Jakie jest biologiczne działanie witaminy A i beta– karotenów?
Z 1 mg ß-karotenu u przeżuwaczy powstaje około 400 j.m. witaminy A. Witamina ta transportowana jest z krwią i limfą w formie lipoprotein do narządów miąższowych, głównie wątroby.
Działanie biologiczne witaminy A i β – karotenów przejawia się w wielu zasadniczych funkcjach organizmu.
- wzmaga odporność zwierząt i obniża podatność na infekcje
- jest istotnym czynnikiem prawidłowego rozwoju układu kostnego (wpływa na rozwój komórek kostnych – osteoblastów)
- jest niezbędna do budowy i regeneracji nabłonków komórkowych – pełni ważną rolę w syntezie mukopolisacharydów
- obniża się wydzielnicza zdolność gruczołów łzowych (kseroftalmia), następuje rozmiękczenie i martwica rogówki oka (keratomalacja) oraz nabłonków przewodu pokarmowego, narządów rodnych, dróg oddechowych i moczowych
- wpływa znacząco na odbudowę pęcherzyków mlecznych gruczołu mlekowego, zarówno podczas zasuszenia, jak i laktacji
- bierze udział w syntezie uaktywnienia hormonów steroidowych:
- hormony płciowe,
- w procesie plemnikotwórczym
- w wytwarzaniu ciałka żółtego oraz wstępnym produkowaniu progesteronu chroniącego początkowy rozwój zarodka
- redukuje liczbę cyst na jajnikach i wczesne zamieranie zarodkó
- glikokortykoidów kory nadnercza
- wykazuje działanie antyrakowe
- ma wpływ na funkcje żwacza. Wzrasta liczba bakterii i strawność celulozy. Beta-karoten wykazuje pozytywną rolę jako antyoksydant w treści żwacza
- wpływa efektywnie na wydajność mleka, zwłaszcza na początku laktacji, z wyjątkiem białka.
U wszystkich zwierząt występują substancje światłoczułe zawierające witaminę A. Fotoreceptorami są odpowiednio dostosowane komórki nerwowe pręciki i czopki. Pręciki cechuje niski próg pobudliwości. Służą one do odróżnienia barwy białej, czarnej i szarej natomiast czopki służą do odróżniania kolorów.
Pręciki i czopki zawierają substancje światłoczułe, które pod wpływem światła ulęgają przekształceniu, powodując wyzwolenia impulsów we włóknach wzrokowych. Substancje światłoczułe są kompleksami białka opsyny oraz retinolu i noszą nazwę rodopsyny.
Pod wpływem światła , jak wynika z ryciny 1, rodopsyna zmienia zabarwienie (blednie). Następują zmiany w konfiguracji cis-retinalu i odłączenie od białka – opsyny. Energia świetlna powoduje izomerację retinalu z formy cis w formę trans, która ma zdolność ponownego łączenia z opsyną. Pod wpływem dehydrogenazy alkoholowej i udziale zredukowanego NAD następuje przekształcenie trans – retinalu w formę alkoholową trans - retinol, a następnie w formę cis – retinol. Ten ostatni związek przy pomocy oksydazy przekształca się w cis - retinal , który łączy się z opsyną tworząc ponownie rodopsynę.
Duża ilość witaminy A i β–karotenu trafia do siary i mleka. Stosowane obecnie systemy żywienia i sposoby konserwacji pasz sprawiają, że krowy często otrzymują zbyt małe ilości β – karotenu. Nie pozwala im na to pełne pokrycie zapotrzebowania i na ewentualne zgromadzenie rezerw.
Beta-karoten pełni istotne działanie immunostymulacyjne, czyli zwiększające działanie układu odpornościowego. Wiąże się to głównie ze zwiększeniem ilości i aktywności limfocytów oraz monocytów w bezpośredniej reakcji immunologicznej, w przypadku chorób i infekcji. Podawanie ß-karotenu w okresie zasuszania powoduje wzrost zdolności fagocytarnej neutrofilii oraz produkcji peroksydazy podczas wycielenia. Istotne jest również działanie antyoksydacyjne tej prowitaminy, szczególnie w okresie okołoporodowym oraz przy podwyższonym metabolizmie krów. Wolne rodniki uszkadzają struktury białek, aminokwasów, DNA oraz tłuszczy. Beta-karoten uznawany jest za jeden z najaktywniejszych antyoksydantów.
Źródła beta-karotenu
Duże ilości dobrej zielonki powodują, że część tej witaminy odkłada się w organizmie, stanowiąc rezerwę nawet przez okres 3 miesięcy. Szczególnie dużo ß-karotenu zawiera marchew, świeże trawy i rośliny strączkowe. Lecznicze działanie tego związku znane jest od dawna. Należy do składników rozpuszczalnych w tłuszczach i dlatego wykorzystanie z zielonek wspomaga relatywnie większa koncentracja tłuszczu w zielonkach niż w kiszonkach i sianie.
Ilość β-karotenu w mleku zależy od jego zawartości w skarmianych paszach i krwi krów. W okresie przejściowym (3 tygodnie przed wycieleniem) witamina ta zaczyna gromadzić się w siarze, co skutkuje spadkiem koncentracji w surowicy krwi, jednakże przed porodem poziom wit. A i β-karotenu w krwi zwierząt ponownie wzrasta. Jak wykazały niektóre badania siara zawiera wielokrotnie więcej β-karotenu niż mleko, szczególnie u krów wysokowydajnych. Jest to związane z zawartością tłuszczu, bowiem istnieje dodatnia korelacja między tymi składnikami mleka (im więcej tłuszczu w mleku, tym więcej β-karotenów). Wykazano ponadto, że podanie w okresie zasuszenia dużych ilości wit. A nie wpłynęło na wyższą koncentrację w surowicy krwi laktoferyny i immunoglobulin, natomiast niższy był poziom energii i późniejszą wydajność mleczną.
Wykazano również, że krowy w przypadku zespołu stłuszczenia wątrobowego oraz ketozy, co objawia się wysokim poziomem tłuszczu w mleku, wykazywały znacznie niższą koncentrację β-karotenu w surowicy krwi. Należy dodać, że w surowicy krwi krów mlecznych nie powinno być mniej ß-karotenu niż 1000 μg/l, a najlepiej gdy jest ponad 2000 μg/l. Przyczyną zwiększonego wykorzystania ß-karotenu przez organizm krowy może być nadmiar potasu i azotanów w dawce pokarmowej, a także obecność mikotoksyn.
Największa dostępność β-karotenu dla krów występuje w okresie wiosenno-letnim, gdy zwierzęta korzystają z świeżych zielonek. Znacznie mniej tej witaminy występuje w paszach w okresie zimowym, ponieważ rozkłada się ona pod wpływem działania promieni słonecznych (straty nawet do 95%). Szczególnie mało β-karotenu znajduje się w kiszonce z kukurydzy. Przy wydajności krów powyżej 30 kg mleka, gdy paszą podstawową jest kiszonka z kukurydzy należy liczyć się z niedoborem tej witaminy. Dobrym uzupełnieniem β-karotenu (oraz białka trudniej rozkładającego się w żwaczu) jest marchew oraz granulowany susz z lucerny. Pozytywne efekty stosowania ß-karotenu obserwuje się przy dawkowaniu 250-500 mg/szt./dzień.
Kiedy suplementować krowom beta-karoten?
Stosowanie dodatku ß-karotenu zaleca się gdy:
- dominuje kiszonka z kukurydzy
- w dawce jest dużo paszy treściwej
- paszę objętościowe są niskiej wartości
- obniżona jest odporność stada, na co wskazuje wysoki poziom komórek somatycznych i częste przypadki zatrzymania łożyska.
Witamina A wykazuje współdziałanie z witaminą E, czynnikami przeciwutleniającymi i hormonami przedniego płata przysadki mózgowej. Antagonistycznie na witaminę A działają hormony tarczycy i przytarczyc oraz witamina D, potas , azotany i mikotoksyny. Z kolei wykorzystanie β-karotenów zależy od podstawowego składu dawki pokarmowej, warunków w żwaczu, okresu fizjologicznego krowy i wielkości produkcji mlecznej.
Hipowitaminoza A u krów mlecznych objawia się :
- brakiem poprawnej regeneracji nabłonka. Dochodzi do wysychania skóry i jej rogowacenia. Okrywa włosowa traci połysk, staje się matowa i następuje wypadanie włosa. Błony śluzowe żołądka i jelit stają się przenikliwe dla drobnoustrojów, co prowadzi do nieżytów
- zwiększoną podatnością na infekcje, szczególnie gruczołu mlekowego
- osłabieniem zdolności laktacyjnych
- zaburzeniami w rozrodzie:
* zmniejszeniem wskaźnika zapładnialności
* poronieniami
* zatrzymaniem łożyska - niższą masą urodzeniową cieląt (słabsze, ślepe, niekiedy martwe
- wadliwym formowaniem płodów, zniekształceniem kończyn, wadami zasklepienia podniebienia
- zaburzeniami funkcji widzenia.
Jak beta-karoten wpływa na zdrowie krów?
Podawanie β – karotenu poprawia wskaźniki rozrodu:
- zwiększenie wskaźnika płodności
- skrócenie okresu międzyciążowego
- poprawa wskaźnika skuteczności pierwszego unasieniania
- zmniejszenie częstotliwości występowania cyst jajnikowych
- obniżenie częstotliwości wczesnych poronień.
Krowy zasuszone powinny pobierać dziennie około 100-200 mg β – karotenu w zasuszeniu oraz 200-300 mg przy produkcji mleka 20 kg. Przy wyższej wydajności nawet 600 mg. Z kolei zapotrzebowanie na wit. A wynosi 4000 j.m/kg s.m. dawki, tj. dziennie 75 000-100 000 j.m./sztukę
Podanie krowom β – karotenu przed wystąpieniem rui wzmacnia jej objawy i poprawia skuteczność krycia. Jest on odpowiedzialny za produkcję hormonu ciążowego progesteronu, co poprawia proces zagnieżdżenia się zarodka w błonie śluzowej macicy.
Przy zawartości witaminy A w mleku wynoszącej 1500 IU/l i wydajności mleka 30 kg/dzień oraz zapotrzebowaniu bytowemu na wit. A 40 000 JE/dzień, zapotrzebowanie dzienne na witaminę wynosi około 85000 IU. Przy rezerwie wątrobowej wit. A wynoszącej 300 IU/g wątroby, krowa powinna produkować mleko przez 30 dni. Stopień uwalniania się retinolu z wątroby zależy od zapotrzebowania preferencyjnego. Homeostazę w zakresie podaży wit. A z wątroby gwarantuje cykl zdrowotny retinolu w warunkach niedoboru, co realizowane jest przez nerki. Przy niskich stężeniach wit. A w wątrobie należy się liczyć z objawami deficytu.
Niezmiernie ważny jest wpływ wit. A na czynność komórek nabłonkowych skóry i błon śluzowych. Jej niedobór prowadzi do wysychania skóry, zwyrodnienia i zrogowacenia. Pokrywa włosowa traci połysk, staje się matowa i następuje wypadanie włosów. Błony śluzowe stają się otwarte dla drobnoustrojów środowiskowych, co w konsekwencji można prowadzić do nieżytów i zapaleń.
Badania wykonane w ostatnich latach wykazały, że retinoidy oraz β- karoten przejawiają działanie ochronne wobec mutagenów oraz kancerogenów. Działanie antymutagenne polega na tym, że w komórkach organizmu wit. A może konkurować z mutagennymi epoksydami w reakcjach z DNA. Z kolei działanie antykancerogenne (antyrakotwórcze) występuje w fazie jej inicjacji i rozwoju choroby.
Wykazano ponadto, że wysokie stężenie ß-karotenu występuje w ciałkach żółtych. Przypuszczalnie gromadzą się tam zapasy tego związku, aby w okresach wysokiego zapotrzebowania na wit. A organizm mógł z nich korzystać. Wysokie dawki wit. A dla cieląt (częste przypadki w preparatach mlekozastępczych) pogarszały status pokrycia zapotrzebowania na witaminę E i negatywnie wpływały na funkcje limfocytów, oraz pogorszenie funkcjonowania systemu odpornościowego.
Wysokie dawki wit. A dla cieląt (częste przypadki w preparatach mlekozastępczych) pogarszały status pokrycia zapotrzebowania na witaminę E i negatywnie wpływały na funkcję limfocytów oraz pogorszenie funkcjonowania systemu odpornościowego.
Dobrym rozwiązaniem wydaje się suplementacja ß-karotenu w formie otoczkowanej tłuszczem utwardzonym w postaci triacylogicerydów. Stworzona kompozycja witamin z grupy B oraz kwasów tłuszczowych Omega-3, z dodatkami ß-karotenu w znacznym stopniu poprawia stan zdrowia krów, jałowic i cieląt oraz działa korzystnie na wskaźniki rozrodu (VITAMIN-B-POWER).Prof. dr hab. Adam Traczykowski
