Ви є тут

Метаболізм вітаміну D, Кальцію і Фосфору та їх порушення у кіз

В оглядовій науковій статті викладено матеріали щодо метаболізму найбільш розповсюджених вітамінів групи D – ергокальциферолу (D2), холекальциферолу (D3), а також есенціальних макроелементів Кальцію і Фосфору та їх порушень укіз. Оскільки первинні форми вітаміну D (D2 і D3)є біологічно неактивними і для активації маютьпройти кілька етапів гідроксилювання, висвітлено біологічне значення для організму активнихметаболітів вітаміну D3 – 25ОН D3 (синтезується переважно в печінці під дією печінкових цитохромів P450) та 1,25(OH)2 D3 і 24,25(OH)2 D3 (їх синтез відбувається в мітохондріях проксимальних клітин звивистих канальців нирок за допомогою 1α-гідроксилази). Вважається, що печінка, відіграючи важливу роль в обміні вітаміну D та його метаболітів іпродукуючи 25OH D3, є також єдиним органом,що синтезує DBP, який транспортує 25OH D3 до тканин і зберігає його концентрацію в системі кровообігу. Вітамін D стає біологічно активним лише після завершення другого етапу гідроксилювання. Ниркова 1α-гідроксилаза (CYP27B1), що регулюється паратгормоном (ПТГ), має важливе значення у трансформації позаклітинного субстрату25OH D3 до 1,25 (OH)2 D3, який здійснює свою діюна клітини-мішені і тканини через зв’язування зядерним рецептором вітаміну D. Альтернативно1,25(OH)2 D3 може зв’язуватися з VDR плазматичної мембрани та індукувати негеномні дії, зокрема,стимуляцію кишкового транспорту Кальцію.Вітамін D є стероїдною речовиною, що необхідна всім хребетним тваринам для підтримкиметаболізму Кальцію і Фосфору в оптимальнихмежах, здорового скелета, скорочення м’язів, модуляції росту клітин та нервово-м'язової функції. Кальциферол також регулює діяльність імунної системи, пригнічує розвиток патологічнихклітин, ангіогенез та запальні реакції. Активнаформа вітаміну D – 1,25 (OH)2 D3 стимулює кишкове всмоктування, ниркову реабсорбцію Ca іпідтримує його мінімально фізіологічний рівеньу крові. Дефіцит вітаміну D у кіз спричинює зниження кишкової та ниркової реабсорбції Кальцію, щопризводить до підвищення рівня паратиреоїдногогормону. Цей процес зумовлює активацію остеоцитів і, як наслідок, прискорює демінералізацію кісткової тканини, спричинюючи розвиток багатьох захворювань у дорослого поголів’я, зокрема, аліментарної та фіброзної остеодистрофії, вторинної остеодистрофії, дисфункції залоз внутрішньоїсекреції, а також рахіту у молодняку. Розвиток нескелетних патологій, зокрема, запальних, неопластичних та аутоімунних захворювань також пов’язують із дефіцитом холекальциферолу в організмі.Окрім того, порушення D-вітамінного та кальцієво-фосфорного метаболізму у кіз є причиноюрозвитку післяродової гіпокальціємії та післяродової гіпофосфатемії.В організмі тварин гомеостаз Кальцію і Фосфору підтримується взаємодією всмоктування тареабсорбцією через шлунково-кишковий канал інирки, а також за зберігання та мобілізацію з кісткової тканини і регулюється, переважно, біологічно активними метаболітами холекальциферолу – 25ОН D3, 1,25 (OH)2 D3, а також паратгормоном (ПТГ; синтезується прищитоподібними залозами) і кальцитоніном (КТ; утворюється спарафолікулярними (світлими) С-клітинами щитоподібної залози) і фактором росту фібробластів-23 (FGF23).На відміну від моногастричних тварин, дрібніжуйні не модулюют ниркову екскрецію Кальцію увідповідь на його обмеження в кормі. Мобілізація Ca і P із скелету стимулюється ПТГ через активацію остеокластів, опосередковану через рецепторний активатор ядерного фактора (RANK). Вітамін D підтримує гомеостаз Са (завдяки стимуляції СаЗБ) і Р (доведена пряма швидка дія 1,25 (ОН)2 D3 через безпосередній вплив на процеси абсорбції цих життєвоважливих елементів у кишечнику, реабсорбцію цихкатіонів у ниркових канальцях та мобілізацію їх ізкісткової тканини).Фосфор є складовою аденозинтрифосфату (АТФ) та нуклеотидів. Макроергічні фосфатні сполуки, серед яких основною є аденозинтрифосфатна кислота, забезпечують як накопичення запасівенергії, так і її витрати (АТФ, АДФ, креатинфосфат), впливаючи на білковий, ліпідний, вуглеводний, мінеральний, енергетичний метаболізми. Виявлено взаємодію між вітаміном D і факторомросту фібробластів 23 (FGF23), кістковим гормоном, що спричиняє розвиток фосфатурії і знижуєсинтез 1,25 (OH)2 D3. Незважаючи на різновекторність етіологічнихфакторів, загальним для усіх форм остеодистрофії є порушення процесів утворення та оновлення кісткової тканини, яке проявляється посиленою мобілізацією з неї Кальцію, Фосфору та інших елементів, тому патологія супроводжується остеомаляцією, остеопорозом та остеофіброзом, порушенням механізму підтримання їх гомеостазу. Основними чинниками остеодистрофії у тваринє порушення годівлі та гіподинамія, а провідними ланками її патогенезу - дисбаланс між формуванням і резорбцією кістки. Основними методами діагностики порушень D-вітамінного та кальцієво-фосфорного метаболізму у кіз є клінічні, фізичні, біохімічні, імуноферментні та патолого-морфологічні дослідження. За біохімічного аналізу в сироватці крові кіз визначають уміст загального Кальцію, неорганічногоФосфору, активність лужної фосфатази та її ізоферментів, а за імуноферментного – концентрацію 25ОН D3, 1,25(OH)2 D3, кальцитоніну і паратиреоїдного гормону.

Ключові слова: кози, вітамін D, метаболіти, метаболізм, Кальцій, Фосфор, печінка, нирки.

  1. Fleet James C. The role of vitamin D in theendocrinology controlling calcium homeostasis. Molecular and cellular endocrinology. 2017. Vol. 453.P. 36–45. DOI:10.1016/j.mce.2017.04.008.
  2. Assessment of Vitamin D status and association with inflammation: Biomarkers Reflecting Inflammation and Nutritional Determinants of Anemia(BRINDA) project / M. F. Young et al. The AmericanJournal of Clinical Nutrition. 2023. DOI:10.1016/j.ajcnut.2022.10.018.
  3. Nair R., Maseeh A. Vitamin D: The “sunshine”vitamin. Journal of phamacology and pharmacotherapeutics. 2012. 3 (2). P. 118–126. URL:journals.sagepub.com/doi/pdf/10.4103/0976-500X.95506.
  4. Vitamin D status predicts reproductive fitnessin a wild sheep population / I. Handel et al. ScientificReports. 2016. Vol. 6. No 1. DOI:10.1038/srep18986.
  5. Aranow C. Vitamin D and the immune system. Journal of investigative medicine. 2011. 59 (6).P. 881–886. DOI:10.2310/JIM.0b013e31821b8.
  6. 24,25-Dihydroxy Vitamin D and Vitamin D Metabolite Ratio as Biomarkers of Vitamin D in ChronicKidney Disease / S. Lee et al. Nutrients. 2023. Vol. 15.No 3. 578 p. DOI:10.3390/nu 15030578.
  7. Peri-parturient hypocalcemia in goats: Clinical, hematobiochemical profiles and ultrasonographic measurements of postpartum uterine involution /Y. H. Bayoumi et al. 2021. Vol. 14. No 3. P. 558–568.DOI:10.14202/vetworld.2021.558-568.
  8. Meta-analysis-based estimates of efficiency ofcalcium utilisation by ruminants / K. J. Wild et al. Animal. 2021. Vol. 15. No 8. 100315 p. DOI:10.1016/j.animal.2021.100315.
  9. Calcium Homeostasis and Bone Metabolism inGoats Fed a Low Protein Diet / H. Mi et al. Frontiersin Veterinary Science. 2022. Vol. 8. DOI:10.3389/fvets.2021.829872.
  10. Brozos C., Mavrogianni V. S., Fthenakis G. C.Treatment and Control of Peri-Parturient MetabolicDiseases: Pregnancy Toxemia, Hypocalcemia, Hypomagnesemia. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 2011. Vol. 27. No 1.P. 105–113. DOI:10.1016/j.cvfa. 2010.10.004.
  11. Grünberg W. Treatment of Phosphorus Balance Disorders. Veterinary Clinics of North America:Food Animal Practice. 2014. Vol. 30. No 2. P. 383–408. DOI:10.1016/j.cvfa.2014.03.002.
  12. Influence of different calcium supplies and asingle vitamin D injection on vitamin D receptor andcalbindin D9k immunoreactivities in the gastrointestinal tract of goat kids / K. Sidler-Lauff et al. Journal ofAnimal Science. 2010. Vol. 88. No 11. P. 3598–3610.DOI:10.2527/jas.2009-2682.
  13. Systematic Review of the Literature: BestPractices / S. Gupta et al. Academic Radiology.2018. Vol. 25. No 11. P. 1481–1490. DOI:10.1016/j.acra.2018.04.025.
  14. Vitamin D deficiency 2.0: an update on thecurrent status worldwide / K. Amrein et al. EuropeanJournal of Clinical Nutrition. 2020. Vol. 74. No 11.P. 1498–1513. DOI:10.1038/s41430-020-0558-y.
  15. Holick M. F. The vitamin D deficiency pandemic: Approaches for diagnosis, treatment and prevention. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 2017. Vol. 18. No 2. P. 153–165. DOI:10.1007/s11154-017-9424-1.
  16. Madan J., Sindhu S., Rose M. K. Changes in plasma biochemical parameters and hormonesduring transition period in Beetal goats carrying single and twin fetus. 2020. Vol. 13. No 6. P. 1025–1029.DOI:10.14202/vetworld.2020.1025–1029.
  17. Influence of altitude on vitamin D and bonemetabolism of lactating sheep and goats / M. Kohleret al. Journal of Animal Science. 2013. Vol. 91. No 11.P. 5259–5268. DOI:10.2527/jas. 2013-6702.
  18. Nemeth M. V., Wilkens M. R., Liesegang A.Vitamin D status in growing dairy goats and sheep: Influence of ultraviolet B radiation on bone metabolismand calcium homeostasis. Journal of Dairy Science.2017. Vol. 100. No 10. P. 8072–8086. DOI:10.3168/jds.2017-13061.
  19. Vitamin D and cardiovascular disease risk. Aliterature overview / F. Cortese et al. Molecular Biology Reports. 2022. DOI:10.1007/s11033-022-07373-6.
  20. Walters M. R. Newly Identified Actions of theVitamin D Endocrine System. Endocrine Reviews.1992. Vol. 13. No 4. P. 719–764. DOI:10.1210/edrv-13-4-719.
  21. Evaluation, Treatment, and Prevention of Vitamin D Deficiency: an Endocrine Society ClinicalPractice Guideline / M. F. Holick et al. The Journalof Clinical Endocrinology & Metabolism. 2011. Vol.96. No 7. P. 1911–1930. DOI:10.1210/jc.2011-0385.
  22. Al Mheid I., Quyyumi A. A. Vitamin D andCardiovascular Disease. Journal of the American College of Cardiology. 2017. Vol. 70. No 1. P. 89–100.DOI:10.1016/j.jacc.2017.05.031.
  23. Dietary Reference Intakes for Calcium andVitamin D / Committee to Review Dietary ReferenceIntakes for Vitamin D and Calcium/ Del Valle et al. National Academies Press. 2011. URL:ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK56070/pdf/Bookshelf_NBK56070.pdf.
  24. Evaluation Of Antioxidant and Anti-Inflammatory Effects Of 1,25 Dihydroxycholecalciferol Formulation- An Invitro Study / Sagar S et al. Journal of Population Therapeutics and Clinical Pharmacology. 2023.Vol. 30. No 16. DOI:10.47750/jptcp.2023.30.10. 029.
  25. Gardner D. G., Chen S., Glenn D. J. Vitamin Dand the heart. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology.2013. Vol. 305. No 9. P. 969–977. DOI:10.1152/ajpregu.00322.2013.
  26. Kovács S., Wilkens M. R., Liesegang A. Influence of UVB exposure on the vitamin D status andcalcium homoeostasis of growing sheep and goats.Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition.2015. Vol. 99. P. 1–12. DOI:10.1111/jpn.12311.
  27. Dittmer K. E., Thompson K. G. Vitamin DMetabolism and Rickets in Domestic Animals. Veterinary Pathology. 2010. Vol. 48. No 2. P. 389–407.DOI:10.1177/0300985810375240.
  28. Zhu J., DeLuca H. F. Vitamin D 25-hydroxylase – Four decades of searching, are we there yet?.Archives of Biochemistry and Biophysics. 2012. Vol.523. No 1. P. 30–36. DOI:10.1016/j.abb. 2012.01.013.
  29. Washabau R. J., Day M. J. Canine and felinegastroenterology. Elsevier Health Sciences. ISBN143770302X, 9781437703023. 2012.
  30. Sirajudeen S., Shah I., Al. Menhali. A narrative role of vitamin D and its receptor: with currentevidence on the gastric tissues. International journalof molecular sciences. 2019. Vol. 20 (15). 3832 p.DOI:10.3390/ijms201538.
  31. Jovicic S., Ignjatovic S., Majkic-Singh N.Biochemistry and metabolism of vitamin D / Biohemija i metabolizam vitamina D. Journal of medicalbiochemistry. 2012. Vol. 31 (4). 309 p. DOI:10.2478/v10011-012-0028-8.
  32. Okano T. The role of the liver in vitamin Dmetabolism. Clinical calcium. 2015. Vol. 25 (11).P. 1613–1618. URL:clica151116131618. PMID:26503864.
  33. Barragan M., Good M., Kolls J.K. Regulation ofDendritic Cell Function by Vitamin D. Nutrients. 2015.Vol. 7 (9). P. 8127–8151. DOI:10.3390/nu7095 383.
  34. CYP2R1 is a major, but not exclusive, contributor to 25-hydroxyvitamin D production in vivo /J. G. Zhu et al. Proceedings of the National Academyof Sciences. 2013. Vol. 110. No 39. P. 15650–15655.DOI:10.1073/pnas.1315006110.
  35. Bikle D. D. Vitamin D Metabolism, Mechanism of Action, and Clinical Applications. Chemistry and Biology. 2014. Vol. 21. No 3. P. 319–329.DOI:10.1016/j.chembiol.2013.12.016.
  36. Grienberger C., Konnerth A. Imaging Calciumin Neurons. Neuron. 2012. Vol. 73. No 5. P. 862–885.DOI:10.1016/j.neuron.2012.02.011.
  37. Єфремов Д.В., Гноєвий І.В. Метаболізмпоживних речовин в організмі вівцематок привикористанні у їх годівлі нових преміксів. Наук.-техн. бюл. ІТ НААН України. 2010. № 102. С. 270–275. URL:animal.kharkov.ua/archiv/ntb/NTB102.pdf.
  38. Tinker A., Williams A. J. Measuring the lengthof the pore of the sheep cardiac sarcoplasmic reticulumcalcium-release channel using related trimethylammonium ions as molecular calipers. Biophysical Journal. 1995. Vol. 68. No 1. P. 111–120. DOI:10.1016/S0006-3495(95)80165-7.
  39. Takagi H., Block E. Effects of Various Dietary Cation-Anion Balances on Response to Experimentally Induced Hypocalcemia in Sheep. Journal ofDairy Science. 1991. Vol. 74. No 12. P. 4215–4224.DOI:10.3168/jds.S0022-0302(91)78617-7.
  40. Villalba J. J., Provenza F. D., Hall J. O. Learnedappetites for calcium, phosphorus, and sodium in sheep1, 2. Journal of Animal Science. 2008. Vol. 86. No 3.P. 738–747. DOI:10.2527/jas. 2007-0189.
  41. Гоцуляк М.М., Сахнюк В.В. Деякі теоретичні і практичні аспекти D-вітамінного та кальцієво-фосфорного метаболізму за промисловогоутримання кіз: матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти «Молодь – аграрній науці і виробництві» (14квітня 2023 року). Біла Церква, 2023. С.199–200.URL:science.btsau.edu.ua/sites/default/files/tezy/tezy_stud_vet_%2014.04.23.pdf
  42. Dietary phosphorus restriction affects bonemetabolism, vitamin D metabolism and rumen fermentation traits in sheep / O. M. Köhler et al. Journalof Animal Physiology and Animal Nutrition. 2020.DOI:10.1111/jpn.13449.
  43. Wilkens M. R., Muscher-Banse A. S. Review:Regulation of gastrointestinal and renal transport ofcalcium and phosphorus in ruminants. Animal. 2020.Vol. 14. P. 29–43. DOI:10.1017/ S1751731119003197.
  44. Keung L., Perwad F. Vitamin D and kidney disease. Bone Reports. 2018. Vol. 9. P. 93–100.DOI:10.1016/j.bonr.2018.07.002.
  45. Kumar R., Thompson J. R. The regulation ofparathyroid hormone secretion and synthesis. Journalof the American Society of Nephrology. 2011. Vol. 22.No 2. P. 216–224. DOI:10.1681/ASN.20100 20186.
  46. Renal mechanisms of calcium homeostasis in sheep and goats1 / G. Herm et al. Journal ofAnimal Science. 2015. Vol. 93. No 4. P. 1608–1621.DOI:10.2527/jas.2014-8450.
  47. Внутрішні хвороби тварин / В.І. Левченкота ін.; за ред. В.І. Левченка. Біла Церква, 2015.Ч. 2. 610 с.
  48. Parathyroid Hormone Receptor Signaling Induces Bone Resorption in the Adult Skeleton by Directly Regulating the RANKL Gene in Osteocytes /A. N. Ben-awadh et al. Endocrinology. 2014. Vol. 155.No 8. P. 2797–2809. DOI:10.1210/en.2014-1046.
  49. Taylor M. S. Calcium and Phosphorus Metabolism in Jersey and Holstein Cows During EarlyLactation: dissertation. 2007. URL:http://hdl.handle.net/10919/29118.
  50. Effectiveness of the use of complex biologicaland mineral compounds in alimentary osteodystrophy of lactating cows / A. Savinkov et al. BIO Webof Conferences. 2020. Vol. 17. 00141. DOI:10.1051/bioconf/20201700141.
  51. Маслак Ю.В. Аліментарна остеодистрофіякіз: патогенез, діагностика і лікування: автореф.дис. … канд. вет. наук: 16.00.01. Біла Церква, 2011.
  52. Vitamin D status predicts reproductive fitnessin a wild sheep population / I. Handel et al. ScientificReports. 2016. Vol. 6. No 1. DOI:10.1038/srep18986.
  53. Investigation of relationship between vitaminD status and reproductive fitness in Scottish hill sheep/ P. Zhou et al. Scientific Reports. 2019. Vol. 9. No 1.DOI:10.1038/s41598-018-37843-6.
  54. Safety evaluation of dietary levels of 25-hydroxyvitamin D 3 in growing calves / P. Celi et al.Food and Chemical Toxicology. 2018. Vol. 111.P. 641–649. DOI:10.1016/j.fct.2017.11.053.
  55. Rickets in sheep flocks in northern England /R. Mearns et al. Veterinary Record. 2008. Vol. 162. No3. P. 98–99. DOI:10.1136/vr.162.3.98.
  56. Hurst E. A., Homer N. Z., Mellanby R. J.Vitamin D Metabolism and Profiling in VeterinarySpecies. Metabolites. 2020. Vol. 10. No 9. P. 371.DOI:10.3390/metabo10090371.
  57. Nutritional fibrous osteodystrophy in goats/ P. M. Bandarra et al. Pesquisa Veterinária Brasileira. 2011. Vol. 31. No 10. P. 875–878. DOI:10.1590/S0100-736X2011001000007.
  58. Maslak Y., Mitrofanov O., Sobakar, A. Biochemical diagnostics of osteodystrophy of goats. Lucrări Științifice-Universitatea de Științe Agricole șiMedicină Veterinară, Seria Zootehnie. Vol. 69. P. 48–51.URL:uaiasi.ro/firaa/Pdf/Pdf_Vol_69/Y_Maslak.pdf.
  59. Van Saun R. J. Vitamin D – responsive ricketsin neonatal lambs. The Canadian Veterinary Journal.2004. Vol. 45. No 1. 841 p. PMID: 15532884.
  60. Metabolic disorders in poultry / A. Y. Melnyk et al. Scientific Messenger of LNU of VeterinaryMedicine and Biotechnologies. Veterinary Sciences.23 (103). P. 125–135. URL:nvlvet. com.ua/index.php/journal/article/view/4209/4304.
  61. Natural Cases of Rickets in Baraki Goat Kids/ M. S. Zaki et al. Life Science Journal. Vol. 9. No 1.P. 184–188. URL:lifesciencesite.com/lsj/life0901/026_7566life0901_184_188.pdf
  62. Sharma D. K., Sonawane G. G., Swarnkar C. P.Clinico-hemato-biochemical study of two commercial feed supplements for amelioration of rickets ingrowing male lambs. Comparative Clinical Pathology. 2017. Vol. 27. No 1. P. 231–238. DOI:10.1007/s00580-017-2582-4.
  63. An outbreak of rickets in Corriedale sheep:Evidence for a genetic aetiology / K. Thompson et al.New Zealand Veterinary Journal. 2007. Vol. 55. No3. P. 137–142. DOI:10.1080/ 00480169.2007.36757.
  64. Osteoporosis in goats associated with phosphorus and calcium deficiency / U. Braun et al. Veterinary Record. 2009. Vol. 164. No 7. P. 211–213.DOI:10.1136/vr.164.7.211.
ДолученняРозмір
PDF icon sakhniuk_2_2023.pdf502.55 КБ