维生素D₃的特点和性质

维生素D₃（胆钙化醇）是一种必需微量营养素，参与骨骼的钙化，最终实现了骨骼最佳发育和稳定性。维生素D可调节血液中钙(Ca)和磷(P)的平衡，当血液中钙磷浓度下降到临界水平时，维生素D能增强小肠对这些矿物质吸收及肾小管的重吸收作用。反之亦然，当血液中钙磷含量超过最大值时，减少吸收，增加排泄。而且，维生素D₃通过增加吸收和促进骨骼中矿物质的沉积来影响钙化过程。在所有的高等动物中，最广为人知的是维生素D₃的缺乏导致佝偻病。在单胃动物中，严重的临床缺乏症会导致生长抑制，体重减轻，食欲不振或下降，死亡率增加。 

维生素D₃可以通过内源的皮肤下维生素D原7-脱氢胆固醇经紫外光照射而产生。但是，由于畜禽在圈舍饲养，缺乏阳光直射，此外，它们的皮肤覆盖有羽毛或浓密的毛发，综合考虑，畜禽内源产生的维生素D₃可以忽略不计。因此，日粮中的胆钙化醇是最可靠的来源，以满足畜禽维生素D的需求(Soares, 1984)。 

维生素D₃摄入后，在肠道通过脂肪和胆汁盐的协同作用吸收。通过淋巴系统，维生素D₃ 被转运到肝脏，最终沉积在脂肪组织中。维生素D₃ 在其自然结构下不表现生物活性，仅仅是一种存储形式。为了发挥其重要的生理功能，它必须通过两个连续的、复杂的羟基化的转化反应才能激活。首先，它在肝脏中转化为25-羟基胆钙化醇(骨化二醇;25-OH-D₃)，以25-OH-D₃形式被释放到血液中，以维生素D的转运形式存在。血浆中25-OH-D₃ 的浓度与维生素D₃ 的有效性直接相关，因而，该代谢过程不受甲状旁腺激素（PTH）的控制或限制(Clark and Potts, 1977)。其次，最后的羟基化发生在肾脏，转化为1,25 - 二羟基胆钙化醇（骨化三醇;1,25-(OH)₂-D₃）(DeLuca, 1974)，维生素D的活性激素样形式。该转化过程通过产物抑制受短期反馈系统调节，同时通过血液中Ca和P水平，在PTH的控制下受长期反馈系统调节。血液中钙离子浓度升高会抑制PTH的分泌，从而抑制25-OH-D₃转化为1,25-(OH)₂-D₃ (Bell, 1985)。此外，骨化三醇直接抑制1α-羟化酶,从而进一步降低1,25-(OH)₂-D₃的产生。 

肾脏中可能存在替代羟基化的步骤，例如，提供24,25-二羟基胆钙化醇或1,24,25 -三羟基胆钙化醇。尽管三羟化维生素D₃ 已经证明能够替代1,25-(OH)₂-D₃ ，因为它与维生素D受体能很好地结合，但其确切的生理功能仍有些模糊。同样，24,25-(OH)₂-D₃ 似乎没有代谢活性，因此，在早期维生素D文献中，它主要被认为是多余25-OH-D₃ 的分泌通路。然而，近年来，Sep等(1997)研究表明，在鸡上这种代谢物对正常骨骼的完整性和骨骼骨折的愈合有一定的作用。 

维生素D₃和25-羟基胆钙化醇（25-OH-D₃）在动物营养中的应用

由于维生素D₃对骨骼发育的重要作用，及食用动物内源合成有限，维生素D₃ 以合成胆钙化醇的形式添加到商品饲料中。在工业条件下，肉鸡日粮维生素D水平介于2500 - 5000 IU/ kg之间，蛋鸡1500-3000 IU/ kg，猪1000-2000 IU/kg。在这样的日粮水平下可保证最佳的生长和健康水平，并确保足量的钙满足骨骼的矿物质供应。

多年前25-羟基胆钙化醇就已经用作禽和猪的饲料添加剂。广泛的研究表明，这类产品与维生素D₃ 具有类似的维生素D 活性，因此它可以与维生素D₃ 结合使用，或完全替代动物饲料中重要的微量营养素(Soares等, 1995)。为确定最佳有效物水平，注册管理部门接受既定的转换系数，即1 IU 维生素D₃ = 0.025µg 25-OH-D₃ ，依此标准禽的推荐添加量为69 µg 25-OH-D₃ /kg饲料，猪的为50µg 25-OH-D₃ /kg饲料。25-OH-D₃ 的使用剂量到10倍水平也没有观察到任何毒性的迹象，因此具有明确可靠的安全性 (Yarger等, 1995)。当25-OH-D₃ 作为维生素D 来源时，血浆中25-OH-D₃ 的浓度迅速升高。研究表明，25-OH-D₃ 在鸡体内的吸收效率比维生素D₃更高(Bar等, 1980)，很可能是由于它的吸收是通过被动扩散，而不是象维生素D₃一样在肠道依赖于脂肪的吸收。因此，当因吸收不良、其他肠道疾病或者肝功能受损等因素导致维生素D₃吸收降低时，25-OH-D₃ 显示出明显的优势(Rebel 和 Weber, 2009) 。然而，通过使用25-OH-D₃ ，并没有绕过维生素D₃ 活化作用的重要调控，因为调控酶---1α-羟化酶只有在血浆Ca 较低时才会表现活性。该酶通过将25-OH-D₃ 转化为1,25 - (OH)₂ - D₃来调节机体Ca - P平衡。 

在家禽上，25-OH-D₃ 能有效地转移到蛋中，从而使更健康的胚胎在更稳固的蛋壳内发育。该转化可提高孵化率，进而提高雏鸡的存活率，延长种鸡和蛋鸡的产蛋周期。并且一旦雏鸡发育成熟，也不会遭受先天性和田间佝偻病的影响，避免患上腿部疾病。最近的研究表明，25-OH-D₃提高胴体和胸肉的产量1-2%，在免疫反应调节中也有良好的效果。 

在猪上，25-OH-D₃ 也可改善种猪的骨骼发育。这有助于延长种猪的使用年限，这意味着更低的母猪更新率和更多的健仔猪数。 

骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）在动物营养中的应用

根据分子结构和代谢功能，骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）被认为是一种甾醇类激素 (DeLuca, 1974；Norman 和 Henry, 1979)，调控基因和细胞因子的表达，包括Ca和P的吸收和平衡及其他生长因子相关的基因，调节细胞增殖、分化和增大。骨化三醇首先与维生素D受体(VDR)结合，随后与基因上的反应元件结合，表现出一种典型的激素反应。维生素D₃ 的两步活化级联反应在生理上十分重要，以确保1,25-(OH)₂-D₃仅在需要时释放，即在等血浆Ca水平较低时。在正常血钙条件下，通过饲料连续供应1,25-(OH)₂-D₃会永久性地激活肠内钙的吸收，并降低肾脏中Ca排泄，存在使血液中的Ca浓度超过最大耐受水平的风险，从而导致高钙血症。在这种情况下，Ca会沉积于软组织中，从而形成肾脏、心脏和其他器官的钙质损害，影响其生理功能。与此相反，在适度的低钙血症条件下，1,25-(OH)₂-D₃的过量供给会刺激破骨细胞分化，从而使骨中的Ca重新活化，形成一个酸性的微环境，可以溶解骨的矿物成分(Soares,1984)，最终导致骨骼结构的弱化。

骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）是一种非常高效的化合物，发挥代谢功能，治疗窗口非常狭窄，在2到3的范围内，这意味着有益和中毒剂量之间的差异很小(Rennie等, 1995)。在生理条件下，25-OH-D₃ 转化为1,25-(OH)₂-D₃ 是一个严格调控机制，以确保不超过其最大耐受水平。如果1,25-(OH)₂-D₃ 直接通过饲料供给，它的浓度可能超过可接受阈值，出现亚临床，甚至是临床毒性，如抑制生长、体重减轻、食欲下降或厌食，甚至死亡率增加。

 骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）和家禽的胚胎发育

Henry 和 Norman  (1978)的研究显示，饲喂1,25-(OH)₂-D₃ 13周的种鸡，其受精卵孵化能力较差。Sunde等(1978)发现，饲喂1,25-(OH)₂-D₃ 28周的肉种鸡，种蛋的孵化率异常低，出现了较多的上下颌骨缺陷胚胎。受影响的胚胎表现出严重的低钙血症和较低的胫骨灰分重量，这表明Ca从蛋壳上的动员缺陷(Narbaitz等, 1987)。其他作者也报道了类似的发现(Abdulrahim等, 1979；Soares等, 1979)。在所有情况下，可以通过饲喂维生素D₃ 或25-OH-D₃来恢复正常的孵化能力。是否1,25 - (OH)₂ - D₃未被充分运输到受精卵中，但这种代谢障碍的真正潜在原因尚不清楚。 

在饲喂1,25-(OH)₂-D₃ 时，出现了一些胚胎异常，如延迟上颌的发育，这引发了关于这种化合物对胚胎直接毒性作用的问题，也有可能对蛋鸡产生潜在影响。在这方面,值得注意的是,Rings等(2011)报道饲喂1α-OH-D₃ 造成中毒，这是骨化三醇的类似合成物对肉种鸡的影响。这些研究发现孵化率和产蛋量的显著下降，死亡率也有所上升，还有一系列令人惊讶的临床症状，如严重肿胀、苍白的肾脏和母鸡泄殖腔沾满粪尿。病理组织学表现为中度肾炎。考虑到所有这些潜在的风险，在蛋鸡上禁用骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）似乎更安全。 

如果这些产品没有明确的注册为饲料添加剂，这种状况将更有挑战性。在大多数国家，饲料添加剂登记要求提交并批准一份完整的档案，以证明成分的效力和安全性，及推荐量和最大使用量。对于维生素D的来源，这是至关重要的，特别是那些在饲料中有最大添加量要求的国家，单独或与其他成分结合批准的D₃代谢物，如25-OH-D₃。 

饲料原料通常以其纤维、蛋白质或其他营养成分含量为基础。在添加含有骨化三醇的饲料原料到动物饲料中时，应仔细考虑并调节骨化三醇对维生素D活性的贡献，以避免潜在的毒性风险。 

结论

维生素D₃是一种必需的营养物质，主要用于保证骨骼的健康。最近的研究表明其它维生素D源的直接作用，比如25-OH-D₃对肌肉细胞形成的影响，对免疫系统的调节，同时希望其它领域有进一步研究发现。

25OHD3 is considered the circulating form of vitamin D3 being produced in the liver and 1-25(OH)2 D3 is the active form of vitamin D3 produced in the kidney.

25-OH-D₃被认为是维生素D₃ 的循环形式，在肝脏中产生，1,25-(OH)₂-D₃是肾脏中产生的维生素D3的活性形式。 

在生理条件下, 25-OH-D₃ 在肾脏中转化成1,25-(OH)₂-D₃ ，表现出一种安全、严格受控的机制，确保1,25-(OH)₂-D₃只在动物需要时分泌，这就意味着当血浆Ca水平很低时,也不会超过1,25-(OH)₂-D₃最大耐受水平。 

在饲料中最佳和安全地添加维生素D₃源似乎是一种平衡的策略，以便从这种必需微量营养素中获得最大的作用潜力。

参考文献

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