維生素D₃的特點和性質

維生素D₃（膽鈣化醇）是一種必需微量營養素，參與骨骼的鈣化，最終實現了骨骼最佳發育和穩定性。維生素D可調節血液中鈣(Ca)和磷(P)的平衡，當血液中鈣磷濃度下降到臨界水平時，維生素D能增強小腸對這些礦物質吸收及腎小管的重吸收作用。反之亦然，當血液中鈣磷含量超過最大值時，減少吸收，增加排泄。而且，維生素D₃通過增加吸收和促進骨骼中礦物質的沉積來影響鈣化過程。在所有的高等動物中，最廣為人知的是維生素D₃的缺乏導致佝僂病。在單胃動物中，嚴重的臨床缺乏癥會導致生長抑制，體重減輕，食欲不振或下降，死亡率增加。 

維生素D₃可以通過內源的皮膚下維生素D原7-脫氫膽固醇經紫外光照射而產生。但是，由于畜禽在圈舍飼養，缺乏陽光直射，此外，它們的皮膚覆蓋有羽毛或濃密的毛發，綜合考慮，畜禽內源產生的維生素D₃可以忽略不計。因此，日糧中的膽鈣化醇是最可靠的來源，以滿足畜禽維生素D的需求(Soares, 1984)。 

維生素D₃攝入后，在腸道通過脂肪和膽汁鹽的協同作用吸收。通過淋巴系統，維生素D₃ 被轉運到肝臟，最終沉積在脂肪組織中。維生素D₃ 在其自然結構下不表現生物活性，僅僅是一種存儲形式。為了發揮其重要的生理功能，它必須通過兩個連續的、復雜的羥基化的轉化反應才能激活。首先，它在肝臟中轉化為25-羥基膽鈣化醇(骨化二醇;25-OH-D₃)，以25-OH-D₃形式被釋放到血液中，以維生素D的轉運形式存在。血漿中25-OH-D₃ 的濃度與維生素D₃ 的有效性直接相關，因而，該代謝過程不受甲狀旁腺激素（PTH）的控制或限制(Clark and Potts, 1977)。其次，最后的羥基化發生在腎臟，轉化為1,25 - 二羥基膽鈣化醇（骨化三醇;1,25-(OH)₂-D₃）(DeLuca, 1974)，維生素D的活性激素樣形式。該轉化過程通過產物抑制受短期反饋系統調節，同時通過血液中Ca和P水平，在PTH的控制下受長期反饋系統調節。血液中鈣離子濃度升高會抑制PTH的分泌，從而抑制25-OH-D₃轉化為1,25-(OH)₂-D₃ (Bell, 1985)。此外，骨化三醇直接抑制1α-羥化酶,從而進一步降低1,25-(OH)₂-D₃的產生。 

腎臟中可能存在替代羥基化的步驟，例如，提供24,25-二羥基膽鈣化醇或1,24,25 -三羥基膽鈣化醇。盡管三羥化維生素D₃ 已經證明能夠替代1,25-(OH)₂-D₃ ，因為它與維生素D受體能很好地結合，但其確切的生理功能仍有些模糊。同樣，24,25-(OH)₂-D₃ 似乎沒有代謝活性，因此，在早期維生素D文獻中，它主要被認為是多余25-OH-D₃ 的分泌通路。然而，近年來，Sep等(1997)研究表明，在雞上這種代謝物對正常骨骼的完整性和骨骼骨折的愈合有一定的作用。 

維生素D₃和25-羥基膽鈣化醇（25-OH-D₃）在動物營養中的應用

由于維生素D₃對骨骼發育的重要作用，及食用動物內源合成有限，維生素D₃ 以合成膽鈣化醇的形式添加到商品飼料中。在工業條件下，肉雞日糧維生素D水平介于2500 - 5000 IU/ kg之間，蛋雞1500-3000 IU/ kg，豬1000-2000 IU/kg。在這樣的日糧水平下可保證最佳的生長和健康水平，并確保足量的鈣滿足骨骼的礦物質供應。

多年前25-羥基膽鈣化醇就已經用作禽和豬的飼料添加劑。廣泛的研究表明，這類產品與維生素D₃ 具有類似的維生素D 活性，因此它可以與維生素D₃ 結合使用，或完全替代動物飼料中重要的微量營養素(Soares等, 1995)。為確定最佳有效物水平，注冊管理部門接受既定的轉換系數，即1 IU 維生素D₃ = 0.025µg 25-OH-D₃ ，依此標準禽的推薦添加量為69 µg 25-OH-D₃ /kg飼料，豬的為50µg 25-OH-D₃ /kg飼料。25-OH-D₃ 的使用劑量到10倍水平也沒有觀察到任何毒性的跡象，因此具有明確可靠的安全性 (Yarger等, 1995)。當25-OH-D₃ 作為維生素D 來源時，血漿中25-OH-D₃ 的濃度迅速升高。研究表明，25-OH-D₃ 在雞體內的吸收效率比維生素D₃更高(Bar等, 1980)，很可能是由于它的吸收是通過被動擴散，而不是象維生素D₃一樣在腸道依賴于脂肪的吸收。因此，當因吸收不良、其他腸道疾病或者肝功能受損等因素導致維生素D₃吸收降低時，25-OH-D₃ 顯示出明顯的優勢(Rebel 和 Weber, 2009) 。然而，通過使用25-OH-D₃ ，并沒有繞過維生素D₃ 活化作用的重要調控，因為調控酶---1α-羥化酶只有在血漿Ca 較低時才會表現活性。該酶通過將25-OH-D₃ 轉化為1,25 - (OH)₂ - D₃來調節機體Ca - P平衡。 

在家禽上，25-OH-D₃ 能有效地轉移到蛋中，從而使更健康的胚胎在更穩固的蛋殼內發育。該轉化可提高孵化率，進而提高雛雞的存活率，延長種雞和蛋雞的產蛋周期。并且一旦雛雞發育成熟，也不會遭受先天性和田間佝僂病的影響，避免患上腿部疾病。最近的研究表明，25-OH-D₃提高胴體和胸肉的產量1-2%，在免疫反應調節中也有良好的效果。 

在豬上，25-OH-D₃ 也可改善種豬的骨骼發育。這有助于延長種豬的使用年限，這意味著更低的母豬更新率和更多的健仔豬數。 

骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）在動物營養中的應用

根據分子結構和代謝功能，骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）被認為是一種甾醇類激素 (DeLuca, 1974；Norman 和 Henry, 1979)，調控基因和細胞因子的表達，包括Ca和P的吸收和平衡及其他生長因子相關的基因，調節細胞增殖、分化和增大。骨化三醇首先與維生素D受體(VDR)結合，隨后與基因上的反應元件結合，表現出一種典型的激素反應。維生素D₃ 的兩步活化級聯反應在生理上十分重要，以確保1,25-(OH)₂-D₃僅在需要時釋放，即在等血漿Ca水平較低時。在正常血鈣條件下，通過飼料連續供應1,25-(OH)₂-D₃會永久性地激活腸內鈣的吸收，并降低腎臟中Ca排泄，存在使血液中的Ca濃度超過最大耐受水平的風險，從而導致高鈣血癥。在這種情況下，Ca會沉積于軟組織中，從而形成腎臟、心臟和其他器官的鈣質損害，影響其生理功能。與此相反，在適度的低鈣血癥條件下，1,25-(OH)₂-D₃的過量供給會刺激破骨細胞分化，從而使骨中的Ca重新活化，形成一個酸性的微環境，可以溶解骨的礦物成分(Soares,1984)，最終導致骨骼結構的弱化。

骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）是一種非常高效的化合物，發揮代謝功能，治療窗口非常狹窄，在2到3的范圍內，這意味著有益和中毒劑量之間的差異很小(Rennie等, 1995)。在生理條件下，25-OH-D₃ 轉化為1,25-(OH)₂-D₃ 是一個嚴格調控機制，以確保不超過其最大耐受水平。如果1,25-(OH)₂-D₃ 直接通過飼料供給，它的濃度可能超過可接受閾值，出現亞臨床，甚至是臨床毒性，如抑制生長、體重減輕、食欲下降或厭食，甚至死亡率增加。

 骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）和家禽的胚胎發育

Henry 和 Norman  (1978)的研究顯示，飼喂1,25-(OH)₂-D₃ 13周的種雞，其受精卵孵化能力較差。Sunde等(1978)發現，飼喂1,25-(OH)₂-D₃ 28周的肉種雞，種蛋的孵化率異常低，出現了較多的上下頜骨缺陷胚胎。受影響的胚胎表現出嚴重的低鈣血癥和較低的脛骨灰分重量，這表明Ca從蛋殼上的動員缺陷(Narbaitz等, 1987)。其他作者也報道了類似的發現(Abdulrahim等, 1979；Soares等, 1979)。在所有情況下，可以通過飼喂維生素D₃ 或25-OH-D₃來恢復正常的孵化能力。是否1,25 - (OH)₂ - D₃未被充分運輸到受精卵中，但這種代謝障礙的真正潛在原因尚不清楚。 

在飼喂1,25-(OH)₂-D₃ 時，出現了一些胚胎異常，如延遲上頜的發育，這引發了關于這種化合物對胚胎直接毒性作用的問題，也有可能對蛋雞產生潛在影響。在這方面,值得注意的是,Rings等(2011)報道飼喂1α-OH-D₃ 造成中毒，這是骨化三醇的類似合成物對肉種雞的影響。這些研究發現孵化率和產蛋量的顯著下降，死亡率也有所上升，還有一系列令人驚訝的臨床癥狀，如嚴重腫脹、蒼白的腎臟和母雞泄殖腔沾滿糞尿。病理組織學表現為中度腎炎。考慮到所有這些潛在的風險，在蛋雞上禁用骨化三醇（1,25-(OH)₂-D₃）似乎更安全。 

如果這些產品沒有明確的注冊為飼料添加劑，這種狀況將更有挑戰性。在大多數國家，飼料添加劑登記要求提交并批準一份完整的檔案，以證明成分的效力和安全性，及推薦量和最大使用量。對于維生素D的來源，這是至關重要的，特別是那些在飼料中有最大添加量要求的國家，單獨或與其他成分結合批準的D₃代謝物，如25-OH-D₃。 

飼料原料通常以其纖維、蛋白質或其他營養成分含量為基礎。在添加含有骨化三醇的飼料原料到動物飼料中時，應仔細考慮并調節骨化三醇對維生素D活性的貢獻，以避免潛在的毒性風險。 

結論

維生素D₃是一種必需的營養物質，主要用于保證骨骼的健康。最近的研究表明其它維生素D源的直接作用，比如25-OH-D₃對肌肉細胞形成的影響，對免疫系統的調節，同時希望其它領域有進一步研究發現。

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被認為是維生素D₃ 的循環形式，在肝臟中產生，1,25-(OH)₂-D₃是腎臟中產生的維生素D3的活性形式。 

在生理條件下, 25-OH-D₃ 在腎臟中轉化成1,25-(OH)₂-D₃ ，表現出一種安全、嚴格受控的機制，確保1,25-(OH)₂-D₃只在動物需要時分泌，這就意味著當血漿Ca水平很低時,也不會超過1,25-(OH)₂-D₃最大耐受水平。 

在飼料中最佳和安全地添加維生素D₃源似乎是一種平衡的策略，以便從這種必需微量營養素中獲得最大的作用潛力。

參考文獻

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