Витамин Д

Витамин Д представлен группой близких по строению стеролов, у человека обладающих свойством предупреждать и лечить рахит. Витамин Д₁ представляет смесь нескольких стеролов, витамин Д₂ или эргокальциферол, образуется при облучении дрожжей и хлеба, витамин Д₃ (холекальциферол) постоянно образуется в коже животных под воздействием ультрафиолета В (УФ-В). При приеме внутрь всасывание витамина Д происходит в дистальном отделе тонкого кишечника с участием желчных кислот. В крови большая его часть находится в связанном состоянии с гамма-глобулинами и альбуминами. Витамин Д депонируется главным образом в жировой ткани. Основные процессы его биотрансформации происходят в коже, печени и почках.

В коже наземных позвоночных холекальциферол образуется из холестерола под воздействием ультрафиолета В (285-315 нм) в результате фотохимической реакции. Вначале холестерол быстро конвертируется в 7-дегидрохолестерол, который затем под воздействием температуры изомеризуется, что у человека занимает несколько дней. Длительное облучение кожи человека ультрафиолетом вызывает превращение холестреола в инертные стероиды, такие как люмистерол и тахистерол вместо холекальциферола. Витамин Д₃ обнаружили в печени у всех наземных позвоночных, где он превращается в 25-гидроксихолекальциферол (кальцидиол, 25-(ОН)Д₃), основную форму витамина Д, циркулирующую в крови. Окончательное гидроксилирование происходит в почках с образованием биологически активной формы витамина Д – кальцитриола (1,25(ОН)₂Д₃).

У человека период полувыведения циркулирующего холекальциферола занимает не более 24 часов, в основном он переходит в кальцидиол - стабильную форму 25-(ОН)-Д₃, период полувыведения которой около 3-х недель. Уровень кальцидиола в крови диких ящериц, определяемый радиоиммунологическим методом, составляет порядка 150 – 400 нг/мл. У человека его оптимальное содержание в плазме значительно ниже – порядка 30 нг/мл. У гелеофильных ящериц при таком уровне витамина Д уже могут отмечаться симптомы гиповитаминоза. Уровень активного Д₃ в плазме очень жестко регулируется и зависит от таких факторов, как уровень ПТГ, фосфата, Са и доступности 25-гидроксихолекальциферола. У млекопитающих ПТГ стимулирует образование 1,25-(ОН)₂-Д₃, а кальцитонин – замедляет.

Гипокальциемия и гипофосфатемия повышают уровень 1,25-(ОН)₂-Д₃, а гиперфосфатемия и повышение концентрации самой активной формы уменьшают ее синтез. Гормоны роста, эстрогены и пролактин также стимулируют продукцию 1,25-(ОН)₂-Д₃ с некоторыми различиями у разных видов млекопитающих. Период полувыведения активной формы Д₃ у человека занимает 4-6 часов, поэтому ее эффект короткосрочный. В почках также происходит гидроксилирование 25-(ОН)-Д₃ и в других позициях, с образованием метаболитов 1,24,25-(ОН)₃-Д₃; 24,25-(ОН)₂-Д₃; 25,26-(ОН)₂-Д₃ – в том числе, значительно более активных. Образование этих метаболитов повышается, когда необходимо активно снизить уровень 1,25-(ОН)₂-Д₃. С действием метаболитов в основном и связан эффект гипервитаминоза.

Большинство наземных позвоночных синтезирует витамин Д и его активные метаболиты в необходимом количестве при облучении УФ-В. Уровень витамина достаточно высок только в очень не многих натуральных кормах. Птицы, человек и некоторые неотропические приматы способны усваивать эргокальциферол, витамин Д₂. Рептилии к этому не способны, витамин Д₂ для них токсичен и конкурентно блокирует метаболизм витамина Д₃. Способность различных животных к синтезу витамина Д₃ в коже и его усвоению с кормом широко варьирует.

У домашних хищных млекопитающих алиментарное поступление Д₃ более важно, чем его синтез в коже. Всеядные и травоядные животные нуждаются в очень низких количествах витамина Д, если только не содержаться в затемненных помещениях. Это может быть справедливо и для рептилий. Как показывают исследования питания растительноядных ящериц и наблюдение за хищными змеями (которые поедают цельный животный корм и очень редко имеют нарушения минерального обмена даже при недостатке света), метаболизм Д₃ у них отличается. Например, игуаны не способны абсорбировать готовый Д₃ из корма и зависят от синтеза Д₃ в коже. Хотя общие рекомендации по содержанию для гелеофильных травоядных рептилий сходны, у каждого вида относительные потребности в ультрафиолетовом облучении (УФО) и кормовом витамине Д₃ могут отличаться. Изомеризация 7-дегидрохолестерола в витамин Д₃ у всех животных зависит от температуры и не зависит от их пищевой специализации.

Поэтому так трудно рассчитать нормы пищевого витамина Д, хотя это может иметь принципиальное значение при содержании рептилий – как с точки зрения дефицита, так и токсических реакций. Единой схемы дозирования витамина Д с кормом для разных видов рептилий не существует. Поэтому необходимо монтировать источники УФ и вводить в корм диетические дозы витамина Д, при нормальном или слегка повышенном содержании кальция. Если животные не имеют доступа к естественному солнечному свету или хорошему искусственному источнику УФ-В, им требуется дополнительно вводить Д₃ в рацион в более высоких дозах. При развитии симптомов гиповитаминоза Д у молодых животных, диетические дозы нужно увеличивать или переходить к терапевтическим дозам. При развитии аналогичной клиники у взрослых вначале следует провести биохимическое исследование крови и дифференциальную диагностику остеопатии (пищевой гиперпаратиреоидизм, почечный гиперпаратиреоидизм, гиповитаминоз Д, гипервитаминоз Д и т.п.) и только потом назначать или не назначать терапию витамином Д. Все эти ситуации мы рассмотрим отдельно.

Витамин Д можно рассматривать как витамин и как гормон. Как витамин он поддерживает уровень неорганического фосфора и кальция в плазме крови выше порогового значения и повышает всасывание кальция и фосфора в тонком кишечнике. В качестве гормона рассматривается кальцитриол – активный метаболит витамина Д₃, образующийся при гидроксилировании кальцидиола в почках. Он действует на клетки кишечника, почек и мышц. В энтероцитах он стимулирует синтез белка колбиндина, необходимого для транспорта кальция. Действие паратгормона, проявляющееся усилением абсорбции кальция, полностью осуществляется через его стимулирующее действие на продукцию почками кальцитриола. Также как и паратгормон, но на много сильнее, витамин Д вызывает рассасывание костной ткани. На уровне почек кальцитриол способен повышать реабсорбцию кальция, хотя и в умеренной степени, так как его 99% реабсорбируется и в отсутствие витамина Д (при сохранной функции почек). В мышечной ткани при недостаточности кальцитриола снижается захват кальция саркоплазматическим ретикулюмом, что проявляется яркими симптомами гиповитаминоза Д – мышечной атонией (у водных черепах – чаще задних конечностей, у гекконов и игуан – как передних, так и задних).

Гиповитаминоз Д. Недостаточность витамина Д может развиваться из-за низкого образовании в коже (при дефиците УФ-В), при недостаточном всасывании вследствие обтурационной желтухи или стеатореи и из-за нарушенной конвертации кальцидиола в печени или кальцитриола в почках. Клиника гиповитаминоза Д проявляется рахитом у молодых и остеомаляцией у взрослых животных и сопровождается снижением содержания плазменного кальция, снижением или повышением плазменного фосфора, гипокальциурией, гиперфосфатурией и аминоацидурией. Кроме того, наблюдаются нарушения функции нейро-мышечного аппарата (вялость скелетной мускулатуры, кальций-зависимый судорожный синдром) и извращение нервной регуляции пищеварительного тракта (крампи, тимпания желудка, парез кишечника, илеус и т.д.). В некоторых случаях, характерных только для рептилий, при гиповитаминозе Д может отмечаться метастатическая минерализация (см. в соответствующем разделе).

Суточная потребность в витамине Д для людей всех возрастных групп составляет около 400 ЕД (Белоусов и др, 2000). Для большинства рептилий еженедельные диетические дозы витамина Д составляют, по-видимому, 100-200 ЕД/кг массы тела. У сельскохозяйственных животных дополнительное введение даже низких доз витамина Д в рацион (4000 ЕД/кг корма) вызывает интоксикацию. Поэтому для них верхней границей доз считается 2000 ЕД/кг корма (National Research Council, 1987). В большинстве рационов для рептилий, близких к естественным, содержание витамина Д составляет около 3000 ЕД/кг корма. Длительное добавление витамина Д в корм у некоторых видов рептилий может вызывать гипервитаминоз, хотя это требует дополнительных исследований.

Тысячи игуан, которых разводят на фермах в Панаме и Коста-Рике получают с кормом около 2 000 – 3 000 ЕД витамина Д на 1 кг сухого вещества, но все они содержатся в открытых вольерах и имеют доступ к солнечному свету. Если таких животных содержали в зоопарках без УФ облучения, то в течение 2-х лет примерно четверть из них погибала от гиповитаминоза Д, а у остальных симптомы этого заболевания отмечали прижизненно. При этом все игуаны получали рационы с содержанием витамина Д не менее 3 000 ЕД/кг корма. Диагноз был подтвержден гистологически, и помимо остеопении и фиброзной остеодистрофии у игуан также выявили метастатическую минерализацию аорты, миокарда и слизистой кишечника, что у млекопитающих обычно характеризует не гипо-, а гипервитаминоз Д (Bernard, Oftedal, et al, 1991; Allen, Oftedal, Horst, 1996). Несмотря на это, концентрация кальцидиола в плазме этих животных была очень низкой (порядка 1-5 нг/мл) по сравнению с контролем (150-400 нг/мл у диких ящериц). При содержании игуан с гиповитаминозом Д под искусственными источниками УФ-В уровень кальцидиола в течение 27 дней повышался от 8 нг/мл до средних значений около 300 нг/мл (Bernard, 1995). По-видимому, зеленые игуаны не способны усваивать готовый витамин Д с кормом, по крайней мере, при его нормальном поступлении. При повышении оральных доз некоторое его количество все же усваивается. У многих рептилий дефицит УФ-В компенсируется с помощью пищевого витамина Д, но только не у гелеофильных растительноядных ящериц.

Здесь интересно процитировать статью других американских авторов (Gehrmann etal., 1991), которые сравнивали влияние ультрафиолета и готового витамина Д₃ на рост молодых насекомоядных игуан Scleroporus occidentalis. Отловленные в природе недавно вылупившиеся молодые ящерицы были разделены на группы и содержались в террариумах с разной интенсивностью и экспозицией ультрафиолетового излучения, получали разные дозы готового витамина Д₃ и одинаковые количества карбоната кальция. В процессе роста регулярно измеряли длину и массу ящериц. Через 10 недель все они значительно подросли. У контрольных животных в природе концентрация кальция в костной ткани была прямо пропорциональна размерам тела, а фосфора и магния – обратно пропорциональна. У всех этих ящериц не было существенных различий в концентрации кальция, магния и фосфора в плазме крови и костной ткани. У ящериц, получавших готовый витамин Д₃, при сходных размерах достоверно увеличилась масса тела, концентрация кальция в костях была выше, а магния – ниже. У ящериц, облучавшихся УФ-В, уровень плазменного фосфора был меньше, чем в контроле и у других групп. Хотя эти данные относятся к насекомоядному виду игуан и не обязательно справедливы для других ящериц, они показывают, что ультрафиолетовое излучение не обязательно для этого вида и его вполне может заменить готовый витамин Д₃ при нормальном поступлении кальция с кормом.

Облучение рептилий «некоденсирующими» лампами, т.е. не фильтрующими ультрафиолетовые волны, может профилактировать гиповитаминоз Д, но для этого нужно соблюдать ряд условий. Для того, чтобы интенсивность УФ-В была достаточно высокой, лампы должны монтироваться над площадкой для обогрева животных на расстоянии не более 15 см и гореть в течение 12 часов в сутки. Bernard (1995) сравнивал интенсивность излучения УФ-В у 20 различных моделей неконденсирующих ламп на расстоянии 24 и 61 см и выяснил, что большинство из них дает необходимый уровень УФ-В только если вплотную располагается над животным. Из различных тестированных «черных» ультрафиолетовых ламп (с маркировкой Blacklight BL), только Sylvania 350 BL обладает сравнительно высокой интенсивностью УФ-В. Ее в основном и используют в американских и европейских зоопарках, включая Московский. В зоопарках эта проблема возникает на экспозициях, где лампы иногда приходится устанавливать на расстоянии нескольких метров над грунтом. Интенсивность излучения УФ-В при этом равна нулю. В Национальном зоопарке Вашингтона в больших террариумах, имитирующих сельву Амазонки, все игуаны заболели гиповитаминозом Д, и их пришлось убрать с экспозиции. В настоящее время ведется разработка специальных ламп с повышенной интенсивностью излучения УФ-В именно для зоопарковских целей. Характеристики экспериментальных моделей Sylvania (Experimental Reptile Lamp) и Dragon Light GE близки к естественному свету. Экспозиция по 8 часов в сутки с расстояния 61 см обеспечивала нормальный синтез витамина Д₃ у игуан (Allen, Oftedal, 2003). Все остальные комбинации ламп «полного» спектра, «черных» и «синих» ультрафиолетовых ламп вызывают синтез витамина Д в значительно меньших количествах, чем при естественном освещении (порядка 30-60 нг/мл). Впрочем, у большинства видов ящериц при таком уровне синтеза явлений гиповитаминоза не возникает. В «домашних» террариумах проблема освещения решается в основном за счет комбинации маломощных ламп «полного» спектра (GE Chroma-50, ReptiSun, SunGlo, ReptiGlo, True-Lite, Sylvania 50, Colortone-50 и т.п.) с «черными» или «синими» УФ-лампами (GE BL 40, Sylvania Actinic BL, Ultravitalux и т.п.). Об этом можно прочитать в разделе «Ультрафиолетовое облучение» в руководстве по содержанию игуан (Васильев, 2003).

При гиповитаминозе Д витамин в терапевтических дозах лучше назначать орально, чем парентерально, так как в первом случае он сразу положительно влияет на всасывание кальция в кишечнике, а во втором – стимулирует активность остеокластов, вызывая дополнительную резорбцию костной ткани (во всяком случае, так происходит у млекопитающих). Оральные дозы составляют 200 ЕД/кг массы тела в неделю, в течение 2-4 месяцев. Для растительноядных ящериц и черепах, не усваивающих готовый витамин Д, предпочтительнее парентеральное введение в дозах до 1000 ЕД/кг, каждые 10-14 дней. При этом перед инъекцией витамина нужно парентерально ввести соли кальция, чтобы предотвратить возможную остеоклазию, вызываемую болюсным введением холекальциферола. При терапии витамин Д-резистентных форм остеопатий у млекопитающих (остеоренальный синдром, синдром Фаркони, наследственный гипофосфатемический рахит, гипопаратиреоидизм) применяют фармакологические дозы витамина Д – до 5000 ЕД/кг в сутки. Назначение препаратов витамина Д в этом случае повышает уровень кальция и фосфора в плазме, но не предотвращает остеомаляцию, хотя принято считать, что без лечения процесс деминерализации идет быстрее. У рептилий с остеоренальным синдромом гиповитаминоз Д развивается при нарушении образования кальцитриола в почках, и поэтому введение витамина Д может быть эффективным только в высоких дозах. Мы применяем Д₃ в этом случае в дозах до 3 500 ЕД/кг каждые 10 дней, трехкратно.

Гипервитаминоз Д.

У человека, в отличие от сельскохозяйственных животных и рептилий, гипервитаминоз Д развивается достаточно редко. Наиболее характерный симптом хронического гипервитаминоза Д у млекопитающих – метастатическая минерализация (кальцификация) мягких тканей, артерий (особенно tunica media и tunica intima), роговицы, мышц и преимущественно почек. Другими проявлениями хронической интоксикации является остеопения, гиперфосфатемия и гиперкальциурия. Клинически гиперкальциемия может проявляться летаргией, анорексией, слабостью, мышечной гипотонией, суставной болью, рвотой, кровотечениями при разрыве сосудов, коликой и тяжелыми запорами. При нефрокальцинозе снижается концентрационная функция почек и развивается полиурия с последующей дегидратацией. Могут возникнуть нарушения ритма сердца. Изменения со стороны ЦНС могут свидетельствовать о тяжелой гиперкальциемии – более 7 ммоль/л (у людей такие симптомы возникают уже при превышении 3,6 ммоль/л), которая требует срочной коррекции. У рептилий метастатическую минерализацию можно подтвердить на рентгенограмме (минерализация эндокарда, спинной аорты и почек), биохимически (гиперкальциемия, гиперфосфатемия) и на основании анамнеза (избыток супплементов, добавление в рацион кормов для собак, кошек и обезьян более 5% по объему). Однако, учитывая, что метастатическая минерализация у рептилий может возникать как при гипер-, так и при гиповитаминозе Д, единственный надежный способ уточнить диагноз гипервитаминоза – измерение уровня кальцидиола в плазме крови с помощью радиоиммунных методов. Диагноз гипервитаминоза ставят при превышении 150 нг/мл, гиповитаминоза – при снижении менее 10 нг/мл (Gyimesi, Burns, 2002). На наш взгляд, первичный гипервитаминоз Д – редкое заболевание даже у взрослых рептилий, хотя метастатическая минерализация и нефрокальциноз у них достаточно обычны.

Гипревитаминоз Д, проявляющийся клинически, обычно смертелен. Для лечения полностью исключают поступление витамина в организм и назначают глюкокортикоиды. Они являются антагонистами витамина Д. Лучше применять внутримышечно водорастворимые препараты короткого действия: преднизолон в дозах 5-10 мг/кг в сутки, или дексаметазон по 0,1-0,25 мг/кг в сутки в течение 3 дней. У млекопитающих эффект наступает только через 1-2 недели, у рептилий, по-видимому, еще позже. Для выведения избыточного кальция при гиперкальциемии применяют форсированный диурез (тиазиды не назначают) и антагонисты кальция (магний). Джеймс Ярхов использует гидралазина гидрохлорид в случае почечной гипертензии при минерализации аорты у игуан, а также этидронат динатрия (антагонист кальция) при гетеротопической оссификации у ящериц и красноногих черепах, у которых изредка встречается идиопатическая гиперкальциемия (J.Jarchow, устное сообщение, 2004). При нарушениях ритма сердца могут быть показаны препараты калия.