Essentiality of Vitamin D₃ and its Metabolites in Poultry Nutrition: A Review

Summary

Vitamin D (cholecalciferol) is one of the most important dietary factors responsible for normal growth, egg production, shell quality and reproduction in fowls. Unlike other vitamins, 7-dehydrocholesterol in the skin is converted to vitamin D₃ in the presence of ultra-violet radiation. In the modern poultry industry where the birds are raised mostly indoors, the essentiality of vitamin D is important for profitable egg and meat production.

Cholecalciferol undergoes two sequential hydroxylations; the first in the liver to form 25 hydroxyvitamin D₃, and the second in the kidney to form the active metabolite 1,25 dihydroxyvitamin D₃. The latter metabolite is a steroid hormone which plays a major role in bone mineral mobilization and active intestinal absorption of calcium and phosphorus, accommodating the increased calcium demands by maintaining calcium homeostasis through the vitamin D endocrine system in the laying hen.

Due to the continuing problems of poor egg shell quality in the poultry industry, scientists have been investigating the value of feeding vitamin D₃ and its metabolites. Most research supports the National Research Council's recommended laying hen requirement of 500 ICU of vitamin D₃/kg of diet. However, evidence suggests that the 25 hydroxyvitamin D₃ metabolite is 2.0 to 2.5 times more active than vitamin D₃ for normal egg production and shell quality. The most active 1, 25 dihydroxyvitamin D₃ metabolite has an antirachitic activity 10 times that of vitamin D₃. However, feeding laying hens 1, 25 dihydroxyvitamin D₃ as their sole source of vitamin D produced eggs that had a high incidence of embryonic mortality prior to hatching. Improvements in hatchability of these eggs were observed when several forms of vitamin D₃ were injected into the eggs. It appears that 1, 25(OH)₂ D₃ is not transferred or stored in the egg yolk or the vitelline membrane may be lacking specific receptors for 1,25 (OH)₂ D₃. Which of these possibilities is correct will undoubtedly become apparent with continued investigation.

Résumé

Lavitamine D (cholecalciferol) est l'un des facteurs nutritionnels les plus importants pour unecroissance, une ponte, une qualité des coquilles et une reproduction normale chez les volailles. Contrairement aux vitamines le 7-dé-hydrocholestérol dans la peau est converti en vitamine D3 en présence de radiations ultra violettes. Dans l'undustrie avicole moderne où les oiseaux sont élevés pour la plupart en confinement, le caractère essentiel de la vitamine D3 est important pour une production d'oeufs et de viande rentable.

Le cholecalciférol subit deux hydrozylations succéssives, la premiere dans le foie la 25 hydroxyvitamine D3, et la seconde dans le rein produit le métabolite actif 1,25 dihydroxyvitamine D3. Ce dernier métabolite est une hormone stéroide qui joue un rôle majeur dans la mobilisation des minéraux du squelette et dans l'absorption intestinale active du calcium et du phosphore, répondant à une demande accru de calcium par le maintein de l'himéostase calcique par le système endocrimien de la vitamine D chez la poule pondeuse.

A cause du problème toujours actuel de la qualité insuffisante des coquilles d'oeufs dans l'industrie avicole, les scientifiques ont recherché les avantages possibles d'un apport alimentaire de la vitamine D3 et de ses métabolites la majeure partie des recherches est en accord avec la recommandation du partie des recherches est en accord avec la recommandation du National Research Connail pour la pondeuse de 500ICU de vitamine D3 par Kg d'aliment. Cependant, les résultats suggèrent que la 25 hydroxyvitamine D3 est 2,0 à 2,5 fois plus active que la vitamine D3 pour donner une ponte et une qualité decoquille normale. Le métabolite le plus actif, la 1,25 de hydroxyvitamine D3, a une activité antirachtique qui est 10 fois celle de lavitamine D3. Cependant, l'apport alimentaire aux pondeuses de 1,25 dihydrovitamine D3 comme unique souce de vitamine D produit des oeufs à mortalité embryonnaire élevée en fin d'incubition. Des améliorations du taux d'éclosion ont été observés lorsque plusieurs formes de vitamine D3 étaient injectés dans les oeufs. Il apparait que la 1,25 (oH) D3 n'est pas transférée ou stockée dans le jaune d'oeuf ou que la membrane vitelline peut manquer de récepteurs spécifiques pour ce métabolite. De nouvelles recherches devront montrer laquelle de ces possibilités correspond à l'interprétation correcte.

Zusammenfassung

Vitamin D (Cholecalciferol) ist einer der wichtigsten Ernährungsfaktoren für normales Wachstum, Legeleistung, Schalenqualität und in der Reproduktion des Geflügels. Anders als andere Vitamine, wird 7-Dehydrocholesterol durch ultraviolette Strahlen in der Haut zu Vitamin D₃ umgewandelt. In der modernen Gerflügelwirtschaft mit ausschließlicher Unterbringung von Hühnern in Gebäuden, ist die Verfügbarkeit von Vitamin D Für eine profitable Eier-und Fleischerzeugung wichtig.

Cholecalciferol durchläuft zwei Hydroxylations-Prozesse; die erste in der Leber, um 25 Hydroxyvitamin D₃ (25 Vit. D₃) zu bilden und die zweite in der Niere, um den aktiven Metaboliten 1,25 Dihydroxyvitamin D₃ (1,25 Vit D₃) zu bilden. Letzteres ist ein Steroid-Hormon, das bei der Mineralstoffmobilisierung des Knochens und bei der aktiven Darmabsorption von Kalzium und Phosphor die hauptsächliche Rolle spielt und damit dem steigenden Kalziumbedarf und der Erhaltung eines Kalziumgeleichgewichts bei der Legehenne Rechnung trägt.

Wegen der anhaltenden Probleme durch schlechte Schaltnqualität in der Geflügelwirtschaft haben Wissenschaftler den Wert des Zusatzes von Vitamin D₃ und seinen Metaboliten zum Futter untersucht. Die meisten Untersuchungen unterstützen den empfohlenen Bedarf für Legehennen von 5001CU Vitamin D₃ je kg Futter. Es gibt jedoch einige Hinweise, daß der 25 Vit. D₃ Metabolit für normale Legeleistung und Schalenqualität 2–2,5 mal aktiver ist als Vitamin D₃. Der sehr aktive 1,25 Vit. D₃ Metabolit hat eine antirechitische Aktivität, die 10 mal höher istgals die von Vitamin D₃. Wenn allerdings an Legehennen nur 1,25 Vit. D₃ als Quelle für Vitamin D verabreicht wird, kommt es zu einer hohen Absterberate von befruchteten Eizellen während der Bebrütung. Eine Verbesserung der Schlupffähigkeit ließ sich erzielen, wenn verschiedene Formen von Vitamin D₃ in die Eier injiziert wurden. Es hat den Anschein daß 1,25 Vit. D₃ nicht in das Ei überführt oder im Eidotter gespeichert wird oder in der Vitellin Membran fehlen spezifische Rezeptoren für 1,25 Vit. D₃. Welche dieser Möglichkeiten zutrifft, wird zweifellos durch weitere Untersuchungen geklärt werden.