维生素A、D和E是动物必需的三种脂溶性维生素。日粮中添加这三种维生素后能促进动物生长、增强机体免疫力。缺乏会引起动物生产性能下降、机体免疫力减弱以及骨骼生长和发育障碍。但过量和比例不当也能引起动物代谢不良症或多种疾病。目前,由于这三种维生素(其中一种或几种)过量或添加比例不当引起不良后果的例子已经很多。为了科学合理地添加这三种维生素,本文就VA、VD、VE相互作用关系作一综述。
1 VA和VD的相互作用
VA有抗感染、抗肿瘤、提高机体免疫力的作用。VA的抗感染能力是通过保持细胞膜的强度,使病毒不能穿透细胞,从而提高机体的免疫力。因此,为了提高机体的免疫力,在动物日粮中添加大量的VA,而日粮中大量VA的添加使动物肝脏功能受到损伤。VA的过量添加还影响动物对钙的吸收,出现钙缺乏症。
VA和VD的相互作用与日粮中这两种维生素的添加量有直接的关系,另外,还与VD的存在形式和VD的补充方式有关。VA和VD的相互作用主要表现在高剂量VA对VD的拮抗作用,日粮VD在临界水平或低于临界水平时,随着日粮中VD含量的相对减少VA对VD的拮抗作用逐渐增强。Veltmann(30)等(1986)报道,仔鸡日粮中添加高剂量的VA(45000IU/kg)时,随着日粮中VD含量的降低(1000IU/kg,200IU/kg,100IU/kg),碱性磷酸酶的活性和肝脏的重量明显增加,而VA水平为1500IU/kg和15000IU/kg时,则对碱性磷酸酶的活性和肝脏重量无影响。碱性磷酸酶活性的升高是高剂量的VA干扰仔鸡对钙的吸收而出现的代偿性的生理反应,而肝脏重量的增加则是高剂量的VA使肝脏负担增加造成的。高剂量的VA对动物的生产性能、骨骼及血液生化指标的影响也很大。Veltmann(29)(1985)报道,高水平的VA和低浓度的VD3相互作用会降低火鸡的体增重、骨灰含量和血清中钙的浓度,蛋鸡的日增重也下降。在反刍动物上也得出同样的结果,王九峰(2)(1999)报道,乳牛血清25-OH-D3和1,25-(OH)2-D3水平随着血清β-胡萝卜素水平的升高而降低。骨灰分是测量VA对VD影响的最敏感的指标,骨灰分明显下降则说明VD的吸收严重受到影响。Aburto(9)等(1998)的研究得出,VA水平为10000IU/kg时,肉仔鸡骨灰分含量明显下降,对料肉比、软骨病的发病率没有影响。金久善(4)(1994)报道,给乳牛口服过量的VA干扰肝脏和肾脏对VD3的羟化,使VD3活性代谢产物减少,进而影响钙磷的吸收和代谢,造成骨骼生长和矿化障碍。
VA与VD的相互作用还与VD的存在形式有关,VD的存在形式不同,VA对其的拮抗作用的大小不同。VD有三种存在形式,VD3、25-(OH)D3、1,25-(OH)2-D3。25-(OH)D3和1,25-(OH)2-D3是VD的活性形式,VD3则要变成活性形式后才能被吸收。Aburto(8)等(1998)报道,日粮中VA水平为45000IU/kg时, VD3、25-(OH)D3、1,25-(OH)2-D3,25-(OH)D3均在低于临界水平或临界水平时,VA对它们的吸收都有干扰作用,但对VD3吸收的影响最大,而对25-(OH)D3、1,25-(OH)2-D3吸收的影响相对较小。因为,25-(OH)D3、1,25-(OH)2-D3的活性比VD3大,Aburto(8)等(1998)发现, 1,25-(OH)2-D3的活性是VD3的10.7-12.4倍,25-(OH)D3的活性介于1,25-(OH)2-D3和VD3之间。Aburto(8)等(1998)报道,日粮中VD的形式为25-(OH)D3或1,25-(OH)2-D3时,VA无论高水平(45000IU/kg)还是低水平(1500 IU/kg),肉仔鸡腿病的发病率都很低(0-3%);VD的形式为VD3时,腿病的发病率则较高(18-19%)。
高剂量的VD对VA也有拮抗作用,但没有VA对VD的拮抗作用强,VD大量摄入不仅抑制VA的吸收,更主要的是会使动物中毒,VD中毒与缺乏有类似的症状。但是,无论是VA过量还是VD过量所引起的动物代谢紊乱都可以通过添加另外一种维生素来缓解或消除。Cynthia(14)等(1999)报道,大鼠饲喂高剂量VD(645µg/d)日粮,骨灰分含量比VD的剂量为258µg/d时高,软骨病的发生率低;当在高剂量VD(645µg/d)日粮中逐渐加入VA(从0µg/d到8621µg/d),大鼠骨灰分含量逐渐降低,血清钙的浓度也随着VA水平的升高而降低。
VA与VD的相互作用还与VD的补给方式有关。VD可以从日粮中直接加入,还可以通过紫外光照射的方式使动物机体自身合成。用紫外光照射方法补充VD时, 受VA的影响较小。Aburto(8)等(1998)报道,用紫外光照射肉仔鸡时,高剂量的VA(45000IU/kg)对VD的代谢没有影响;而没有紫外光照射时,高剂量的VA(45000IU/kg)严重影响VD(500 IU/kg)的代谢,降低体增重、骨灰分、血清钙浓度,增加腿病发病率。
VA与VD的相互作用:高剂量的VA对VD有拮抗作用;通过紫外线照射产生的VD受日粮中高剂量VA的影响较小。
2 VA和VE的相互作用
VE(生育酚)作为一种抗氧化剂,能清除体内的自由基,有效地抑制细胞膜、亚细胞膜和红细胞内多不饱和脂肪酸过氧化,提高机体免疫力、增强细胞抗氧化能力。VE还可以增加动物的繁殖性能、改善肉品质。但是,VA和VE之间存在明显相互作用,高剂量的VA对VE有拮抗作用,高剂量的VE对VA也有拮抗作用,因此,盲目增加VA或VE的添加剂量均会造成生长障碍、免疫力的下降。而VA和VE的添加水平适量时,不仅不会出现拮抗反而存在协同作用。因而,日粮中VA和VE的添加量和添加比例就显得很重要。
2.1 高剂量的VA对VE的拮抗作用
适当增加VA的添加量可以增强动物机体的免疫力,提高生产性能,但过量时反而降低免疫力和动物的生产性能,并且可能出现VE缺乏症。Pudeljiewicz(32)(1964)就发现日粮VA>50mg造成两周龄的雏鸡组织中VE枯竭。后来英国断奶仔猪猝死症,又查明是由于VA水平过高(19800IU/kg)造成VE缺乏所致,因为据查英国仔猪饲料中已经含有足够量的VE,但由于VA含量的过高,抑制了VE的吸收,使血液中VE的含量急剧下降,同时由于断奶应激,造成仔猪猝死(Terry Sugg(28),1992)。黄俊纯(5)(1989)报道,盲目添加VA不但会抑制肉仔鸡的生长还会降低VE的吸收,使血浆和肝脏中VE的浓度降低。与Combs(13)(1976)得出的结论相同,即用高水平VA日粮饲喂鸡,鸡组织、血浆和肝脏VE含量明显下降。Aburto(9)等(1998)报道,高水平的VA降低了血液和肝脏中VE的浓度。高剂量的VA对VE的拮抗作用除了表现在肝脏及血液中VE含量的下降外,还影响动物产品中VE的含量,如蛋黄VE的含量随饲粮中VA水平的提高而下降(郝正里(3),2000)。Grobas(18)等(2002)报道,在褐壳蛋鸡日粮中添加高水平的VA(40000IU/kg)时,蛋黄中的α-生育酚明显下降。
2.2 高剂量的VE对VA的拮抗作用
同样,高剂量的VE对VA也有拮抗作用。其拮抗作用同VA对VE的拮抗作用相似,也是高剂量的VA对VE产生拮抗作用。VE和VA在高剂量时出现的拮抗作用可能是由于相互之间竟争吸收位点引起的。王丹莉(1)等(1996)研究表明,高水平的VA(20000IU/kg)能提高肉仔机体的免疫力,但随着VE水平的逐渐升高,肉仔鸡的免疫机能下降,说明随着日粮VE水平的提高,VA能增强免疫的功能受到抑制。而且日粮中VE≥1400IU/kg时,同样会出现类似VA缺乏时食道粘膜角质化现象(Wang(31),1994)。Sunder(26)等(2001)报道,日粮中VE的添加水平为1000mg/kg时,肝脏和蛋黄中VA的浓度较高,而当VE的添加量为10000或20000mg/kg时,蛋黄中VA明显降低,而且影响到了蛋黄的颜色。由于肝脏对VA有贮存功能,而高水平的VE对肝脏中VA的浓度的影响呈线性关系,说明高水平的VE对VA的影响是显著的。
2.3 VA和VE的协同作用
实验表明,VA和VE都在低水平(临界水平或稍微高于临界水平)时,则不表现出相互的拮抗作用,相反还有相互协同作用。Tengerdy(27)等(1990)发现,日粮中单独添加β-胡萝卜素不能提高鸡对大肠杆菌的抗体滴度,而当与VE同时添加时能提高大肠杆菌的抗体滴度。Avakian(10)等(2002)报道,小鼠在低温水中四个小时后,免疫力下降,分别注射VA、VE和VK时动物的免疫力仍然很低,但注射VA+VE或VA+VK则其免疫力正常。
VA和VE都有抗氧化能力,都可以作为抗氧化剂。当作为抗氧化剂时两者也存在协同作用。Palozza(23)等(1992)报道,β-胡萝卜素和α-生育酚同时添加时抗氧化能力比单独添加β-胡萝卜素或α-生育酚要高。Sklan(25)等(1982)研究表明,VE有保护VA免遭氧化的作用,提高饲粮VE的水平,会相应降低VA的需要量。
综上所述,由于高剂量的VA对VE的拮抗作用和高剂量的VE对VA的拮抗作用,所以当日粮添加高水平的VA或添加高水平的VE时,为了不引起机体内另外一种维生素的缺乏,必须增加与其相拮抗的低水平的那种维生素。即当日粮中添加高水平的VA时,必需同时增加日粮中VE的添加量;而当日粮添加高水平的VE时,必须增加VA的添加量,否则就会引起另外一种维生素的缺乏。而当VA和VE的添加剂量适宜时,这两种维生素存在的协同作用更有利于VA和VE的添加效果的发挥。所以在添加这两种维生素时,必需要保证适当的添加比例和添加量。
3 VD和VE的相互作用
VD和VE之间的相互作用与VA和VD之间的相互作用相似。高剂量的VE对VD有拮抗作用,尤其是在VD处于低水平时这种拮抗作用更加明显。Aburto(7)等(1998)报道,VD处于低水平时,高水平的VE显著降低肉仔鸡的体重、骨灰分和血浆钙的浓度,佝偻病的发病率增加。由于VE对VD有拮抗作用,所以当动物由于VD过量而引起不良反应时,就可以通过添加VE来缓解或消除。郭文萃(6)等(1995)报道,大剂量的VD3导致心肌损伤,使心肌细胞膜的通透性增加、呼吸酶(细胞色素氧化酶和琥珀酶脱氢酶)的活性降低;添加VE后能改善膜的通透性、保护呼吸酶的活性,明显减少心肌坏死面积,使心肌超微结构和功能的损伤有所改善。
同样VD的来源不同时,VE对其的拮抗作用不同。Aburto(9)等(1998)报道,当日粮中不添加合成的VD3而只给予紫外光照射时,高水平的VE对骨灰分、血浆钙浓度和佝偻病的发病率无影响。而当合成的VD3的添加量处于临界水平(500IU/kg)时,高水平的VE对VD3的影响就显著增加(P<0.05),进一步影响到机体对钙磷的吸收,使血浆中的钙浓度从9.2mg/100mL下降到8.0mg/100mL,磷的浓度从4.6mg/100mL下降到4.2mg/100mL。高剂量的VE对紫外光照射产生的VD没有影响的原因可能是,紫外光照射产生的VD活性更大,更加有利于动物吸收,也可能是紫外光照射产生的VD的量远远大于日粮中添加的VD3的量。这一问题还有待于进一步研究。
VD和VE的相互作用:高剂量的VE对VD有拮抗作用;紫外光照射产生的VD与VE的拮抗作用小。
4 VA、VD和VE的相互作用
这三种脂溶性的维生素之间的相互作用不是独立存在的,而是交错在一起的。其中高剂量的VA和VE对VD的拮抗作用是最为突出的。Friedman(16)等(1997)报道,为了提高鸡体的免疫力而增加日粮中VA和VE的水平,结果使鸡对VD3的需求量增加。Aburto(9)等(1998)报道,高水平的VE(5000IU/kg或10000IU/kg)降低了血液和肝脏中的的VA浓度、降低了体增重和饲料报酬,骨灰分也下降,但是随着VA和VD的添加,体增重又增加,骨灰分增加、软骨病的发病率下降。
目前,VA、VD和VE三者之间存在相互作用的事实已经被公认,因此,在添加这三种脂溶性的维生素时一定要注意它们的剂量和比例关系,合理的剂量和比例关系能达到高产和提高免疫力的功效,而不合理的剂量和比例关系则可能影响动物正常健康的生长和生产,甚至会引起严重的不良后果。而VA、VD和VE三者之间存在相互作用不是简单的一对一的关系,而是三者之间共同作用,其中任何一种都不能过量或不足,但又要保持合适的比例关系,这就要求我们通过实验来证明什么样的比例关系和多大的添加剂量是最合适的。
5 VA、VD和VE之间产生拮抗作用的机理
从分子水平上讲,VA和VD产生拮抗作用的原因可能是对受体的竟争而产生的。VD的活性形式是1,25-(OH)2 D3,而VA或视黄醇必须先转变成视黄醛(Saari(24)等,1994)然后再转变成全-反式-视黄酸和9-顺-视黄酸异构体才能有活性(Hofman(19)等,1994),全-反式-视黄酸作用时必须和一系列视黄酸受体结合后才有活性(Benbrook(12)等1988),而9-顺-视黄酸异构体则和另一系列受体结合后才有活性(Mangelsdorf(21)等1992),这些受体中包括1,25-(OH)2 D3的受体(Direnzo(15)等1997)。所以VA和VD在竟争受体的同时相互之间产生拮抗作用。当这两种维生素的含量都不高时,受体足够与这两种维生素的活性形式相结合,而当其中一种的剂量高时则高剂量的那种维生素与受体的结合占主导地位,另外一种维生素与受体结合受到抑制、表现出缺乏。
高水平的VA与VE的拮抗作用则可能是由于相互之间竞争吸收位点的结果。VA和VE都是脂溶性的维生素,它们的吸收都必须溶于脂肪中,但由于VA比VE更容易溶于脂肪中(Niki(22)等,1995),VA比VE更容易被吸收,尤其在VA水平高时,VA与VE的吸收竞争作用,使VE的吸收严重受到抑制。Frigg(17)等(1984)报道,VA高水平时(10000或50000IU/kg),明显降低血浆中α-生育酚的浓度,相反VE浓度的增加(0、50、100、150mg/kg)却不影响血浆VA的水平;加油后VA对VE吸收的抑制作用消失。因此日粮中脂肪的含量对VA和VE的吸收有促进作用,但脂肪的含量对VE吸收的影响比对VA吸收的影响大,Abawi(11)等(1985)报道,肝脏中VA的浓度随着日粮中VA水平的增加(2000、10000、180000IU/kg)而增加,添加油(0、3、6%)后对肝中VA没有影响;而血浆VE随着脂肪含量的增加而明显升高。另外,VA在不同浓度时,其吸收途径不同,对VE吸收的影响也不一样。Hollander(20)(1981)认为,VA在高浓度时主要是通过被动吸收的,而浓度低时则是通过主动吸收形式进入血液的。所以VA浓度高时与VE的吸收竞争使得VE不能被充分吸收。
6 结语
综上所述,VA、VD和VE的营养是影响动物生产性能和动物产品的很重要的因素,日粮中不能缺乏,但也不能盲目过量添加,添加量过高时出现的相互抑制作用不但不能提高动物的生产性能,反而会由于维生素之间相互抑制而引起另外一此物质的缺乏症,过量添加VA、VD和VE还会增加动物的代谢负担、饲料成本也提高。所以,在日粮中添加这些维生素时,一定要尽可能地根据动物的实际需要量,按合理的比例添加。
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