DSM az állatok táplálkozásában és egészségében

Tulajdonságok és anyagcsere

Kémiailag a niacin az egyik legegyszerűbb vitamin, amelynek empirikus képlete C6H3O2N (Illus. 13-1). A nikotinsav és a nikotinamid a 3-piridin-karbonsavnak és annak amidjának felel meg. Vannak antivitaminok vagy antagonisták a niacinhoz. Ezeknek a vegyületeknek a bázikus piridinszerkezete van; a nikotinsav két fontos antagonistája a 3-acetil-piridin és a piridin-szulfonsav. A nikotinsavnak és a nikotinamidnak (niacinamid) általában ugyanaz az aktivitása, bár egy tejelő tehenekről szóló jelentés szerint a nikotinamid forma valamivel magasabb aktivitással rendelkezik (Jaster és Ward, 1990). A nikotinsav a szövetekben amid formává alakul, és Erickson és mtsai. (1991) szerint ez a bendőben fordul elő. A nikotinamid két koenzim komponenseként működik: a nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) és a nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP).

Ábra 13-1

A nikotinsav és a nikotinamid egyaránt fehér, szagtalan, vízben és alkoholban oldódó kristályos szilárd anyag. Nagyon ellenállnak a hőnek, a levegőnek, a fénynek és az alkáliának, ezért stabilak a takarmányokban. A niacin a szokásos oxidálószerek jelenlétében is stabil. Azonban lúgos közegben magas hőmérsékleten dekarboxilezésen megy keresztül. A kérődzők niacinjának fontos forrása a kérődzők szintézise. A bendőben lévő niacin szintézisét juhoknál (Rérat et al., 1959), szarvasmarháknál (Hungate, 1966) és kecskéknél (Porter, 1961) igazolták. Ezt a szintézist szintén metabolikus kontroll alatt állítják; pl. több szintetizálódik, ha kis mennyiségeket adnak meg az adagban, és fordítva (Porter, 1961; Abdouli és Schaefer, 1986). A nikotinsav és amidja diffúzióval könnyen és nagyon hatékonyan felszívódik akár fiziológiai, akár farmakológiai dózisokban. Az állati takarmányokban jelen lévő nikotinamid-nukleotidok felszívódásának mechanizmusa azonban nem ismert. Nem világos, hogy a koenzim hidrolizálódik-e a lumenben, vagy azt követően, hogy a nyálkahártya felveszi.

A nikotinsav és a nikotinamid gyorsan felszívódik a gyomorból és a belekből (Nabokina et al., 2005; Jacob, 2006). A vékonybélből történő felszívódás tűnik a fő útnak, amelyen keresztül a niacin a gazdaszervezet rendelkezésére áll. Bár a bendőből történő közvetlen felszívódás lehetséges, általában úgy gondolják, hogy korlátozott, mivel a vitaminnak csak egy kis része (3–7%) van a bendőfolyadék felülúszó frakciójában. Legtöbbjük magukban a mikrobákban kötődik (Rérat et al., 1959).

Az élelmiszerekben található niacin főleg koenzim formáiban fordul elő, amelyeket az emésztés során hidrolizálnak, és így nikotinamid keletkezik, amely úgy tűnik, mint olyan felszívódik anélkül, hogy további hidrolízis lenne a gyomor-bél traktusban. A bélnyálkahártya gazdag niacin-konverziós enzimekben, például NAD-glikohidrolázban (Henderson és Gross, 1979). A nikotinamid felszabadul a májból és a belekből a NAD-ból a glikohidrolázok segítségével, hogy azokat a szövetekbe továbbítsa, amelyek szükség szerint szintetizálják a NAD-t. A bélnyálkahártyában a nikotinsav átalakul nikotinamiddá (Stein és mtsai, 1994). A nikotinamid a vitamin elsődleges keringő formája, és koenzim formájává alakul a szövetekben. A niacin vérszállítása főként a vörösvértestekhez kapcsolódik. A niacin gyorsan elhagyja a véráramot, és bejut a vese, a máj és a zsírszövetekbe.

A niacin és analógjai, a NAD és a NADP szövettartalma változó tényező, függ az étrendtől és számos egyéb tényezőtől, például a törzstől, nemtől, életkoruktól és az állatok kezelésétől (Hankes, 1984). Bár a niacin koenzimek széles körben eloszlanak a szervezetben, valódi tárolás nem történik. A máj a legnagyobb niacin-koncentráció helye a szervezetben, de a tárolt mennyiség minimális.

A vizelet az abszorbeált niacin és metabolitjainak elsődleges kiválasztási útja. Az emberek, kutyák, patkányok és sertések fő kiválasztó termékei a metilezett metabolit N1-metil-nikotinamid vagy ennek a vegyületnek két oxidációs terméke, a 4-piridon vagy az N1-metil-nikotinamid 6-piridonja. Másrészt a növényevőknél úgy tűnik, hogy a niacin nem metabolizálódik metilációval, de nagy mennyiségek változatlan formában ürülnek ki. A csirkében azonban a nikotinsav az ornitinnel vagy alfa-, vagy delta-nikotinil-ornitin vagy dinikotinil-ornitin konjugálva van. Ezen metabolitok kiválasztásának mérését a niacinigény és a niacin anyagcsere vizsgálata végzi.

Az aminosav triptofán a prekurzor a niacin szintézisében a szervezetben. Jelentős bizonyíték van arra, hogy a bélben szintézis léphet fel. Bizonyíték van arra is, hogy a szintézis a testen belül máshol is megvalósulhat. Az, hogy a triptofán mennyiben tudja kielégíteni a niacin metabolikus szükségletét, az először az étrendben lévő triptofán mennyiségétől, másodsorban pedig a triptofán niacinná történő átalakulásának hatékonyságától függ. A testben a triptofán átalakulásának útját a nikotinsav-mononukleotiddá a 13-1. Ábra mutatja. A fehérje, az energia, a B6-vitamin és a riboflavin táplálkozási állapota, valamint a hormonok befolyásolják a 13-1. Ábrán bemutatott átalakítási szekvencia egy vagy több lépését. Ezért befolyásolhatják a triptofánból származó niacin hozamát. A vas szükséges két enzimhez a triptofán niacinná történő átalakulásához, amelynek hiánya csökkenti a triptofán felhasználását. Alacsony triptofánbevitel esetén az átalakítás hatékonysága magas. Csökken, ha a diéta niacin- és triptofánszintje megnő.

13-1. Ábra: A triptofán átalakulása nikotinsav mononukleotiddá plusz néhány mellékreakció

Funkciók

A niacin fő funkciója a nikotinamid, a NAD és a NADP koenzim formája. A NAD-t és NADP-t tartalmazó enzimek fontos láncszemek a szénhidrát-, fehérje- és lipid-anyagcserével kapcsolatos reakciók sorozatában. Különösen fontosak azoknál a metabolikus reakcióknál, amelyek energiát szolgáltatnak az állat számára. A koenzimek köztitermékként működnek az anyagcserében a H + -transzferek többségében, beleértve a szénhidrátok, zsírsavak és aminosavak metabolizmusában több mint 200 reakciót. Ezek a reakciók kiemelkedően fontosak a normál szöveti integritás szempontjából, különösen a bőr, a gyomor-bél traktus és az idegrendszer szempontjából. A riboflavin koenzimekhez hasonlóan a NAD- és a NADP-tartalmú enzimrendszerek is fontos szerepet játszanak a biológiai oxidáció-redukciós rendszerekben, mivel képesek hidrogénátadó anyagként szolgálni. A hidrogén hatékonyan kerül az oxidálható szubsztrátból oxigénbe fokozatos enzimatikus hidrogénátadások sorozatán keresztül. A nikotinamidot tartalmazó enzimrendszerek alkotják a hidrogénátadó szerek egyik ilyen csoportját. A NAD és a NADP által katalizált fontos metabolikus reakciókat az alábbiakban foglaljuk össze (McDowell, 2000; Kirkland, 2007):

a) Szénhidrát anyagcsere:

1) Glikolízis (a glükóz anaerob és aerob oxidációja)
2) TCA (Krebs) ciklus

b) Lipid anyagcsere:

1) Glicerin szintézis és lebontás
2) Zsírsav oxidáció és szintézis
3) Szteroid szintézis

c) Fehérje anyagcsere:

1) Az aminosavak lebontása és szintézise
2) A szénláncok oxidációja a TCA-cikluson keresztül

(e) Rhodopsin szintézis

A niacin, a riboflavin és a Q10 koenzim asszociálódik a poli (ADP-ribózhoz), amely részt vesz a nukleáris fehérjék transzláció utáni módosításában. Úgy tűnik, hogy a poli ADP-ribozilezett fehérjék működnek a DNS-helyreállításban, a DNS-replikációban és a sejtdifferenciálódásban (Carson és mtsai., 1987; Premkumar és mtsai., 2008). A poli (ADP-ribóz) szintetizálódik a DNS-szál töréseire adott válaszként. A patkányok adatai azt mutatták, hogy még enyhe niacinhiány is csökkenti a máj poli (ADP-ribóz) koncentrációját, és hogy a poli (ADP-ribóz) szintjét az élelmiszer-korlátozás is megváltoztatja (Rawling et al., 1994). Zhang és mtsai. (1993) azt sugallják, hogy egy súlyos niacinhiány növelheti a DNS érzékenységét az oxidatív károsodásokra, valószínűleg a NAD alacsonyabb elérhetősége miatt. A japán fürjekben a fehérje forgalom aránya összefügg a niacin hiányával. Ennek a hiánynak köszönhető magas forgalmi sebesség elsősorban a fehérjék fokozott lebontási sebességének tulajdonítható, nem pedig a fehérjék szintézisének fokozott sebességének (Park és mtsai, 1991).

A kérődzők esetében a niacin különösen szükséges a fehérje és az energia anyagcseréjét magában foglaló egyedi tulajdonságokhoz. Ez magában foglalja a portális vér NH3 karbamiddal történő méregtelenítését és a ketonok máj metabolizmusát ketózisban. Nyilvánvaló, hogy a niacin fokozhatja a mikrobiális fehérjeszintézist (Girard, 1998). Ez megnövelheti a propionát moláris arányát a bendő illékony zsírsavaiban, és megnövekedett anyagáramlást okozhat a bendőben. A tejelő tehenek elsődleges funkciója a niacin szerepe a zsírsav-oxidációban és a glükózszintézisben, különösen a klinikai és szubklinikai ketózis megelőző és lehetséges kezeléseként.

Követelmények

Kutyák és macskák esetében nem állnak rendelkezésre olyan kísérleti adatok, amelyek előírnák a niacin szükségességét vemhesség és szoptatás alatt. Embereknél azonban a triptofán niacinná való átalakulásának sebessége a terhesség alatt fokozódónak tűnik a keringő ösztrogén magasabb szintje miatt (Rose és Braidman, 1971; Horwitt et al., 1975). Ez a hatékonyabb konverzió alkalmazható a kutya niacinigényeire.

A. A kutyákkal szemben támasztott követelmények

Kukoricaalapú étrenddel etetett és testtömeg-alapú nikotinsav intramuszkuláris injekcióval rendelkező, növekvő kutyáknál napi 340 µg nikotinsav/kg (154,5 µg/lb) megakadályozta a niacinhiány (fekete nyelv) megjelenését, míg 126 µg/nap Napi kg (57,3 µg/lb) a betegség kezdeti jeleit okozta (Sebrell et al., 1938). A nikotinsav táplálékigénye (egyadagos etetésből számítva) felnőtt kutyák esetében 200-225 µg/kg (90,9-102,3 µg/lb) testtömeg/nap, és növekvő kutyák esetében 250-336 µg/kg (113,6 - 165.9 µg/lb testtömeg/nap (Schaefer és mtsai., 1942b). Tipikus, minimális triptofánmennyiségű kutyák étrendje esetén a felnőtt kutya napi szükségletét 225 µg niacin/kg (102,3 µg/lb) teljesíti. ) testtömeg és a növekvő kutya esetében 450 µg/kg (204,5 µg/lb) testtömeg. Ezeket a mennyiségeket étrendek biztosítják, amelyek 3 mg niacin-ekvivalens/1000 kcal ME-t tartalmaznak (NRC, 1985). Az Amerikai Takarmány-ellenőrzési Tisztviselők Szövetsége (AAFCO, 1992) 11,4 mg niacint/kg (5,18 mg/lb) étrendet ajánl a kutyák minden osztályának. Az NRC (2006) szerint a niacinszükséglet minden kutyaosztály esetében 17 mg/kg (7,7 mg/lb) étrend.

B. A macskákra vonatkozó követelmények

A macskák niacinigényére vonatkozó információk korlátozottak. Mivel a macska képtelen átalakítani a triptofánt niacinná, a niacinigény magasabb a macskáknál, mint a kutyáknál. A növekvő macskák esetében Braham et al. (1962) megállapította, hogy napi 5 mg nikotinsav szájon át történő bevitele megfelelő volt az N-metil-nikotinamid kiválasztásával mérve. További információk hiányában a 40 mg niacin/kg (18,2 mg/lb) étrend minimális követelménye javasolt (NRC, 2006). AAFCO (2007) 60 mg niacint/kg (27,3 mg/lb) étrendet ajánl a macskák minden osztályának.

Források

A megfogalmazott étrend niacin-tartalmának kiszámításakor valószínűleg a gabonafélékből származó összes niacint figyelmen kívül kell hagyni, vagy legalább a teljes niacin egyharmadának nem nagyobb értéket kell adni. A niacin egyes megkötött formái biológiailag elérhetőek, de a kukoricában lévő niacin különösen nem érhető el, és szerepet játszik a pellagra etiológiájában olyan társadalmakban, amelyek nagy mennyiségű gabonát fogyasztanak. A niacin biohasznosulása 100% -ban szójalisztben, de nulla búza és cirok esetében, kukoricában 0% és 30% között változik (McDowell és Ward, 2008).

Éretlen magokban a niacin a mag metabolizmusához szükséges biológiailag elérhető koenzimek részeként fordul elő. Ha a niacint észterkötésekkel szénhidráthoz kötjük, az felhasználásig az érett magban maradhat; az emberek és az állatok vitamin-hozzáférhetősége tehát csökken. A rendelkezésre álló niacin patkánynövekedési vizsgálata során az éretlenül betakarított kukorica („tejszakasz”) 74–88 µg/g értéket adott, míg az éréskor betakarított kukorica 16–18 µg/g értéket adott (Carptenter et al., 1988 ).

A legtöbb faj használhatja az esszenciális aminosav triptofánt, és szintetizálhatja belőle a niacint. Mivel a triptofán testniacint eredményezhet, a takarmányok niacinértékeinek kifejezése során mind a niacin-, mind a triptofántartalmat együtt kell figyelembe venni. A fehérjeszintézishez azonban előnyösen triptofánt alkalmaznak (Kodicek és mtsai., 1974). Következésképpen nem valószínű, hogy a triptofán-konverzió nagyban hozzájárulna a niacin-ellátáshoz, mivel a legtöbb étrendben alkalmazott takarmányokban általában kevés a triptofán. Ezenkívül a biokémiai átalakítás hatékonysága alacsony; szarvasmarhákkal kevésbé hatékony, mint a sertéseknél és a csirkéknél (Scott et al., 1982).

A niacin kereskedelemben kétféle formában, niacinamidban és nikotinsavban kapható, mindkét forma körülbelül azonos niacin biológiai aktivitással rendelkezik. Egy friss jelentés azonban kimutatta, hogy a niacinamid jelentősen megemelte a vitaminszintet (P 0,05) (Jaster és Ward, 1990). A kiegészítő niacin további forrása a menadion-nikotinamid-biszulfit (MNB) K-vitamin-kiegészítője lehet. A csibékkel kapcsolatos eredmények azt sugallják, hogy az MNB teljes mértékben hatékony a K-vitamin és a niacin-aktivitás forrásaként (Oduho et al., 1993).

Hiány

A. Hiány a kutyáknál

A boncolás során a niacinhiány súlyos elváltozásai magukban foglalták a lesoványodást és a zsúfolt, nekrotikus bukkális nyálkahártyát. A duodenum és a jejunum rugae mérsékelten atrófiás volt, egyes szegmensekben vastag nyálka- és eper réteg vértől csíkozva borította a nyálkahártyát (Madhavan et al., 1968).

B. Hiány macskáknál

Megfigyelték, hogy a niacinhiányos macskák fogynak, és étvágytalanságot, gyengeséget és apátiát mutatnak (NRC, 2006). A szájból vastag, nyálka, rossz szagú. A szájüreget a felső szájpad fekélye jellemzi, a nyelv pedig tűzvörös színű, fekélye és torlódása van az elülső határ mentén. A bunda rendetlen lehet, és hasmenés is jelen lehet. A macska képessége a vitamin tárolására korlátozott, mivel a hiányos étrendben lévő macskák 20 nap után nem tudták fenntartani a súlygyarapodást. A felnőtt macskák lefogytak és végül elpusztultak. Gyakori volt a légúti megbetegedésekkel való összefüggés, amely hozzájárult a korai halálozáshoz (Carvalho de Silva et al., 1952).

Erődítési szempontok

A nagy mennyiségű húst és hús melléktermékeket tartalmazó állateledeleknek megfelelőnek kell lenniük a rendelkezésre álló niacinban. Korábban klinikai „szájfájdalmat” vagy „fekete nyelvet” ritkán tapasztaltak kutyáknál, kivéve, ha nagyon magas kukoricát vagy kukoricatermékeket, például darát vagy kukoricakenyeret tartalmazó étrendet fogyasztottak. A közönséges takarmányokban (növényi forrásokban) található niacin nagy része kötött formában van, amely az állatok számára nem elérhető. A kedvtelésből tartott állatok étrendjének megfogalmazásakor ezért figyelmen kívül kell hagyni a kukorica és más gabonafélék és melléktermékeik takarmányának niacinértékeit. A legjobb azt feltételezni, hogy ezek a takarmányok nem biztosítanak niacint kutyák vagy macskák számára. A kutya és a legtöbb faj (a macska, a nyérc és néhány hal kivételével) felhasználhatja az esszenciális aminosav triptofánt a niacin szintetizálásához, de nem képesek visszaalakítani a niacint triptofánné. Ezért, ha egy étrend elegendő niacint tartalmaz, a triptofán nincs kimerítve a niacin szintéziséhez. Ha az állateledel-étrend kukoricán alapulna, azok nem tartalmaznának nagy mennyiségű triptofánt. A triptofán koncentrációja nemcsak alacsony a kukoricában, de nagyrészt nem is elérhető. Ezért biztosítani kell, hogy a kutyák étrendje megfelelő legyen a niacinban, mivel ez olcsó, és rossz közgazdaságtan lenne kielégíteni a niacin szükségletét a drágább triptofánnal.

Egyes munkák azt sugallják, hogy a triptofán D-izomerjét a kutya rosszul használja ki a niacin szintézisében, a D-triptofán felhasználásának hatékonysága a kutya növekedésére körülbelül egyharmada lesz az L-triptofánéhoz (Czaranecki és Baker, 1982 ). Bár a triptofánfelesleg kielégítheti a kutyák niacinigényét, bebizonyosodott, hogy a triptofán orális vagy parenterális beadása niacinhiányos macskáknak nem korrigálta a hiányt (Carvalho de Silva et al., 1952). Megfigyelték azt is, hogy a legtöbb más fajjal ellentétben a macskák képesek voltak felhasználni a nyers kukoricából származó niacint (Braham et al., 1962).

Napjainkban a niacinhiány ritkán fordul elő, mivel a legtöbb, kedvtelésből tartott állatok eledelét niacinnal dúsítják. Az élelmiszerek kereskedelmi feldolgozása, például forralás, blansírozás vagy konzervkészítés, nagyon kicsi niacinveszteséget eredményez. A kereskedelemben előállított niacin meglehetősen stabil a legtöbb más vitaminhoz képest. Megállapították, hogy a szintetikus niacin és a niacinamid három hónapig stabilak az ásványi anyagokkal vagy anélkül készített premixekben (Verbeeck, 1975). Gadient (1986) jelentése szerint a niacin stabil a hő, az oxigén, a nedvesség és a fény szempontjából. A niacin aktivitásnak a pelletált takarmányokban való visszatartása három hónap után szobahőmérsékleten 95–100% legyen. Egy friss jelentés azt mutatja, hogy a niacin 98% -ban visszatartódik egy vitamin premixben hat hónapos tárolás után; a retenció azonban csak 58% volt, amikor az előkeverék kolint és nyomelemeket tartalmazott (Gadient, 1986).

Vitamin biztonság

A nikotinsav káros hatásai a követelményeket jóval meghaladó szinten jelentkeznek (NRC, 1987). A macskák nikotinsav- és niacinamid-toleranciáját nem határozták meg. Chen és mtsai. (1938) a nikotinsav kutyákra gyakorolt toxicitásáról számolt be. Megállapították, hogy naponta 2 g nikotinsav (133-145 mg/kg vagy 60,5-65,9 mg/testtömeg-kg) ismételt orális beadása véres székletet eredményezett néhány kutyánál. Görcsök és halál következett. A nikotinsav napi 0,5 g-os dózisa, ami körülbelül 36 mg/kg (16,4 mg/lb) testtömeg, nyolc hét múlva enyhe proteinuriát eredményezett. A nikotinamid kétszer-háromszor mérgezőbb, mint a szabad sav (Waterman, 1978).