维生素D3在动物生产中研究进展

2016-03-11杨宏伟巩义市畜牧局河南巩义451200

河南畜牧兽医 2016年7期

关键词：免疫功能

杨宏伟（巩义市畜牧局，河南　巩义　451200）

维生素D3在动物生产中研究进展

杨宏伟
（巩义市畜牧局，河南巩义451200）

摘要：维生素D3又名胆钙化醇，是畜禽重要的必需维生素之一，在家畜生产、免疫、繁殖等过程发挥重要的作用，为此就维生素D3在动物生产方面的生物学作用及研究现状进行阐述，为后续该领域的研究提供参考或指出新的研究方向。

关键词：维生素D3；肉质性能；免疫功能；繁殖性能

维生素D3主要由存在于动物皮肤、血液、神经和脂肪组织中的γ-脱氢胆固醇在紫外线照射下生成，是人体不可缺少的一种脂溶性维生素。随着动物养殖集约化程度的加强，封闭式饲养下的畜禽很少能接受到日光照射，从而无法获得天然来源的维生素D3来满足自身的需要。维生素D3的缺乏会降低动物体钙、磷的吸收，进而影响其生产性能、免疫机能、繁殖性能及肉质性状；同时，维生素D3过量会导致机体新陈代谢下降，从而对动物产生伤害。因此，在畜禽饲粮中适量添加维生素D3显得尤为重要。

1　动物机体中维生素D3的代谢过程

维生素D3在胆盐和脂肪的存在下，首先被吸收进入淋巴系统，随后进入血液，与特异性维生素D3结合蛋白（DBP）结合转运到肝脏。在肝细胞微粒体和线粒体中25-羟化酶的作用下，维生素D3脱氢成为25-（OH）-D3。接着进入肾脏，在肾小管细胞线粒体的1-α羟化酶催化下，25-（OH）-D3转化成维生素D3的最终活性形式25-（OH）-D3，是具有最大生物活性的维生素D3代谢产物，然后转运到肠道、肾脏或其他靶组织中，同激素一样调节钙和磷的代谢。在胆盐存在的条件下，吸收的维生素D3及其代谢产物主要从粪便排出，少量随尿液排出。

2　维生素D3畜牧业生产中的主要生物学功能

维生素D3通过类似于类固醇激素的作用机理对动物的许多生物学功能进行调节，包括细胞生长、分化及机体的免疫功能、生殖和繁殖、矿物质代谢等功能的调节，实质上是通过25-（OH）-D3发挥其生理功能的。

2.1维生素D3对钙、磷代谢的调节

维生素D3主要由三方面的作用来调节钙磷代谢：①维生素D3促进肠道对钙磷的吸收和运转，使钙磷在体内的存留增加。维生素D3经血液DBP运送到小肠细胞，生成钙结合蛋白（CaBP），在肠钙的主动运转过程中发挥载体蛋白的作用。CaBP与钙结合把钙运输至血液，升高血钙的浓度。维生素D3有促进合成和激活CaBP的作用，使钙在细胞内的储存和运输也得到了促进［1-2］。如果饲粮中钙含量低，虽然添加高水平的维生素D3，也不能转化成足够的1，25-（OH）2D3，不能刺激钙吸收和骨形成。②提高体内肾小管重新吸收钙离子的能力，降低钙的排出量。1，25-（OH）2D3通过刺激甲状旁腺素（PTH）分泌，使肾小管重吸收钙离子的能力加强，尿钙的排出量减少。③PTH与1，25-（OH）2D3协同作用，血清钙磷的浓度升高，并通过1，25-（OH）2D3对破骨细胞生成的诱导，使破骨细胞内的酶和有机酸对骨质溶解，促进新骨生成。维生素D3对骨组织的作用具有两重性，生物剂量的维生素D3能提高骨细胞活性，增加成骨细胞数目，超过生理剂量的维生素D3则提高破骨细胞的活性。闫素梅等［3］研究得出，饲粮维生素D3水平在500～5 000 IU/kg范围内增加，血清与胫骨的钙、磷浓度及血清ALP活性均无显著影响，饲粮维生素D3水平增加至5 000 IU/kg时，血清与胫骨的钙、磷含量略呈上升趋势，ALP活性也趋增加。如果饲粮维生素D3的含量缺乏或者不足，动物就容易出现软骨病、骨松症等缺乏症。如果饲粮维生素D3过量则会降低骨骼矿化作用，导致骨细胞坏死、骨钙化异常、高血钙，严重时可致死［4］。有研究显示，缺乏维生素D3时，1，25-（OH）2D3等维生素D3活性代谢产物减少，血清钙磷不足，使骨生长迟缓，骨质疏松。当血钙下降时，维生素D3与PTH联合作用，促进肾小管对钙的重吸收。供给充足的维生素D3可以保证钙、磷的有效吸收和利用，亦可降低动物对钙、磷比例的严格要求。葛冬霞等［5］研究报道，当机体维生素D3含量不足时，会导致血清钙、磷降低，对骨代谢造成不利的影响。

2.2维生素D3对免疫系统的影响

目前，维生素D3及其代谢产物具有免疫调节这一功能就已得到证实。大量研究表明，维生素D3是一种新的神经内分泌免疫调节激素，其作用类似类固醇。1，25-（OH）2D3对淋巴细胞以及胸腺细胞具有免疫调节作用［6］。

维生素D3可对单核/巨噬细胞进行调节。1，25-（OH）2D3对免疫机能的调节是通过VDR所介导的。单核细胞上有VDR，它可以在抗原存在时，起到增强单核细胞的功能［7］。细胞内VDR特异性地结合1，25-（OH）2D3，可调节靶细胞的增殖、分化和免疫反应。1，25-（OH）2D3能增强单核细胞的免疫功能，诱导单核巨噬细胞的生成。

维生素D3可对B淋巴细胞、T淋巴细胞进行调节，主要有抑制B细胞增殖和免疫球蛋白生成的作用，且延迟B细胞前体向浆细胞的分化。此外，1，25-（OH）2D3可激活巨噬细胞，抑制T细胞生成IFN-γ，并可抑制T细胞生成IL-2的能力，这就进一步抑制了T淋巴细胞的增殖。相反，也降低IL-4和IL-5生成，维生素D3能增加IL-10的生成。Treg通过生成的IL-10可抑制Th1发育。最近研究发现1，25-（OH）2D3对自身免疫疾病的作用可能由于其抑制Th17发育及功能所引起。如果维生素D3缺乏，进而会干扰T细胞介导的免疫力，且1，25-（OH）2D3能使单核细胞杀死分枝杆菌。维生素D3缺乏的病人会出现IgG、IgA的降低现象，补充1，25-（OH）2D3后T淋巴细胞亚群明显升高，与治疗前相比有显著性差异［8］。

李德发等［9］研究表明，断奶仔猪饲料中添加适量的维生素D3可增强机体免疫力。当维生素D3缺乏或过量时，牛血清白蛋白（BSA）的抗体生成降低。大剂量维生素D3可降低由植物凝血素（PHA）刺激后的皮褶厚度，从而抑制细胞免疫功能［10］。维生素D3的代谢产物也可以降低炎症反应，加重一些疾病的发生。

维生素D3作为一种免疫调节剂，在预防和治疗自身免疫性疾病方面发挥很大作用，在临床上它具有广阔的应用前景［11］。用小鼠为研究对象的试验中得出，维生素D3能够防止系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎等疾病［12］，也可以预防自身免疫前列腺炎和糖尿病等［13］。维生素D3能够调节机体免疫系统功能，抑制多种类型细胞的增殖。1，25-（OH）2D3可有效降低16种常见恶性肿瘤的致病率，研究认为1，25-（OH）2D3可明显抑制胃癌细胞分化、促进凋亡等，从而具有抗肿瘤作用。不少学者还发现，1，25-（OH）2D3可抑制具有VDR的多种癌细胞的增殖，可延迟前列腺上皮肉瘤样变（PIN）的发生。在癌症方面的研究表明，维生素D3及其类似物具有显著的抗癌作用，另外，维生素D3还有抑制血管生成的作用，进而对肿瘤也起到了一定的抑制作用。综上，1，25-（OH）2D3的免疫调节功能，特别是在预防及治疗肿瘤疾病上逐渐被重视。

研究结果表明：日粮维生素D3的添加剂量对肉鸡的脾脏指数、胸腺指数及法氏囊指数均无显著影响，但总的说来，日粮VD的添加剂量在500～2 500IU时，肉鸡的脾脏指数、法氏囊指数较高，当VD水平增加至5 000IU时，二者呈降低的趋势。说明日粮VD的添加剂量在500～2 500IU时，可刺激肉鸡免疫器官的发育，而高剂量的VD（5 000IU）有抑制免疫器官发育的可能。倪传源、徐虹等（l992）［14］之后的试验表明，连续多次注射大剂量维生素D3后，也未发现试验组大鼠胸腺指数有何变化，同时作者用连续注射维生素D335 d后处死的大鼠胸腺作病理学检查，也未发现明显变化。

2.3维生素D3对动物繁殖性能的影响

维生素D3参与动物的繁殖和泌乳，因维生素D3可通过胎盘转运，因此可通过分娩前给母猪添加维生素D3的方式来给仔猪补充维生素D3。研究表明，孕期缺乏维生素D3会使孕鼠骨吸收增强，产仔数减少，未发现维生素D3缺乏对子代大鼠发育的影响。从孕鼠产仔情况看，补充维生素D3组动物产仔平均数最多，说明缺乏维生素D3会影响孕鼠产仔数。

2.4维生素D3对肉品质的影响

现代人们对肉品质与风味的要求逐渐提高，而嫩度是肉品质的重要标志，它是消费者评判肉质优劣的最常用的指标。肌原纤维中蛋白质降解是嫩度提高的根本原因。维生素D3能够通过增加肌肉和血清中钙离子浓度，从而激活钙蛋白酶，促进肌原纤维的降解和熟化，提高肌肉的嫩度。研究发现，添加维生素能够改善肉的品质，而添加1，25-（OH）2D3并没有影响。

维生素D3通过维生素D3受体直接作用于肌肉，VD能引起影响肌细胞收缩、增殖、分化的新蛋白的合成，以及调节肌浆网中钙的运输，但是潜在的机制还不十分清楚。

骨化二醇能改善体质量、饲喂效率、胸肌率。维生素D3受体敲除后大多数成肌调节因子表达失调，同时伴随着骨骼肌纤维体积的减少。在C2C12肌管中添加维生素D3能通过PKB和mTOR信号通路刺激肌源纤维蛋白合成。最近研究发现通过日粮中添加骨化二醇能调控猪胚胎骨骼肌纤维数量和成肌细胞活性，并且维生素D3能够促进刺激肉鸡骨骼肌肥大。

2.5维生素D3对动物生长性能的影响

相关资料表明维生素D3对动物生长性能具有促进作用。据报道，向低钙高磷肉鸡日粮中添加1，25-（OH）2D3可以降低TD（胫软骨发育不良）的发生率和增加骨灰分。另有研究表明，日粮中添加1，25-（OH）2D3能使3周龄、5周龄肉仔鸡TD发生率降低，同时使骨灰分增加。研究观察到日粮中添加不同水平维生素D3能显著影响肉仔鸡的胫骨软骨症发病率，随着日粮维生素D3水平提高到1 000IU时，肉仔鸡胫骨软骨症发病率降低。母鸡日粮补充2 000IU的维生素D3能够降低仔鸡TD的发病率和严重度。据报道，在母鸡日粮中添加2 000lU或4 000IU维生素D3，其孵化的雏鸡获得最大的体增重；在雏鸡日粮中随着维生素D3水平的提高，体增重和胫骨灰分增加。唐玲、李德发等研究显示在日粮中添加2 000IU维生素D3时，能显著降低肉仔鸡腿病发生率，再继续添加维生素D3，腿病发生率有下降的趋势，差异不显著，这可能由于2 000IU已基本满足鸡的营养需要。相反，也有部分研究认为饲料中添加维生素D3对动物的生长性能并无显著促进作用；过量VD3甚至还会引起中毒症状，严重中毒可导致动物采食量下降，血清尿素氮升高，体组织消耗，机体水盐代谢失去平衡，从而对生长性能产生不良影响。在日粮中添加不同水平组合的1，25-（OH）2D3后，各处理组肉仔鸡的生长性能均较好，各组之间的日均采食量、日增重、饲料增重比、死亡率等生长性能和宰前活重、屠体质量、半净膛重、全净膛重等屠宰性能指标差异均不显著。维生素D3在满足需要的基础上提高供给量，并不能相应提高生长性能，各组间饲料转化率也无显著差异。维生素D3对动物生长性能的作用可能与动物种类、添加剂量以及作用时间存在密切的关系，添加的维生素D3需达到一定浓度，且需经过一定作用时间后才能对生长性能产生影响。目前，前人在维生素D3对动物的生长性能方面的影响进行了大量的研究，相关资料表明维生素D3对动物生长性能具有促进作用。日粮中添加不同水平维生素D3能显著影响肉仔鸡的胫骨软骨症发病率，随着日粮维生素D3水平提高到1 000IU时，肉仔鸡胫骨软骨症发病率降低。研究发现，母鸡日粮补充2 000IU的维生素D3能够降低仔鸡TD的发病率。在母鸡日粮中添加2 000IU或4 000IU维生素D3，其孵化的雏鸡获得最大的体增重；在雏鸡日粮中随着维生素D3水平的提高，体增重和胫骨灰分增加，维生素D3添加水平为3 200IU的雏鸡获得了最高的体增重。

综上所述，维生素D3作为一种具有广泛应用价值和发展前途的新型内分泌激素类药物，在动物生产中有着广阔的应用前景，但还存在以下尚待解决的问题：维生素D3合理有效的补充量尚未确定，需要进一步研究。目前，由于物种、地理位置、饲料结构、圈舍环境等差异，维生素D3推荐补充剂量不能直接应用于我国地方畜禽，迫切需要我们针对各畜禽物种开展维生素D3补充的研究。

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