Die Bedeutung von Vitamin D für das Immunsystem von Schweinen

Obgleich Vitamin D₃ (Cholecalciferol) durch UV-Bestrahlung des Provitamins D 7-Dehydrocholesterol in der Haut von Schweinen synthetisiert werden kann, wird diese endogene Produktion dem physiologischen Bedarf normalerweise nicht gerecht, da Schweine in der Regel in den Produktionsstätten eingeschlossen sind und keinen Zugang zu direktem Sonnenlicht haben. Daher ist Vitamin D₃ im Futter die zuverlässigste Quelle, um den Vitamin-D-Bedarf für eine erfolgreiche Schweinehaltung zu decken.

Nach der Aufnahme wird Cholecalciferol mit Fetten aus dem Darmtrakt absorbiert, wobei für die Absorption Gallensalze erforderlich sind. Vitamin D₃ wird über das Lymphsystem in die Leber transportiert und schließlich im Fettgewebe deponiert. In der Leber wird Cholecalciferol in 25-Hydroxy-Cholecalciferol (25-OH-D₃) umgewandelt und dann weiter in der Niere zu 1,25-Dihydroxy-Cholecalciferol (1,25-(OH)₂-D₃) hydroxyliert, welches das aktive Hormon darstellt. Vitamin D reguliert die Homöostase von Calcium und Phosphor, d. h. es erhöht die Absorption dieser Mineralien aus dem Dünndarm sowie ihre Resorption in den Nierenkanälchen und beeinflusst den Kalzifizierungsprozess, da sich die Aufnahme von Mineralien durch die Knochen erhöht. Ein Futterzusatz von 1.000 bis 2.000 IE/kg Futter wird in der Regel für die verschiedenen Kategorien von Schweinen als angemessen erachtet.

Bei allen höheren Tieren ist Rachitis der bekannteste und dramatischste Endpunkt der Unterversorgung mit Vitamin D₃. Die Epiphysen sind vergrößert; die Knochen der Extremitäten, der Wirbelsäule und des Schädels sind verformt und brüchig. Die Tiere bewegen sich steif und zögerlich, da Lahmheit und Muskelschwäche auftreten. Andere typische metabolische Knochenkrankheiten sind Osteomalazie, Osteochondrose und Osteoporose, die mit einer Störung der Knochenmineralisation und/oder dem Verlust von Knochenmineral bei Schweinen unterschiedlichen Alters zusammenhängen. Allgemeinere klinische und subklinische Mangelerscheinungen bei Schweinen sind Wachstumshemmung, Gewichtsverlust, verminderter Appetit oder Appetitlosigkeit und eine hohe Sterblichkeit. Um solche drastischen Probleme zu vermeiden, ist eine ausreichende Supplementierung mit Vitamin D₃ wichtig.

Aus klassischen Studien mit Mäusen ist bekannt, dass Vitamin D auch mit dem Immunsystem interagiert. Makrophagen, die für die Zerstörung von Krankheitserregern verantwortlich sind, können 1,25-(OH)₂-D₃ freisetzen, welches dann in der Lage ist, andere Zellen im Immunsystem zu beeinflussen. Zum Beispiel wirkt sich dieses lokal produzierte 1,25-(OH)₂-D₃ durch die Förderung bestimmter Reaktionen von T-Helferzellen und die Kontrolle bestimmter Funktionen von B-Zellen auf aktivierte T- und B-Zellen aus. Makrophagen sind nicht nur eine Quelle von 1,25-(OH)₂-D₃, sondern auch potentielle Ziele für immunmodulatorische Aktionen dieses Vitamin-D-Metaboliten. 1,25-(OH)₂-D₃ hilft bei der Aufrechterhaltung der Makrophagenpopulationen durch die Stimulierung der Differenzierung der myeloischen Stammzellen zu einem Makrophagen-Phänotyp. Darüber hinaus üben Makrophagen nach der Behandlung mit 1,25-(OH)₂-D₃ aufgrund einer erhöhten Makrophagenchemotaxis und dem verstärkten phagozytischen Abtöten infektiöser Bakterien eine größere antimikrobielle Wirkung aus.

Seit Kurzem liegen Informationen darüber vor, dass auch Cholecalciferol und insbesondere seine Metaboliten 25-OH-D₃ und 1,25-(OH)₂-D₃ eine wichtige Rolle für das Immunsystem bei Schweinen spielen. Da in der Schweineindustrie die Infektionskrankheiten zu den häufigsten Ursachen der Sterblichkeit und dementsprechend der wirtschaftlichen Verluste insbesondere beim Absetzen zählen, wenn die Ferkel am anfälligsten für Infektionen sind, verdient diese Information besondere Aufmerksamkeit.

Eine Forschergruppe berichtete über die immunmodulierenden Effekte von 1,25-(OH)₂-D₃, gemessen an den antigenspezifischen Antikörperreaktionen nach der intramuskulären Immunisierung von Schweinen mit humanem Serumalbumin (HSA). 1,25-(OH)₂-D₃ hat die Serumreaktionen von antigenspezifischem IgA und IgM deutlich verbessert. Höhere HSA-spezifische IgA-Titer wurden auch in den Schleimhautsekreten (Speichel, Kot und Nasensekret) der mit Vitamin D₃ behandelten Tiere gefunden. Darüber hinaus erhöhte 1,25-(OH)₂-D₃ die Zahl der antigenspezifische IgA- und IgG-Antikörper produzierenden Zellen in den lokal drainierenden Lymphknoten. In einer Folgestudie stellten diese Autoren fest, dass die Impfung von Ferkeln mit einem Escherichia-coli-Antigen während der Säugezeit gegen eine orale Provokation mit E. coli schützen könnte und dass der Zusatz von 1,25-(OH)₂-D₃ diesen Schutz, gemessen an einer reduzierten fäkalen Ausscheidung von E. coli, verbesserte. Allerdings kann die vorteilhafte Wirkung von 1,25-(OH)₂-D₃ unter Produktionsbedingungen nur auftreten, wenn eine ausreichende Konzentration von 25-OH-D₃ als Substrat für die zweite Hydroxylierungsstufe im Blutkreislauf vorhanden ist. Am zuverlässigsten kann dies durch eine direkte Supplementierung von 25-OH-D₃ im Futter erreicht werden.

Eine andere Gruppe untersuchte die Veränderungen der Immunzellen, die als Folge der Nahrungsergänzung bei Absetzferkeln mit einer handelsüblichen hydroxylierten Form von Vitamin D₃ (25-OH-D₃; Hy·D) auftreten. Ferkel zeigten einen signifikanten Anstieg der Anzahl der Leukozyten, die immune Biomarker darstellen, die bekanntermaßen eng mit den antimikrobiellen Abwehrkräften verbunden sind, sowie eine positive Regulierung des Überlebens der Leukozyten und der phagozytischen Kapazität. Diese und andere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Vitamin D₃ eine zentrale Rolle bei der Immunantwort von Schweinen spielt und dass 25-OH D₃ eine effizientere Quelle als Cholecalciferol sein kann, um den Vitamin-D-Status bei Schweinen zu verbessern.