مدل‏سازی ریاضی برهمکنش هورمون‌ها و متابولیت‌ها در گامه تعادل منفی انرژی گاو‌های شیری

Abstract

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.<br /> 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.<br /> 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.<br /> 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.