ยกระดับสมรรถภาพของสัตว์ด้วยซีลีเนียมอินทรีย์ที่เหมาะสม

โดย ดร.โรเจอร์ สกาเล็ตติ (Roger Scaletti) จาก Alltech

ซีลีเนียมเป็นสิ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิตเช่นเดียวกับแร่ธาตุรองอื่นๆ และเป็นสิ่งสำคัญต่อการทำงานขั้นพื้นฐานด้านสรีรวิทยาสำหรับโคนม แม้ว่าแร่ธาตุรองที่ร่างกายต้องการในแต่ละวันจะไม่มากนัก แต่ได้มีการบันทึกถึงความสำคัญของแร่ธาตุเหล่านี้ต่อปศุสัตว์ไว้ในงานวิจัย

โคนมมักจะขาดแคลนแร่ธาตุรองที่จำเป็น หากอาหารที่ได้มีเพียงพืชและธัญพืช จึงมักจำเป็นต้องมีการให้อาหารเสริมเพื่อเป็นการเติมช่องว่างระหว่างสารอาหารที่ได้กับสารอาหารที่โคควรได้รับ ซึ่งยอนส์ เบอร์ซิเลียส (Jöns Berzelius) คือผู้ที่ค้นพบแร่ธาตุซีลีเนียมในปี 1817 อย่างไรก็ตาม ซีลีเนียมถูกคิดว่าเป็นสารพิษมาหลายศตวรรษเลยทีเดียว กว่าจะถูกมองว่าเป็นแร่ธาตุที่สำคัญก็ล่วงเลยไปถึงปี 1957 เมื่อมีการค้นพบว่าการเพิ่มซีลีเนียมเข้าไปในอาหารสัตว์ที่มีโทรูลายีสต์จะช่วยป้องกันอาการเซลล์ตายเฉพาะส่วน (necrosis) ที่ตับของหนูและอาการบวมน้ำ (exudative diathesis) ในลูกไก่ได้ ส่วนกลูต้าไธโอน เพอร์ออกซิเดส คือเอนไซม์แรกที่ถูกค้นพบว่ามีส่วนผสมของซีลีเนียมในปี 1973 และมีบทบาทสำคัญในการป้องกันความเสียหายของเซลล์จากการออกซิเดชัน

ผลต่อสมรรถภาพ

การให้ซีลีเนียมมีผลเชิงบวกต่อสุขภาพของสัตว์ จากการวิจัยในกลุ่มโคนมพบว่าการให้ซีลีเนียมสามารถช่วยลดจำนวนเซลล์โซมาติกในน้ำนม ลดการเกิดและลดความรุนแรงของภาวะเต้านมอักเสบทางคลินิก ทำให้การเกิดภาวะรกค้างลดลงและช่วยปรับปรุงตัวชี้วัดความสมบูรณ์พันธุ์ให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งได้แก่ ระยะหลังคลอดจนถึงผสมติดลดลง จำนวนครั้งที่ผสมต่อการผสมติดน้อยลง และอัตราการตั้งท้องในการผสมครั้งแรกที่ดีขึ้น

สารอาหารที่โคนมต้องการ

Nutrient Requirements of Dairy Cattle ฉบับล่าสุดได้กำหนดปริมาณซีลีเนียมที่โคนมควรได้รับในทุกช่วงไว้ที่ 0.3ppm ทั้งนี้ ซีลีเนียมอาจจะเป็นแร่ธาตุรองที่มีการควบคุมมากที่สุด หากเป็นซีลีเนียมอินทรีย์ที่ถูกสังเคราะห์ทางเคมี และเนื่องจากแนวทางการให้ซีลีเนียมรวมถึงส่วนผสมซีลีเนียมที่ได้รับอนุมัติอาจมีความแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละประเทศ วิธีที่ดีที่สุดคือควรตรวจสอบข้อกำหนดในแต่ละพื้นที่ก่อนเมื่อต้องตัดสินใจเกี่ยวกับการให้ซีลีเนียม องค์การอาหารและยาสหรัฐ (The US Food and Drug Administration (FDA)) ได้กำหนดระดับการให้ซีลีเนียมสูงสุดไว้ที่ 0.3 ppm นอกจากนั้นยังมีข้อกำหนดอื่นๆ เกี่ยวกับรูปแบบของซีลีเนียมที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งในช่วงก่อนปี 2003 ซีลีเนียมรูปแบบเดียวที่ถูกกฎหมายในสหรัฐฯ คืออยู่ในรูปของโซเดียมซีลีไนต์และโซเดียมซิลิเนต (sodium selenate) เท่านั้น

ในปี 2003 องค์การอาหารและยาสหรัฐได้อนุมัติให้ซีลีเนียมยีสต์สำหรับโคนมเป็นรูปแบบซีลีเนียมที่ถูกกฎหมายในสหรัฐฯ ซึ่งการอนุมัติในครั้งนั้นทั้งหมดเกิดขึ้นจากการอ้างอิงข้อมูลของ Sel-Plex (Alltech, Inc.)  นับจนถึงวันนี้ยังไม่มีซีลีเนียมอื่นใดที่ผ่านการตรวจสอบจากองค์การอาหารและยาฯ อีกเลย และเมื่อไม่นานมานี้ ในปี 2020 องค์การอาหารและยาฯ ได้อนุมัติสารคล้ายคลึงในหมวดหมู่เซเรโนเมทีโอนีน ไฮดรอกซี (selenomethionine hydroxy) ซึ่งเป็นซีลีเนียมอินทรีย์สังเคราะห์เชิงเคมีประเภทหนึ่ง

และเนื่องจากแนวทางการให้ซีลีเนียมรวมถึงส่วนผสมซีลีเนียมที่ได้รับอนุมัติอาจมีความแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละประเทศ วิธีที่ดีที่สุดคือควรตรวจสอบระเบียบในท้องถิ่นก่อนอื่นใดเมื่อต้องทำการตัดสินใจเกี่ยวกับการให้ซีลีเนียมแก่สัตว์

ความแตกต่างของแหล่งซีลีเนียม

สัตว์เคี้ยวเอื้องจะดูดซึมซีลีเนียมอนินทรีย์ (ซีลีไนต์ (selenite)) ได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่ากลุ่มสัตว์กระเพาะเดี่ยวมาก โดยข้อมูลในรายงานระบุว่า การดูดซึมซีลีไนต์ของสัตว์เคี้ยวเอื้องอยู่ที่ 29% และระหว่าง 17% ถึง 50%

การดูดซึมซีลีเนียมอนินทรีย์ที่ไม่ดีเท่าไรนัก อาจเป็นเพราะสภาพแวดล้อมในรูเมน ซึ่งซีลีไนต์หรือซีลีเนตที่ผ่านการออกซิไดซ์ส่วนใหญ่จะถูกจุลินทรีย์ของสัตว์เคี้ยวเอื้องนั้นย่อยจนกลายเป็นส่วนประกอบซีลีเนียมที่ไม่สามารถละลายน้ำได้และไม่สามารถนำไปใช้ได้ ซึ่งจะถูกขับถ่ายออกจากร่างกายผ่านทางอุจจาระ

ปัจจัยด้านอาหารอื่นๆ ก็มีผลต่อการนำซีลีเนียมอนินทรีย์ไปใช้ประโยชน์เช่นกัน เนื่องจากอาหารข้นจะทำให้reduction capacity ของรูเมนต่อความเข้มข้นสูง/ค่า pH ต่ำเปลี่ยนแปลงไป โดยสันนิษฐานได้ว่าน่าจะทำให้จำนวนซีลีเนียมอนินทรีย์เพิ่มสูงขึ้นจนกระทั่งจุลินทรีย์ไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้

ความผันผวนของสภาวะเป็นกรดของรูเมนนี้อาจเป็นสาเหตุหนึ่งของการตอบสนองต่อปริมาณซีลีไนต์จำนวนหนึ่งจึงแตกต่างกันไปในฟาร์มแต่ละแห่ง แม้จะอยู่ในภูมิภาคเดียวกันก็ตาม นอกจากนั้นแร่ธาตุอื่นๆ เช่นกำมะถันและเหล็กยังรบกวนการดูดซึมซีลีเนียมอีกด้วย

พืช สาหร่ายทะเล และแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนซีลีเนียมอนินทรีย์ให้กลายเป็นกรดซีลีโนอะมิโนอินทรีย์ เช่น ซีลีโนเมไธโอนีน ได้ ซึ่งสัตว์สามารถดูดซึมและนำซีลีเนียมอินทรีย์จากแหล่งเหล่านี้ไปใช้ได้ดีกว่า ส่วนยีสต์ซึ่งนับเป็นส่วนหนึ่งของอาณาจักรพืชนั้นก็มีความสามารถในการเปลี่ยนซีลีเนียมอนินทรีย์เป็นกรดซีลีโนอะมิโนอินทรีย์เช่นกัน

รายงานวิชาการฉบับหนึ่งเมื่อไม่นานนี้ได้ทำการเปรียบเทียบรูปแบบ, แหล่งที่มา และฟังก์ชันการทำงานของผลิตภัณฑ์ในกลุ่มหมวดหมู่ถูกนิยามกว้างๆ ว่าเป็น “ซีลีเนียมอินทรีย์” ข้อสรุปที่สำคัญคือ ผลกระทบที่มีต่อสุขภาพและสมรรถภาพของสัตว์จากผลิตภัณฑ์ซีลีเนียมอินทรีย์จะต้องถูกประเมินในแต่ละผลิตภัณฑ์

ข้อดีหลักๆ ของผลิตภัณฑ์ที่มีซีลีเนียมอินทรีย์อย่าง Sel-Plex ก็คืออัตราการดูดซึมและกักเก็บในร่างกายที่ดีกว่า เพราะกรดซีลีโนอะมิโนที่ผนวกเข้ากับโปรตีนของร่างกายจะเป็นเหมือนแหล่งซีลีเนียมสำรองที่เก็บไว้ยามที่ร่างกายสัตว์ต้องการแร่ธาตุอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างที่มีความท้าทายเรื่องโรคหรือในช่วงตั้งท้อง การส่งผ่านซีลีเนียมอินทรีย์จากแม่สู่ลูกผ่านรกและน้ำนมเหลืองจะช่วยเพิ่มความสามารถของลูกวัวในการมีชีวิตรอดและเจริญเติบโตได้ดียิ่งขึ้น อีกทั้งซีลีเนียมอินทรีย์ยังช่วยเสริมการทำงานของระบบสืบพันธุ์ สุขภาพเต้านม และสุขภาพหลังคลอดอีกด้วย

โฟกัสที่การสืบพันธุ์

งานวิจัยหนึ่งที่ทำขึ้นที่มหาวิทยาลัยฟลอริด้า (University of Florida) ได้ทำการเปรียบเทียบการให้ซีลีเนียม 0.3 ppm จากโซเดียมซีลีไนต์หรือซีลีเนียมยีสต์แก่โคนม 574 ตัว ตั้งแต่ 25 วันก่อนคลอด ไปจนถึงตลอด 80 วันที่ให้นมลูก

ตารางที่ 1 คะแนนรวมของสารคัดหลั่งปากมดลูกที่วัดค่าในวันที่ 5 และ 10 หลังคลอด (ซิลเวสเตอร์และแทตเชอร์, 2006)

ผลคะแนนจากการส่องตรวจช่องคลอดใน 5 และ 10 วันหลังคลอด (ตารางที่ 1) แสดงถึงความแตกต่างของแหล่งของซีลีเนียมในอาหารที่ต่างกัน โดยโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์มีคะแนนการปล่อยสารคัดหลั่งเป็นลักษณะใส 47.1% มูกปนหนอง 43.4% และเป็นหนอง 9.3% ในขณะที่โคที่ได้รับโซเดียมซีลีไนต์มีคะแนนการปล่อยสารคัดหลั่งเป็นลักษณะใส 35% มูกปนหนอง 47.8% และเป็นหนอง 17.1%

แสดงให้เห็นว่าการให้ซีลีเนียมอินทรีย์ช่วยปรับปรุงสภาวะในมดลูกภายหลังการให้ลูกได้ เนื่องจากความถี่ของการหลั่งมูกหนองลดลงในขณะที่ความถี่ของมูกสะอาดเพิ่มสูงขึ้น

นอกจากนั้น การวัดผลการทำงานของภูมิคุ้มกันยังอาจช่วยการอธิบายความแตกต่างบางประการที่รายงานไปข้างต้นได้อีกด้วย โดยซีลีเนียมยีสต์ทำให้เม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิล (ภูมิคุ้มกันแต่กำเนิด) ทำงานได้ดียิ่งขึ้นในตอนคลอดสำหรับโคที่ตั้งท้องมาแล้วหลายครั้ง ทั้งนี้ การทำงานของนิวโทรฟิลจะถูกยับยั้งในช่วงคลอดลูกของโคที่ตั้งท้องครั้งแรก แต่จะกลับมาทำงานเหมือนเดิมภายใน 7-14 วันหลังคลอดเมื่อมีการให้ซีลีเนียมยีสต์

ภาพที่ 1 แอนไทโอแวลบูมินแอนติบอดี้เซรุ่ม: ภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะ (ซิลเวสเตอร์และแทตเชอร์, 2006) อาหาร: P<0.07 *อาหาร x วัน: P<0.01, N=84

นักวิจัยได้ตรวจสอบผลจากซีลีเนียมแหล่งต่างๆ ที่มีต่อภูมิคุ้มกันที่สร้างขึ้นด้วยการวัดค่าการตอบสนองของแอนติบอดี้ต่อการฉีดโอวอลบูมิน (ภาพที่ 1) พบว่าแอนติบอดี้มีความเข้มข้นสูงขึ้นในโคที่ตั้งท้องมาแล้วหลายครั้ง ณ วันที่ 21 และ 42 หลังคลอด ส่วนการตอบสนองของแอนติบอดี้ในโคตั้งท้องครั้งแรกนั้นไม่มีความแตกต่าง

แสดงว่าที่มาของซีลีเนียมไม่ส่งผลต่อการตั้งท้องครั้งแรกด้วยวิธีผสมเทียม อย่างไรก็ตาม การตั้งท้องครั้งที่สองด้วยการผสมเทียมจะให้ผลที่ดียิ่งขึ้นเมื่อโคได้รับอาหารที่มีซีลีเนียมยีสต์ (17.1% เทียบกับ 11.3%) เมื่อดูที่ผลลัพธ์สำหรับโคที่ตัวอ่อนหลุดภายหลังการผสมเทียมครั้งแรก การผสมครั้งที่สองในโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์จะมีโอกาสประสบความสำเร็จ 22.7% เทียบกับตัวเลขเพียง 4.2% ของโคที่ได้รับโซเดียมซีลีไนต์

ผู้เขียนได้ตั้งสมมติฐานไว้ว่า โคในกลุ่มซีลีเนียมยีสต์สามารถสร้างสภาวะที่เอื้อต่อการพัฒนาของตัวอ่อนได้ได้ดีกว่าในการผสมเทียมครั้งที่สองหลังจากตัวอ่อนหลุดก่อนหรือหลังเวลาอันควร

เห็นได้ในยีน

การวิจัยในโคอีกงานหนึ่งได้ทำการสำรวจผลจากแหล่งซีลีเนียมที่มีผลต่อการแสดงออกของยีน การวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคนทักกี้ (University of Kentucky) ทำการเปรียบเทียบอาหารที่มีซีลีเนียมยีสต์กับอาหารที่มีโซเดียมซีลีไนต์เป็นแหล่งซีลีเนียม

พบว่าโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์มีการถอดรหัสอาร์เอ็นเอสูงขึ้น ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์คอเลสเตอรอลทางชีวภาพและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน การถอดรหัสอาร์เอ็นเอประมาณ 887 ครั้งมีการแสดงออกที่ต่างออกไปซึ่งขึ้นอยู่กับที่มาของซีลีเนียมที่จัดให้ โดยการเพิ่มองค์ประกอบของเซลล์ในเส้นทางขนส่งคอเลสเตอรอลมีบทบาทสำคัญต่อการเพิ่มความเข้มข้นของฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนในระยะหลังไข่ตก

กลุ่มนักวิจัยเดียวกันนี้ยังได้ทำการศึกษาผลอื่นๆ ที่ซีลีเนียมมีต่อการแสดงออกของยีนในส่วนการทำงานของเยื่อบุมดลูกและพัฒนาการของสิ่งปฏิสนธิ พบว่าโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์มีปริมาณยีนมัยโอสแตตินเพิ่มขึ้น ซี่งจะช่วยเพิ่มการหลั่งกลูโคสเข้าสู่สารอาหารของตัวอ่อน ทำให้สิ่งปฏิสนธิมีพัฒนาการที่ก้าวหน้า

ในการทดลองนี้มีการตรวจสอบสิ่งปฏิสนธิในวันที่ 17 ของการตั้งท้อง พบว่าสิ่งปฏิสนธิในโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์มีขนาดยาวกว่าเมื่อเทียบกับสิ่งปฏิสนธิที่ได้รับโซเดียมซีลีไนต์อย่างมีนัยสำคัญ (25.96 ซม. เทียบกับ 17.45 ซม. ตามลำดับ)

วิทยานิพนธ์ฉบับหนึ่งเมื่อไม่นานนี้จากมหาวิทยาลัยเกวลฟ์ (University of Guelph) มีการศึกษาการแสดงออกของยีนในหมู่โคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์ (พร้อมด้วยแหล่งแร่ธาตุรองอินทรีย์ชนิดอื่นๆ) หรือโคที่ได้รับโซเดียมซีลีไนต์ (พร้อมด้วยแหล่งแร่ธาตุรองอนินทรีย์ชนิดอื่นๆ)

ผู้เขียนรายงานว่ายีน 83 ยีนที่มีการแสดงออกต่างออกไป มีรูปแบบการแสดงออกที่แสดงให้เห็นว่า สิ่งปฏิสนธิจากโคที่ได้รับซีลีเนียมยีสต์มีพัฒนาการที่ก้าวหน้ากว่าเมื่อเทียบกับสิ่งปฏิสนธิจากโคที่ได้รับโซเดียมซีลีไนต์

ผลการแสดงออกของยีนที่สังเกตได้นั้น คาดว่าจำเป็นต่อการประสานงานให้ร่างกายทราบถึงความเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็นต่อการยืดขยายตัวของสิ่งปฏิสนธิ ทำให้แม่โครับรู้ถึงการตั้งท้อง การฝังตัวของไข่ และรอดชีวิตจากการตั้งท้อง

สรุป

คำกล่าวที่ว่า “รูปแบบคือตัวกำหนดการทำงาน (form defines function)” เป็นสิ่งสำคัญและเป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะในเรื่องของการให้แร่ธาตุรองแก่โคนม และงานวิจัยทั่วโลกยังคงพิสูจน์ผลของแหล่งซีลีเนียมอินทรีย์อย่างเช่น ซีลีเนียมยีสต์ใน Sel-Plex ที่มีต่อสมรรถภาพในการสืบพันธุ์ต่อไป

อย่างไรก็ตาม ใช่ว่าเราจะคาดหวังให้แหล่งซีลีเนียมอินทรีย์ให้ผลเหมือนกันไปทุกแหล่ง สิ่งสำคัญคือเราต้องพิจารณาตามคุณสมบัติของแหล่งซีลีเนียมนั้นๆ ตามความเป็นจริง