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25-羟基D3在种畜禽生产的应用

来源:山东海能生物工程有限公司 2015/1/29 14:39:49浏览次数:815次

  • 化学结构
    中文名称: 25-羟基维生素D3,骨化二醇
    英文名称:25-hydroxy Vitamin D3 ,
              Calcifediol anhydrous
    分子式:C27H44O2       
    分子量:400.64
     
    前言
    25- 羟基维生素D3也叫25- 羟胆化(固)醇、钙二醇或简写为25-OH-D3。25-羟基D3是1995年获得美国食品药品管理局(FDA)认证的一般公认安全级(GRAS)维生素D3代谢物,经美国FDA 批准可以在家禽饲料中使用的新型营养型添加剂。
    概述
    1968至1970年,VD的活性形式25-羟基D3和1,25-二羟基D3被描述。维生素D在体内只有转化为25-羟基D3(25-羟基D3)和1,25-二羟基D3 (1,25-(OH)2D3)后才有生物活性,才能有效地发挥其生理生化功能。
    研究发现,羟基D3的作用原理与经典类固醇激素一样,涉及遗传信息的表达。存在羟基D3受体/结合蛋白的靶组织除经典的小肠、甲状旁腺、骨和肾脏外,还有胰、脑垂体、乳腺、胎盘,甚至还可存在于性腺、子宫、结肠、皮肤成纤维细胞、胸腺和腮腺等多种组织。近来,发现羟基D3可抑制增生并降低白血病细胞分化,它可将白血病细胞分化为单核细胞/巨嗜细胞。另外,它还可抑制一系列其它恶性细胞增生,包括胸腺、前列腺和结肠癌细胞。羟基D3还影响激素分泌。除了影响甲状旁腺和垂体腺激素分泌,还报道有增加胰岛素分泌。此外,它还影响免疫系统,抑制T-细胞增生和细胞分裂表达。
    1、羟基D3的代谢过程及生物学效价
    动物从日粮中摄取VD以后主要在十二指肠吸收,首先被送到肝脏,在25-羟化酶作用下形成25-羟基D3,在肝脏中保存。25-羟基D3的效价是VD3的3~5倍,它在刺激肠道吸收钙、调节骨钙和促进磷的吸收方面比VD3更有意义。但是25-羟基D3不能直接对动物组织起作用,而必须通过血液运输到肾脏,在肾近端小管1а-羟化酶的催化下,经过第二次酶促羟化形成1,25-(OH)2-D3,它比25-羟基D3生物活性更大,是VD3的20~40倍。然后以1,25-(OH)2-D3的形式通过血液运至肠、骨骼等组织中发挥其生理功能。
    25-羟基D3比VD3更容易吸收。使用25-羟基D3进行补饲,缩短了VD3在机体的代谢过程。25-羟基D3吸收不同于脂溶性维生素A、维生素E、维生素K 和维生素D3,利用效率高。尤其是不受肠道营养吸收不良和霉菌毒素侵害等影响。研究表明:使用25-羟基D3可使肉鸡肠道受损时仍能维持最佳的血浆 25-羟基D3水平,而普通维生素D3却没有这么明显的作用。此外,由于 25-羟基D3绕过了肝的转化,直接进入血液循环,增加血液中的 25-羟基D3水平。避免了因为黄曲霉毒素等所致肝损伤或肝功失调影响 25-羟基D3代谢。
    2、25-羟基D3在畜禽生产中的应用
    哺乳动物VD的羟基化转化相对较禽类要好,禽类由于其体表覆盖羽毛较厚,通过光照获得VD的转化能力较差,在其快速生长或肠道疾病等应激状态下,不能够通过自身转化VD,而获得足够的羟基D3来支持它们的骨骼生长和生产需要,因此在禽日粮中添加有生物活性的羟基D3显得尤为必要。
    2.1    对钙磷代谢的调节
    25-羟基D3的重要生理功能是调节机体Ca,P的正常代谢,维持动物血钙、血磷水平,保持骨骼的正常生长发育,防止钙缺乏症,如软骨病、佝偻病等。
    羟基D3对钙磷代谢的调节主要通过以下三方面的作用:
    ①促进肠道对Ca,P的吸收和运转,增加Ca,P在体内的存留。羟基D3有促进肠粘膜上皮合成钙结合蛋白并使其激活的作用,从而促进Ca在细胞内的储存和运输。
    ②提高肾小管对钙离子重吸收的能力,使尿钙的排出量减少。羟基D3可以刺激PTH(甲状旁腺素)分泌,PTH使肾小管对Ca的重吸收增加,使尿钙排出减少;但PTH有抑制肾小管对磷的重吸收,使尿磷增加,血磷降低,而血磷降低可以直接促进1,25-(OH)2-D3的生成。
    ③羟基D3与PTH协同作用,可以提高骨膜对钙离子的通透性,使血液中的Ca进入细胞,还能促进骨盐和骨基质溶解,动员Ca,P释出,使血清Ca,P升高,以利于新骨生成。
    2.2    通过对免疫系统的调节作用,增强机体抵抗力
    25-羟基D3的重要代谢产物1,25-(OH)2-D3是一种新型的免疫调节激素,其作用类似类固醇。1,25-(OH)2-D3对动物机体免疫机能的调节是通过1,25-(OH)2-D3受体所介导的。因为在单核细胞(吞噬细胞)上有1,25-(OH)2-D3受体,它通过促进单核细胞前体转化为单核细胞,并且能在抗原存在时增强单核细胞的功能。它还可以将HL-60细胞(急性早幼粒细胞),诱导分化为单核细胞/巨噬细胞,并且能随着1,25-(OH)2-D3浓度的增加而增强。研究表明,1,25-(OH)2-D3调节免疫系统功能主要通过以下3种途径:
    ①调节造血细胞、骨细胞的增殖和分化,修饰T,B淋巴细胞活性,产生免疫球蛋白,增强机体免疫力。
    ②通过调节IL-1(interleukin1),IL-2,IL-3,а-TNF(а肿瘤坏死因子)以及免疫球蛋白修饰免疫反应。
    ③调节单核细胞、多核细胞、巨噬细胞以及淋巴细胞由胸腺和脾脏向血液转移。
    ④调节单核白细胞的增殖和分化。动物通过免疫系统功能的改善,可以大大增强对疾病抵抗力,以达到提高生长指标和生产性能的目的。
    25-羟基D3主要调节细胞免疫,但对体液免疫和抗体的分泌也有很强的调节作用。饲粮添加2200 IU/kg的25-羟基D3可以提高轮状病毒攻毒断奶仔猪血清和肠内容物轮状病毒抗体水平,对肠内容物免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白A(IgA)的产生也有促进作用,并表现出提高断奶仔猪抗病力。
    2.3  对畜禽肉品质改善的影响
    补饲羟基D33可明显提高背最长肌中Ca的含量,提高其系水力,从而改善肌肉嫩度,而没有组织残留,并且随着补饲量的提高及补饲期的延长作用增强。其机理是, 25-羟基D3可刺激机体骨钙的动员,并且促进Ca流入骨骼肌细胞中,使钙激活酶被激活,从而促进肉的嫩化。
    对于禽类, ,补饲25-羟基D3的鸡群,其骨架发育良好,使产肉率明显提高。而且由于其骨密度增高,在加工过程中骨骼破碎(损)率降低,可保持其良好的加工特性。研究还发现,由于25-羟基D3对肌肉钙水平的刺激性效应,使肌肉中蛋白酶活性提高,从而促进了肉的嫩化和肉色的改善。其机理可能是由于肉的持水力提高。
    而对于猪和羊,宰前补饲25-羟基D3可以改善猪肉的色泽,在背最长肌的主观肉色评分、坚实感评分及系水力均随25-羟基D3摄入量的增加而提高。。
    2.4 提高产蛋鸡产蛋率和蛋料比,减低破蛋率
    由于25-羟基D3比VD3更具有活性,而且在血清中的含量是VD3的3.1倍,在肠道的累积吸收效果也大大提高。因此,直接补饲25-羟基D3可以提高产蛋率,延长产蛋持续时间。特别是增加蛋壳硬度,减少破蛋率效果明显。
    2.5 提高肉鸡生产性能和饲料报酬,降低死淘率
    夏季高温容易引起鸡热应激,使鸡的生长速度、产蛋率、饲料转化率及死淘率产生很大的不利影响。在炎热的环境下,补饲25-羟基D3,可以看到更好的饲喂效果,尤其是在死淘率的减低方面,作用非常明显。25-羟基D3代替50%和60%的VD3显著提高肉鸡体增重和饲料效率。
    2.6 对种禽质量的影响
    1995 年,25-羟基D3被认可作为安全的家禽饲料来源。大量研究表明 :饲粮中添加一定量的 25-羟基D3可明显提高种鸡生产性能,减少破蛋、白壳和薄壳蛋,提高种蛋合格率,显著提高孵化率,明显提高产蛋率,维持产蛋高峰,减少死胚,在性成熟前获得最大的骨容量,降低开产早期病死率。比较维生素D3和25-羟基D3时发现,使用 25-羟基D3可获得更高的质量和饲料转化率,并表现出一定的剂量依赖关系,血液中 25-羟基D3含量也会随着其在饲料中的添加显著升高。
    2.7 在种猪生产中的影响
    在猪饲料里补充25-羟基D3,血浆中 25-羟基D3的质量浓度与日粮中添加量呈明显剂量依赖效应 ;添加剂量大于200 IU时,25-羟基D3的生物活性高于维生素D3,可以认为 25-羟基D3可为维生素D3的等价物甚至更好的维生素来源。
    ①在仔猪日粮中添加一定量的 25-羟基D3可以显著提高血清中 25-羟基D3的含量,并有效改善仔猪和育成育肥的骨架和骨密度。
    ②在后备母猪日粮中添加50 mg/kg 25-羟基D3,后备母猪的体况达标率上升。
    ③日粮中添加 25-羟基D3可有效提高公猪的精液量和精子数,改善受孕率。
    ④添加 25-羟基D3可使初产母猪每窝初生仔猪数提高0.65 头,每窝初生成活数提高1.14 头,仔猪成活率提高3.60 %。
    ⑤乳仔猪料中添加适量 25-羟基D3可增强免疫力,提高日增质量,促进钙磷的吸收利用,降低石粉和磷酸氢钙的添加,25-羟基D3与植酸酶配合使用,可节约配方空间,降低饲料成本,降低系酸力,增加适口性。
    3、小结
    在动物体内,25-羟基D3比VD3吸收更有效,生物学活性更高。日粮中直接补充25-羟基D3,不仅缩短了VD3在机体的代谢过程,而且避免了因肠道损伤,肝脏、肾脏功能障碍时在吸收利用方面的影响。25-羟基D3的生理功能:
    ①调节钙磷代谢,促进骨骼发育,降低软骨症的发生,刺激机体骨钙动员,激活钙激活酶改善肌肉的嫩度。
    ②调节畜禽机体免疫系统,提高抗病力。
    ③提高种鸡生产性能,减少破蛋、白壳和薄壳蛋,提高种蛋合格率,显著提高孵化率,明显提高产蛋率,维持产蛋高峰,减少死胚,在性成熟前获得最大的骨容量,降低开产早期病死率提高产蛋率和蛋壳质量,减少蛋壳破损率,减低死淘率。
    ④改善母猪和仔猪的生产性能,提高后备母猪育成率,提高公猪精液品质和受孕率,提高乳仔猪的饲料品质