوج | ||
3گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران | ||
4گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران | ||
5استادیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: در طی چند دهه گذشته، پیشرفتهایی در توسعه مدلهای ریاضی- به عنوان ابزارهای پژوهش و مدیریت- وجود داشته است که میتوانند دانش فعلی ما از رویدادهای تولید مثلی را تلفیق نمایند و آنگاه در پیشبینی بازده تولید مثلی حیوانات مزرعهای کمکبخش باشند. این مقاله یک مدلسازی ریاضی مفهومگرا از برهمکنشهای هورمونی و متابولیتها در گامه عدم فحلی و تعادل منفی انرژی در گاو شیری را ارایه میدهد. در گاوهای شیری عدم فحلی به طور سالیانه و پس از هر گوسالهزایی رخ میدهد. این دوره بیفحلی در گاوهای شیری پرتولید به واسطه رخداد موازنه منفی انرژی ناشی از تولید شیر بالا در چند ده روز اول پس از زایمان، چالشی همیشگی در صنعت نوین گاو شیری در سراسر جهان است. به همین دلیل، کوششهای علمی فراوانی به منظور کشف ابعاد گوناگون زیستشناختی این گامه زیستی پراهمیت صورت گرفته است. به سبب پیچیدگی روابط موجود میان فرسنجههای اثرگذار، تحلیلهای زیستیِ توصیفی- تشریحی، توفیق چندانی در گرهگشایی از این سامانه نداشتهاند. در این پژوهش تلاش شد که برای سادهسازی و در عین حال تحلیل قدرتمند سازههای اثرگذار شناخته شده بر این گامه، از دریچه زیستسامانههاو مدلسازی ریاضی به مسأله نگاه شود. مواد و روشها: در این پژوهش ابتدا اطلاعات پراکنده در مورد وجههای گوناگون اثرگذاری موازنه منفی انرژی پس از زایمان بر تولیدمثل گاو شیری پرتولید به صورت مجتمع درآمد. سپس با استفاده از علم کاربرد ریاضیات در علوم زیستی و توانایی معادلات دیفرانسیل در همسانسازی سازوکارهای زیستی و فرمولنویسی، این اطلاعات به صورت برابران ریاضی خود درآمدند. کوشش شد تا معادلات طولانی و پیرایش نشدهی تولید شده برای سازههای مؤثر شناخته شدهی این گامه شامل گلوکز کبد، گلوکز خون، انسولین پانکراس و انسولین خون، IGF-1 کبد وخون وGnRH هیپوتالاموسی به معادلات دیفرانسیل معمولی کوتاهی، سادهسازی شوند. یافتهها: با استفاده ازدادههای منتشرشده درمقالات علمی معتبر و بسط آنها با استفاده از نرمافزار Curve Expert، فرآیند شبیه سازی رایانهای با کمک نرمافزار MATLAB(Version 9.1) انجام شد و مدلهای پیشبینی کنندهای برای برخی متغیرهای سامانه که قابلیت شبیه سازی را داشتند توسعه داده شدند. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که سامانه معادلات دیفرانسیل معمولی به دست آمده، توان پیشبینی خوبی برای گلوکز خون (AARD %=0.388) و انسولین خون (AARD%=0.638) داشته اما قادر نبودند که پیشبینی دقیقی برای انسولین پانکراس و IGF-1 خون ارایه دهند. مدل حاضر آغازی بود به سوی یک مدل جامع که باید به تدریج کامل و کاملتر شود. در مدل حاضر سعی بر آن بود که تا حد امکان از دادههای تجربی موجود در منابع گوناگون به منظور شبیه سازی مدل استفاده شود که این امر تا حد قابل قبولی با موفقیت در این پژوهش همراه بود. | ||
کلیدواژهها | ||
گاو شیری؛ گامه تعادل منفی انرژی؛ معادلات دیفرانسیل معمولی؛ هورمون | ||
مراجع | ||
1.Blanc, F., Martin, G.B. and Bocquier, F. 2001. Modeling reproduction in farm animals: a review. Reproduction, Fertility and Development. 13: 337-353. 2.Clark, L.H., Schlosser, P.M. and Selgrade, J.F. 2003. Multiple stable periodic solutions in a model for hormonal control of the menstrual cycle.Bulletin of Mathematical Biology. 65(1): 157-173. 3.Clément, F., Monniaux, D., Thalabard, J.C. and Claude, D. 2002. Contribution of a mathematical modeling approach to the understanding of the ovarian function. Comptes Rendus Biologies. 325(4): 473-485. 4.Dijkstra, J., Forbes, J.M. and France, J. 2005. Quantitative aspects of ruminant digestion and metabolism.2nd ed. CAB International, Wallingford, UK, 727p. 5.Ellis, J.L., Qiao, F. and Cant, J.P. 2006. Prediction of dry matter intake throughout lactation in a dynamic model of dairy cow performance. Journal of Dairy Science. 89: 1558-1570. 6.France, J. and Kebreab, E. 2008. Mathematical modeling in animal nutrition. CAB International. Wallingford, UK, 588p. 7.Fu, G., Wang, Z., Li, J. and Wu, R. 2011. A mathematical framework for functional mapping of complex phenotypes using delay differential equations. Journal of Theoretical Biology. 289: 206-216. 8.Garnsworthy, P.C., Sinclair, K.D. and Webb, R. 2008. Integration of physiological mechanisms that influence fertility in dairy cows. Animal. 2(8): 144-1152. 9.Heinze. K., Keener, R.W. and Midgley, J.R. 1998. A mathematical model of luteinizing hormone release from ovine pituitary cells in perfusion. Journal of Animal Physiology. 275: 61-71. 10.Ingalls, B. 2012. Mathematical modeling in systems biology: An Introduction.Applied Mathematics book, University of Waterloo. 396p. 11.Kitano, H. 2002. Computational systems biology. Nature. 420: 206-210. 12.Lazebnik, R.S., Weinberg, B.D., Breen, M.S., Lewin, J.S., and Wilson, D.L. 2002.Three-dimensional model of lesion geometry for evaluation of MR-guided thermal ablation therapy. Academic Radiology. 9(10): 1128-1138. 13.Namjo, M., Farhangfar, H., Bashteni, M. and Eghbal, A.R. 2016. Assessment of the impacts of different factors on the occurrence of negative energy balance in Iranian dairy cows using a logistic generalised linear model. Journal of Ruminant Research. 4(3): 93-116 14.Radcliff, R.P., McCormack, B.L., Crooker, B.A. and Lucy, M.C. 2003. Plasma hormones and expression of growth hormone receptor and insulin-like growth factor-I mRNA in hepatic tissue of periparturient dairy cows. Journal of Dairy Science. 86: 3920-3926. 15.Reinecke, I. and Deuflhard, P. 2007. A complex mathematical model of the human menstrual cycle. Journal of Theoretical Biology. 247(2): 303-330. 16.Reynolds, C.K., Aikman, P.C., Lupoli, B., Humphries, D.J. and Beever, D.E. 2003. Splanchnic metabolism of dairy cows during the transition from late gestation through early lactation. Journal of Dairy Science.86: 1201-1217. 17.Vetharaniam, A.J., Peterson, K.P., McNatty, T.K. and Soboleva, M. 2010. Modelling female reproductive function in farmed animals. Animal Reproduction Science. 122: 164-173. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 525 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 346 |