CN101778636B - 25-羟基维生素d3提高哺乳动物中肌肉量的用途 - Google Patents

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Abstract

可以通过25-羟基维生素D3(25-OH D3)的出生前施用促进哺乳动物的肌生成。25-OH D3可以被施用给怀孕的母体，并且后代中的肌肉组织量相对于对照哺乳动物而言被提高。最适地，25-OH D3在出生后连续补充膳食。

Description

25-羟基维生素D3提高哺乳动物中肌肉量的用途
发明领域
本发明涉及通过施用25-羟基维生素D3在哺乳动物中提高肌肉量的方法。
发明背景
尽管已知用维生素D补充膳食有许多益处，特别是针对骨健康的益处，但是关于维生素D及其衍生物对其他身体系统的影响知之甚少。
在许多哺乳动物中，在动物的一般健康和良好状况(well being)及其经济和/或农业特征方面，肌肉量都是重要的特征。因此，提供不仅提高骨强度，而且提高肌肉量的机制会是有益的。
发明内容
根据本发明已发现，通过对哺乳动物出生前施用足量的25-羟基维生素D3能够增强肌形成。
如说明书和权利要求书中通篇所使用的，“25-OH D3”表示25-羟基维生素D3。
在哺乳动物中，肌纤维数量在出生前确定，并且在出生后整个生命中保持不变。存在初级和次级两种肌纤维。在肌纤维增生(细胞或纤维数量的增加)期间，初级成肌细胞首先发育，然后初级成肌细胞融合形成初级纤维。接着是在这些初级纤维表面上的长期的次级成肌细胞发育(次级纤维增生)。可以预期，尽管所有哺乳动物遵循这一普遍的发育规律，但是每种物种具有其自身的时间线。
例如在猪中，初级纤维增生在妊娠约第35天开始并持续至第60天。次级纤维增生在妊娠约第50天开始并持续至约第90天。本质上，骨骼肌纤维形成基本在妊娠第90天后完成。类似地，初级肌纤维在绵羊中于妊娠第32天出现，在牛中于妊娠第60天出现，在人中于妊娠第56天出现。次级肌纤维在绵羊、牛和人中分别于妊娠第38、90和90天开始形成。
猪的出生后骨骼肌生长通过肌纤维肥大(细胞大小增加)而发生，并且伴随着DNA含量的提高。终末分化的肌纤维不能进行有丝分裂，并且因此肌细胞核(myonuclei)不保留合成DNA的能力。卫星细胞(其为骨骼肌细胞中存在的生肌前体细胞)是有助于肌纤维生长的出生后DNA来源。DNA的增加通过卫星细胞的增殖和随后分化并与现存肌纤维融合而发生，导致肌细胞大小和核内含物的可观增加。
来自卫星细胞的细胞核与肌肉蛋白质增加(即肌肉生长)成比例并且是肌肉蛋白质增加的前提条件。卫星细胞在晚期胚胎发育期间执行它们特别的发育程序。位于基底层的卫星细胞能够增殖、分化和与现存纤维接合，从而彼此融合形成新的纤维。出生时，骨骼肌由约10％处于增殖中的卫星细胞组成，然而，它们随着生长周期的结束而快速减少。
哺乳动物中骨骼肌的发育在早期胚胎阶段开始，并在它们的整个生命中继续。来自周围组织的信号分子导致胚胎中开始骨骼肌生成，所述信号分子决定生肌细胞的命运。肌肉调节因子(MRF)基因家族(包括Myf5、MyoD、成肌蛋白和MRF4)在骨骼肌细胞中特异表达，在调节骨骼肌发育和生长中起重要作用。MyoD和Myf5决定胚胎发生期间前体细胞到生肌细胞的命运和成肌细胞的形成。成肌蛋白和MRF4涉及成肌细胞成为肌管的终末分化。
卫星细胞首先显示朝向胚胎发生的结束，并且发挥出生后肌肉生长、骨骼肌修复和维持所需的生肌细胞初级来源的作用。它们通常静止地位于终末分化的成熟骨骼肌纤维的肌膜和基底膜之间。应答例如出生后肌肉生长(肌肉肥大)和肌肉创伤等刺激时，卫星细胞变得活化、增殖和分化。肌肉调节因子和生长因子(GF)均参与卫星细胞的所述活化、增殖和分化。生长因子包括成纤维细胞生长因子(FGF)、胰岛素样生长因子、转化生长因子(TGF)超家族成员(肌抑制素和TGF-□1)和肝细胞生长因子(HGF)。
尽管不希望受任何理论束缚，但是似乎25-羟基维生素D3的膳食补充启始了“维生素D-级联放大富集”，允许维生素D通过基因组机制(通过核转录因子——维生素D受体)和/或非基因组信号转导通路发挥作用，从而直接和间接地调节在出生前增强肌肉增生和出生后增强肌肉肥大的生肌调节蛋白质(MRF)和生长因子(GF)。通过MRF和GF作用的25-羟基维生素D3可在出生前影响下述决定步骤，所述决定步骤用于将处于增殖中的身体细胞发育为成肌细胞前体细胞的特异性生肌谱系(胚胎成肌细胞、胎儿成肌细胞和尤其是卫星细胞)，和成为“维生素D记忆”成肌细胞。维生素D记忆成肌细胞被25-羟基维生素D3“接通”，以扩大其在出生后肌肉生长期间的增殖、分化和与现存肌纤维的融合。
因此，本发明的一个方面是在哺乳动物中促进肌形成的方法，包括在肌肉纤维增生周期中对哺乳动物出生前施用有效量的25-羟基维生素D3。在本发明的优选的实施方案中，出生前施用25-羟基D3的方法是通过口服施用给哺乳动物的怀孕母体，例如通过将25-OH D3掺入母体的饲料中。发现这一类型的施用能够影响胚胎哺乳动物中的肌肉量。本发明的另一方面是25-OH D3提高胚胎哺乳动物中肌肉纤维增生的用途。
本发明的哺乳动物可以是任何物种。优选的根据本发明的哺乳动物是人、猪、牛、马、狗、猫、兔、山羊和绵羊。优选地，哺乳动物是猪。
对怀孕的猪而言，剂量范围可以为每kg猪饲料膳食从约10μg到约100μg，优选地为每kg饲料膳食从约50到约80μg 25-OH D3。对其他哺乳动物而言，用量是类似的，并且可以以每天给予的饲料量为基础。为了获得最佳的结果，25-OH D3补充可以是含有已知对生物有益的足量营养物的膳食的一部分。例如在猪中，B-族维生素是必要的，并且因此常规地被提供，以确保所有其他营养物如水、碳水化合物、蛋白质、脂肪、其他维生素和矿物质被有效地用于产生功能和维持。
在肌生成周期中，哺乳动物优选地接受25-羟基维生素D3的出生前给药。根据本发明还发现，如果对出生前已与25-OH D3接触的动物随后饲喂也含有25-羟基维生素D3补充的膳食，则与饲喂25-OH D3膳食但是未接受出生前25-羟基维生素D3给药的类似动物相比，其肌肉量被提高。因此，在本发明的尤其优选的实施方案中，哺乳动物(优选地为猪)既接受25-OH D3的出生前补充物(通过饲喂给母体)，又在其生命(断奶后)中持续饲喂用25-OH D3补充的膳食。
提供了以下的非限制性实施例以更好地定义本发明。
实施例
实施例1
猪生长表现
A研究。在所有的研究中使用两个处理组。对照组含有用不补充25-OH D3的定量口粮(ration)饲喂的第1胎到第5胎猪(母猪及后代)。该试验组由下述第1胎到第5胎猪组成，所述猪用补充有50mcg 25-OH D3/kg膳食的定量口粮饲喂，并且由从6月龄起用补充有25-OH D3的定量口粮饲喂的母猪分娩。A研究对第1胎到第3胎猪而言仅涵盖开食期乳猪(pre-starter)到育肥猪(finisher)阶段(41-150天龄)，但是对第4胎和第5胎猪而言，其涵盖哺乳期乳猪(booster)到育肥猪阶段(7-150天龄)。
B研究。在该研究中也使用两个处理组。猪随机选自相同农场中用不含25-OH补充物的定量口粮饲喂的混合胎次的母猪。对照组用不含25-OHD3的定量口粮饲喂，而试验组用补充25-OH D3(50mcg 25-OH D3/kg膳食)的定量口粮饲喂。B研究涵盖开食期乳猪到育肥猪阶段(41-150天龄)。
猪和重复实验的数量：每个处理有8-11个重复实验，每个重复实验4只猪。
猪的随机化和分配：根据猪的大小和性别将其分组并随机分配给每个处理。两个处理的雄性重复实验次数是相等的。
定量口粮：所有研究中涉及的定量口粮是用于母猪的妊娠和哺乳定量口粮。哺乳期乳猪(booster)、开食期乳猪(pre-starter)、小猪(starter)、中猪(grower)和育肥猪(finisher)定量口粮被给予后代。
饲喂：用干饲料不限量饲喂实验动物。在哺乳期乳猪(suckling)7天龄时开始对其进行饲喂。将饲料置于为猪仔设计的直线型料槽中。数天中仅给予猪小量饲料，但是它们进食时加料器中总是有需要的量。准确称重和记录饲料量。使用直线型加料器将开食期乳猪饲喂30天，同时将其限制在装有板条并且抬高的养育围栏(nursery pen)内。使用混凝土直线型加料器将中猪-育肥猪猪饲喂80天，同时将其限制在具有水泥地面的围栏中。对猪饲喂与其年龄对应的以下定量口粮。
定量口粮类型      年龄(天)
哺乳期乳猪        7-40
开食期乳猪        41-70
小猪              71-100
中猪              101-130
育肥猪            131-150
其他管理实践：在进行这些研究的农场中，对所有实验动物进行农场的标准操作步骤。
数据收集：收集以下数据：
1.7天龄猪仔的重量
2.28天龄猪仔的重量
3.41、70、100、130和150天龄猪的重量
4.以下周期中的饲料消耗：
a)哺乳期乳猪周期(7-28天龄；29-40天龄)
b)开食期乳猪周期(41-70天龄)
c)小猪周期(71-100天龄)
d)中猪周期(101-130天龄)
e)育肥猪周期(131-150天龄)
结果：
在各胎次中，对由25-OH D3饲喂母猪断奶的猪饲喂50μg 25-OHD3/kg膳食，并且对由对照母猪断奶的猪饲喂对照膳食(不含25-OHD3)。下表1-5展示了对第1到第5胎而言，开食期乳猪到育肥猪的生长表现。在三个胎次间一致的是，与饲喂对照膳食的猪相比，饲喂25-OHD3的猪体重增加更快(3.9kg的Δ均值)，并且更有效地将饲料转化为体重增加(7个点的Δ均值)。
表1
25-OH D3对饲喂25-OH D3的母猪分娩的第1胎41到150天龄猪(开食期乳猪到育肥猪)的生长表现的影响。
Figure GPA00001020877700061
表2
25-OH D3对饲喂25-OH D3的母猪分娩的第2胎41到150天龄猪(开食期乳猪到育肥猪)的生长表现的影响。
Figure GPA00001020877700062
表3
25-OH D3对饲喂25-OH D3的母猪分娩的第3胎41到150天龄猪(开食期乳猪到育肥猪)的生长表现的影响。
表4
25-OH D3对饲喂25-OH D3的母猪分娩的第4胎41到150天龄猪(开食期乳猪到育肥猪)的生长表现的影响。
Figure GPA00001020877700071
表5
25-OH D3对饲喂25-OH D3的母猪分娩的第5胎41到150天龄猪(开食期乳猪到育肥猪)的生长表现的影响。
实施例2
在该研究中，使用的猪由未饲喂25-OH D3的母猪断奶。观察到这些猪以与未饲喂25-OH D3的猪相似的速率增加体重，但是前者比后者更有效地将饲料转化为体重增加，如下表6中所示。
表6
25-OH D3对未饲喂25-OH D3的母猪分娩的混合胎次41到150天龄开食期乳猪到育肥猪的生长表现的影响。
Figure GPA00001020877700081
观察到由饲喂25-OH D3的母猪断奶、但是未饲喂25-OH D3的猪比饲喂25-OH D3的猪更慢地增加体重(数据来自农场记录，n＝23只猪；体重平均＝80.90kg)；见表1。它们还以与(表1的)对照猪和(表6的)由未饲喂25-OH D3的母猪断奶的猪相似的重量来增加体重。

Claims (8)

1.促进哺乳动物中肌生成的方法，包括在肌纤维增生周期中对所述哺乳动物出生前施用足量的25-羟基维生素D3，其中所述哺乳动物是猪。
2.根据权利要求1的方法，其中所述出生前施用方法包括对怀孕的母体施用。
3.根据权利要求2的方法，其中施用给怀孕母猪的25-羟基维生素D3的量为每kg饲料从约10μg到约100μg。
4.根据权利要求3的方法，其中所述量为每kg饲料从约50μg到约80μg。
5.根据权利要求3的方法，其中从6个月龄开始对所述母猪饲喂25-羟基维生素D3。
6.在生长中的哺乳动物中提高肌肉量的方法，包括在肌纤维增生周期中对所述哺乳动物出生前施用足量的25-羟基维生素D3，其中所述哺乳动物是猪。
7.根据权利要求1的方法，其中所述哺乳动物既在肌纤维增生周期中接受25-OH D3的出生前补充，又接受25-OH D3的出生后补充。
8.根据权利要求7的方法，其中在断奶后对所述动物继续饲喂25-OHD3出生后补充物。
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