天马霜衣关于25羟基VD3的综述

2020年11月24日发(作者：阮阅)
关于25-羟基维生素D
3
的综述

化学结构
中文名称: 25-羟基维生素D3
英文名称： 25-hydroxy Vitamin D
3

分子式： C
30
H
50
O
5

分子量： 490.715
25-羟基维生素D3是维生素D3的活性
形式。维生素D
3
是胆固醇的衍生 物，其活性
形式有：25-羟基维生素D
3
（25-OH-VD
3
） 和
1,25-二羟维生素D
3
（1,25-(OH)
2
VD
3
）两种，
其中1,25-(OH)
2
-D
3
是维生素D3 生物活性最
强的代谢产物,其生物学效价是VD3的20～40倍，属于固醇类激素。

概述：
VD系类固醇的衍生物是促进机体钙磷吸收的主要元素,在自然界中以10多种
形式存在,其中以VD
2
、VD
3
对动物最有营养意义。而VD在体内仅是 其活性代谢物的
前体,只有转化为25-羟基D
3
(25-OH-D3)和1,25- 二羟基D
3
(1,25-(OH)
2
D
3
)后才有
生物活性,才能有效地发挥其生理生化功能。
1966年狄路卡等证明VD是一个前体激素，196 8至1970年,VD的活性代谢产
物25-OH-D
3
和1,25-(OH)
2
D
3
才被描述。研究发现,VD首先经肝细胞线粒体内的羟化
酶羟化形成 25-OH-D3,这是VD3在血液循环中的主要形式,25-OH-D
3
仍无生物活性,< br>必须经肾小管细胞内羟化酶作用,最终转化成1,25-(OH)
2
D
3
才具有生物活性。
1,25-(OH)
2
D
3
的作用原理与经典类 固醇激素一样，涉及遗传信息的表达。关于存在
1,25-(OH)
2
D
3< br>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1,25-(O H)
2
D
3
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。 1,25-(OH)
2
D
3
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。
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
3
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
3
,而获得足够的25-OH-D
3
,1,25 -(OH)
2
D
3
,来支持它们的骨骼生长和
生产需要,因此在日粮 中添加有生物活性的VD
3
代谢物25-OH-D
3
和1,25-(OH)< br>2
D
3
显
得尤为必要。
一、25-羟基维生素D3的代谢过程及其代谢物的生物学效价
动物从日粮中摄取VD以后主 要在十二指肠吸收,然后通过日光或紫外线照射
进行转化。动物皮下的7-脱氢胆固醇在表皮和真皮里发 生化学反应形成VD
3
源,然
后靠温度在体内转化为VD
3
。VD结 合蛋白把VD
3
从皮肤输送到血液,并分布于全身各
组织,如肠壁、肝脏、肾脏、脾、 胆囊、血清中。VD
3
首先被送到肝脏,在25-羟化
酶作用下形成25-OH-D< br>3
,使VD
3
保存在肝脏中。25-OH-D
3
的效价是VD
3
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VD
3
更有意义。但是25-OH-D
3
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< br>-D
3
,它比25-OH-D3生物活性更
大。然后以这种形式通过血液运至肠 、骨骼等组织中发挥其生理功能。血液中各
种形式的VD
3
都与VD结合蛋白结合，形 成结合型VD在血中运输。血浆中25-OH-D
3
的浓度可达40～90mmolL，而1, 25-(OH)
2
-D
3
的含量为1×10
-7
mmolL ，半衰期为12～15h，
其灭活主要在靶细胞内发生侧链氧化或羟化，
形成钙化酸等代谢产物 ，这些产物在肝脏与葡
萄糖醛酸结合后随胆汁排入小肠，在小肠，其
中一部分再被吸收入血，从 而形成VD3的肝肠
循环，一部分随粪便排出体外。
25-OH-D
3
比V D
3
更容易吸收（Bar等，
1980）。给妊娠奶牛注射 VD
3
后，血液中 VD
3
转化为 25-OH-D
3
会有 时间上的延迟；而注射
25-OH-D
3
后，血浆 25-OH-D
3
含量会立刻上升
（Hollis 等，1977）。给病人口服3
H标记VD
3
或25-OH-D
3
，抽取血液测定血液中放射性，结果显示，25-OH-D
3
吸收达到峰值的时间快于VD3（Sitrin等， 1987）
因此可以看出,我们通常在日粮中补充VD
3
需经过两次酶促羟化阶段才 能转化
为具有活性的1,25-(OH)
2
-D
3
,才能真正发挥其 生理生化功能。25-OH-D
3
和
1,25-(OH)
2
-D3
进行补饲,不仅缩短了VD
3
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,以及其他控制因素的影响。
二、25-羟基维生素D3及其活性代谢物对畜禽的生理功能
25-羟基D3的生理功能实质上是通过其活性代谢物1,25-(OH)2-D3来实现的。
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。
1,25-(OH)2-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C a,P的吸收和运转,增加Ca,P在体内的存留。1,25-(OH)2-D3
进入小肠粘膜内与细胞 核特异受体结合,促进转录过程,生成一种与钙亲和力很强
的Ca结合蛋白(calcium- binding protein,即CaBP),它在肠钙的主动运转中起着
载体蛋白的作用。CaB P被分泌至小肠粘膜细胞的刷状缘膜侧,在此与钙结合
(1CaBP∶4Ca),然后进入胞浆,转运至 细胞的底侧膜把钙放入血液,使得血钙升高。
1,25-(OH)
2
-D
3< br>有促进肠粘膜上皮细胞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[3]。
1,25-(OH)
2
-D
3
可以刺激(减少抑制)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
-D
3
的生成。
③1,25-(OH)
2
-D
3
与PTH(甲状旁腺素)协同作用,可以提高 骨膜对钙离子的通透
性,使骨液中的Ca进入细胞,还能促进骨盐和骨基质溶解,动员Ca,P释出。因 为
1,25-(OH)
2
-D
3
能诱导破骨细胞的生成,并使其机能 加强,靠破骨细胞内溶酶体释放
的酶和有机酸对骨质进行溶解、吸收,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
-D
3
是一种新型的免疫调节激素,其作
用 类似类固醇。1,25-(OH)
2
-D
3
对动物机体免疫机能的调节是通过 1,25-(OH)
2
-D
3
受
体所介导的。因为在单核细胞(吞噬 细胞)上有1,25-(OH)
2
-D
3
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
-D
3
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(interle ukin1),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 IUkg的25-OH-D3可以提高轮状病毒攻毒和未攻毒断奶仔猪
血清及肠内容物RV-Ab水平, 降低促炎症细胞因子的分泌及其参与的炎症反应,促
进抗炎症细胞因子的生成及其参与的免疫应答,进而 表现出提高断奶仔猪抗病力
的作用。
2.3 对畜禽肉品质改善的影响
据国外报道 (Swamek),在屠宰前5d给肉用阉牛补饲5×10
6
U的VD
3
,屠 宰后其
背最长肌的沃布氏剪切力值比未补饲的超过45kg。如果在屠宰前10d每日补饲2
× 10
6
U VD
3
,还发现,补饲25-OH-D3
3
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(VD3和25-O H-D3在肌肉中的残留),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-OH -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,Swamek在加工禽肉中发现,补饲25-OH-D3的鸡群,由于其骨架发育
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-OH-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, 补饲25-OH-D3对肉质嫩度改善效果不明显。只是宰前补饲
25-OH-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-OH-D3摄入量的增加而提高。Wi- hom报道,育肥猪宰前饲喂25-OH-D3对肌
肉嫩度、煮熟率、多汁性和风味没有影响。
2.4 对蛋壳质量的影响
一个鸡蛋平均蛋重约58g,蛋壳约6.2g,蛋壳中含0.1g 水、0.2g有机物和5.8g
无机物,其中含Ca约2.2g。可见充足的营养供给是蛋壳正常形成的 保障,尤其是维
生素和矿物质营养。25-OH-D
3
参与机体钙磷代谢的全过程,是 钙磷吸收与骨组织钙
磷代谢的调节因子,也是钙磷在蛋壳腺内转化所必需的。25-OH-D
3
被摄入机体后直
达肾脏中转化成活性代谢产物1,25-(OH)
2
-D3
,后者诱导十二指肠粘膜与蛋壳腺中
钙磷结合蛋白(CaBP)的合成,促进Ca的吸收 和在蛋壳中的沉积,从而提高蛋壳硬度,
减少畸形蛋、薄壳蛋和蛋壳破损。但是饲粮中25-OH-D< br>3
过量对蛋壳也有负面影响,
会出现软蛋和薄壳蛋。
2.5 提高产蛋鸡产蛋率和蛋料比,减低破蛋率
由于25-OH-D
3
比VD
3< br>更具有活性,而且在血清中的含量是VD
3
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-OH-D
3
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。
下面是一组41～67周龄产蛋鸡分别在日粮里添加VD
3
和25-OH-D
3
的对比试验,
可以看出25-OH-D
3
更好的饲喂效果。
项目 对照组 试验组 差异(%)
产蛋率(%) 80.2 82.4 +2.7
采食量(gd) 117.2 114.5 -2.3
饲料报酬 2.218 2.094 -5.6
蛋重(g) 65.88 66.36 +0.7
破蛋率(%) 1.43 1.14 -20.3

2.6 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。下面是在炎热的环境下,补饲2500000IUUSton VD
3
和
34.37mgT 25-OH-D
3
的对比试验,可以看 出后者比前者更好的饲喂效果,尤其是在
死淘率的减低方面,作用非常明显。25-OH-D
3
代替50%和60%的VD
3
显著提高肉鸡体
增重和饲料效率。

项目 对照组 试验组 差异(%)
体重(kg) 2.92 2.96 +1.37
饲料转化率 2.114 2.076 -1.83
产蛋率(%) 60.25 62.75 +4.15
死亡率(%) 6.61 5.72 -15.56
死淘率(%) 1.13 0.76 -48.68
2.7 促进种鸡胚胎发育和提高孵化率
在炎热的夏季,持续高温 会使种鸡的孵化率有所下降。但试验表明,在日粮中
添加25-OH-D3可以缓解这一现象,而且与添 加VD3相比效果呈显著差异。
项目 对照组 试验组 差异(%)
产蛋率(%) 60.25 62.75 +4.15
孵化率(%) 79.50 82.50 +3.77
FCRDozen Eggs 6.85 6.75 -1.48
2.8 其他动物 < br>研究显示，微量元素和25-OH-D
3
在火鸡生长性能和骨骼质量等指标上没有交互作用（Ferket等，2009）。给第一次怀孕母猪饲喂25-OH-D
3
能改善母 体和新生
仔猪VD状况，提高怀孕率及窝产仔数（Coffey等，2012）
3 小结 < br>日粮中直接补充25-OH-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-OH-D3的生理功能及对畜禽生产性能的影响:
①调节钙磷代谢,促进骨骼发育,降低软骨症的发生。
②调节畜禽机体免疫系统,提高抗病力。
③刺激机体骨钙动员,激活钙激活酶改善肌肉的嫩度。
④提高蛋壳质量,减少蛋壳破损率。
⑤提高产蛋率和蛋料比。
⑥提高孵化率,减低死淘率。
⑦能够改善肉鸡生长性能和骨骼矿化，增强老龄产蛋鸡蛋壳质量。
最近研究发现，25-OH -D
3
能够调节家禽肠黏膜结构和母猪的繁殖性能。在动物
体内，25-OH-D3
较VD
3
吸收更有效，生物学活性更高。关于肉鸡、蛋鸡、种鸡和猪
饲 粮中25-OH-D
3
最适添加量需要进一步研究确定。

1、 张艳梅，羟基-D3的生理功能和机理研究，山西农业科学2006,34(2):76～78
2、 廖波、张克英、丁雪梅等，饲粮添加25-羟基维生素D3对轮状病毒攻毒和未攻毒断奶仔猪
血清和肠内 容物抗体和细胞因子水平的影响，动物营养学报2011,23(1):34-42
3、 祁晓平、黎介寿，1, 25 -二羟维生素D3的免疫调节作用
4、 韩进诚、姚军虎、郑永祥，25-羟基维生素D3在动物营养中的应用