Metabolismo de la vitamina D en vacas lecheras

Se sabe que la vitamina D:

• Mejora la absorción intestinal del calcio y fósforo
• Estimula la diferenciación de los osteoclastos y la reabsorción del calcio del hueso y, por lo tanto, promueve la mineralización de la matriz ósea.

En los humanos…

La deficiencia de vitamina D también se asocia con el desarrollo de enfermedades cardiovasculares, varios tipos de cáncer y trastornos autoinmunes, como diabetes mellitus tipo 1, esclerosis múltiple y enfermedad inflamatoria intestinal.

En la especie humana, la vitamina D se sintetiza principalmente en la piel después de la exposición a los rayos UVB, mientras que solo una parte se deriva de fuentes dietéticas, al contrario de lo que sucede en los animales y especialmente en los que tienen una gran producción.

En la nutrición de los humanos la vitamina D puede provenir de tres fuentes potenciales:

• Nutricional directamente de las materias primas (Cuadro 1)
• La producción endógena dependiente de UVB
• Los suplementos vitamínicos.

Modificado de: Schmid, A. and Walther, B. Adv. Nutr. 4: 453–462, 2013; doi:10.3945/ an.113.003780

Durante la última década, ha cambiado la perspectiva de cómo la vitamina D influye en la salud, a partir del hallazgo de que el receptor de la vitamina D (VDR) y la enzima activadora de la vitamina D 1-α-hidroxilasa (CYP27B1), se expresan en muchos tipos de células que no participan en el metabolismo óseo y mineral, como el intestino, el páncreas, la próstata y las células del sistema inmunitario. Esto convierte el impacto importante de la vitamina D en un aspecto mucho más amplio de la salud, que el conocido previamente.

Especialmente en el campo de la inmunología…

Se ha propuesto que la síntesis extrarrenal del metabolito activo calcitriol — 1,25 (OH) 2D — por las células inmunes y los tejidos periféricos tiene propiedades inmunomoduladoras similares a las citocinas localmente activas. El receptor de vitamina D está presente en las células inmunes activadas y controla varias respuestas inmunes (Hewison, 2010).

En el ganado bovino, el 1,25 (OH) 2D3 aumenta fuertemente la producción de óxido nítrico y péptidos antimicrobianos de la β-defensina, moléculas que son tóxicas para las bacterias (Nelson et al., 2012).

También contribuye al rendimiento reproductivo y al desarrollo mamario del ganado (Kemmis et al., 2006; Panda et al., 2001; Ward et al., 1971).

La determinación de las necesidades de vitamina D debe considerar más que su contribución para mantener el metabolismo del calcio.

La concentración de 1,25 (OH) 2D3 en la sangre se controla en los riñones en respuesta a las necesidades de fosfato de calcio del cuerpo (Horst et al., 2005). El 1,25 (OH) 2D3 circulante, a su vez, actúa sobre tejidos diana como los huesos, los riñones y los intestinos para controlar el flujo de calcio.

Sin embargo, el metabolismo de la vitamina D está regulado de forma intracrina y paracrina (**) para muchas de las funciones no calcémicas de la vitamina D (Hewison, 2010).iderar más que su contribución para mantener el metabolismo del calcio.

Paracrina: la célula produce un mensajero que actúa sobre una célula vecina.

Por ejemplo, en el sistema inmunitario, el 1,25 (OH) 2D3 se produce en macrófagos activados y actúa en los macrófagos y las células circundantes para influir en la inmunidad (Hewison, 2010; Nelson et al., 2010b).

La regulación de la síntesis de 1,25 (OH) 2D3 en el sistema inmune es, en su mayor parte, independiente de la del sistema endocrino.

La dinámica del metabolismo de la vitamina D en cada sistema difiere, y como consecuencia, los requisitos de cada sistema para la vitamina D también pueden diferir.

En el ganado vacuno lechero…

En la nutrición del ganado lechero, el objetivo es suministrar al animal una cantidad de vitamina D3 que logre una concentración sérica de 25-hidroxicolecalciferol (25 (OH) D) para que realice sus múltiples procesos metabólicos.

El NRC 2001 recomienda 21.000 UI de vitamina D3/vaca y día para vacas Holstein lactantes. Sin embargo, la mayoría de las vacas en EE.UU. reciben de 1,5 a 2,5 veces esa cantidad y tienen concentraciones séricas de 25 (OH) D3 de entre 60 y 70 ng/ml.

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Según toda la evidencia disponible, ese rango es adecuado para mantener el equilibrio de calcio en el ganado lechero (Nelson, C.D. and Merriman K.E.; 2014), pero se plantean algunas preguntas…

¿Ese rango es suficiente para cubrir las necesidades en inmunidad y reproducción?

Especialmente en el período de transición y en los terneros jóvenes, las recomendaciones futuras deberán considerar esto.

Tipos de vitamina D

Existe dos formas de vitamina D:

• Vitamina D2 que deriva del ergosterol en las plantas
• Vitamina D3 que deriva del 7-deshidrocolesterol en los animales

El metabolismo ocurre a través de la misma vía metabólica, con excepción durante su paso a través del rumen y en el catabolismo de la cadena lateral (Horst et al., 1994).

La ruta metabólica de la vitamina D3 se muestra en la Figura 1. En su mayoría entra a través de la dieta, se hidroxila a 25-hidroxicolecalciferol (25 (OH) D) en el hígado mediante las enzimas del citocromo P450, también, las enzimas CYP2R1, CYP27A1 y CYP3A4 han demostrado actividad 25-hidroxilasa en mamíferos (Jones et al., 2014).

La conversión de vitamina D3 a 25 (OH) D3 no está estrictamente regulada; esto provoca que la mayoría de la vitamina D3 dietética o la sintetizada en la piel se convierte rápidamente en 25 (OH) D3, que es el metabolito más abundante en el plasma del ganado y es relativamente estable con el tiempo (Sommerfeldt et al., 1983).

En consecuencia, la concentración de 25 (OH) D3 en plasma es el marcador adecuado del estado de la vitamina D.

El metabolito 25 (OH) D3 sirve como precursor del biológicamente activo, 1,25-dihidroxicolecalciferol (1,25 (OH) 2D3), la conversión es catalizada por la 1α-hidroxilasa (1-OHase / CYP27B1), una enzima mitocondrial del citocromo P450 que está estrictamente regulada según las necesidades, la concentración de 1,25 (OH) 2D3 en sangre varía de 5 a 20 pg./ml en el suero del ganado, pero se eleva a >300 pg./ml durante la hipocalcemia grave (Horst et al., 1994).

Casi todos los metabolitos de la vitamina D en el suero están unidos por la proteína de “unión a la vitamina D” (DBP).

El DBP es miembro de la familia de las proteínas séricas de la albúmina y se produce en el hígado (Haddad, 1995).

Tiene múltiples funciones además de la unión a la vitamina D, incluida la unión a la actina, la activación de los macrófagos y el transporte de ácidos grasos (Speeckaert et al., 2006).

El DBP es muy abundante en suero y tiene una alta afinidad por los metabolitos de la vitamina D.

Como resultado, más del 99.9% de 25 (OH) D3 y el 99% de 1,25 (OH) 2D3 en suero están unidos por DBP (White y Cooke, 2000).

El DBP no se ha estudiado en bovinos, pero su concentración puede contribuir a las concentraciones de 25 (OH) D3 y 1,25 (OH) 2D3 en suero y afectar en gran medida la función del sistema de vitamina D.

Conclusiones

Los resultados de los estudios que investigan el papel de la señalización de vitamina D en el sistema inmune bovino indican que la señalización tiene implicaciones importantes con respecto a la función inmune y la resistencia a infecciones.

Los efectos inmunomoduladores de la vía de la vitamina D en el ganado bovino son relevantes para la salud humana, porque ofrece un modelo único para aumentar nuestra comprensión de los resultados sobre la salud, relacionados con la inmunidad en las personas y para determinar la vitamina D necesaria para una función inmune óptima igual que para el resto.

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