关于营养因素的推论
营养不良期的恢复
本文不讨论日粮中钙磷浓度对猪骨骼矿物质沉积的影响。营养不良可导致骨质疏松、四肢不调(佝偻病)以及自发性骨折。日粮中钙磷含量及钙磷比都已经固定，而磷的吸收则通过日粮中植酸酶的常规添加得以保障，关于包含植酸酶的日粮钙磷补充剂的研究仍在继续。多样化的饲料配方可能导致某些肢体问题升级，但实际上，更关键的因素在于饲料质量管理和植酸酶的稳定性。然而，大多数文章仅仅关注猪群采食的饲料是否包含有足够高的营养成分含量。
近期剧增的维D相关跛行发病数量引起了大家对饲料配方中质量控制环节的关注。质量控制过程失误可导致营养流失。近期有研究报道，在经历即使较短的营养不良期后，生长猪机体也无法恢复正常的骨骼矿物含量(BMC)。一项研究表明，相对于饲喂150%钙磷含量的青年猪，饲喂70%钙磷量的猪群可在4周内出现机体骨矿物沉积量降低61.6%的症状。运用DXA扫描仪对同一动物反复监测，显示即使在随后的8个星期内给其饲喂150%钙磷量，BMC仍未能恢复至正常水平。不过股骨却可以在这8个星期的补偿期里摄入足够高的钙磷，并恢复到正常的骨骼强度。这说明，机体内矿物质元素优先供给受力起支撑作用的骨骼，并在此保存下来。
这些实验结果解释了骨灰矿物质分析和力学分析之间结论的矛盾。此外，在哺乳仔猪、育肥猪及其他的研究上，也报道过两者结论之间的不符合。事实上，骨强度的合理范围区间仍未被明确界定。个别骨头的力学分析结果已经被用于描述营养供给对动物机体的影响。维持最大骨强度所需营养成分含量远高于维持骨骼最大矿物质含量。因此，骨无机质含量与骨强度无直接的比例关系。此外，实验室并没有测量骨骼力学特性的统一标准，而较长的时间耗费以及设备仪器要求也影响了力学研究在临床诊断中的应用。因此，力学研究常只在特定的科研项目中运用。
弓背猪给的启示
早在2008之前，驼背被认为是猪群中散发的一种先天性疾病，引起猪弓背，伴发脊髓机能障碍。虽然会给猪群带来各种不便，但人们通常认为其对整个养殖业的影响微乎其微。而在2008年的一项试验中，我们发现在一定条件下，对日粮做一定处理后，可以诱发猪驼背病的发生。这提示，骨骼和结缔组织的发育与骨头矿物质化和软骨病的发生存在某钟联系。
维D直接参与调节机体钙的平衡，此外，对一种新型激素的研究让我们开始关注维D和磷与骨骼之间的相互作用。传统的维D影响钙磷平衡的方式被认为是通过甲状旁腺激素发挥作用(图1A)。血钙浓度的变化引起甲状旁腺激素活性和数量的变化，而甲状旁腺激素可使肾脏、胃肠道及骨骼等靶器官发生一系列的变化。近来的研究发现，维D可直接作用于骨细胞上的维D受体(VDR)，进而通过激活细胞信号通路调节磷的平衡。这种新发现的尿磷酸盐激素为纤维原细胞生长因子23(FGF-23)，由成骨细胞生成，它通过FGF-23-维D-磷反馈调节通路影响体内磷的平衡(图1B)。
图1 传统的通过PTH影响磷平衡和通过VDR直接作用于骨骼影响骨磷平衡的比较
这个新的信号通路可以提高磷使用效率。传统的生猪日粮更为注重钙磷含量的加强，而忽视了其使用效率的问题，同时日粮中磷的运用又受到原料费用以及环保压力的影响。因此，钙磷尤其是磷的使用，在猪的日粮中受制明显。FGF-23通路的发现挑战了传统的观念。骨组织是研究FGF-23的最佳样本。据此，我们可以通过改变饲料配方，提高磷的利用效率。
如上所述，越来越多的研究者关注维D调节磷代谢的机制。2008年，华盛顿大学猪教研中心(SRTC)的四月龄内猪大规模爆发驼背病(接近20%的发病率)(图2)。通过对猪群的密切监察发现，驼背猪与不驼背猪在遗传学和健康度上并无差异。通过对三个驼背高发病率猪群进行调查发现，病变损伤主要发生在第14、15和16节胸椎。作为驼背病的典型病变部位-楔形椎骨，表现出以软骨骨化障碍为特征的组织学损伤。FGF参与软骨发育过程，缺失FGF-23的小鼠，解剖发现其全身骨骼畸形，在猪身上则表现为驼背。
图2 30 kg一下青年猪表现驼背，一节DXA扫描仪对脊椎扫描的图片
SRTC驼背病爆发后，研究者经过反复调查，最后发现是因为连续四个月使用缺乏维D3的饲料饲喂猪群，但饲料中含有边际量的钙磷含量。用问题饲料饲喂怀孕母猪群，会对它们生产的小猪产生影响，日后表现为驼背。
随后他们进一步对青年猪安排实验，以确认维D与驼背的关系。给母猪饲喂不含有维D补充剂的怀孕料，观察出生小猪是否表现驼背，并给断奶猪饲喂不含维D补充剂的饲料。此外针对钙磷，一组饲喂含有足量钙磷补充剂(按98年NRC推荐需要量的120%)的饲料，一组饲喂含边际量钙磷补充剂(按98年NRC推荐需要量的80%)的饲料。结果发现，饲喂边际量补充剂的猪表现驼背，约21%的发病率，病猪表现生长迟缓，9周龄时的DXA监测结果显示骨矿物质含量也降低。而用含有补充维D(280 IU D3/kg)日粮饲喂的母猪，其生产的仔猪9周龄时无驼背病例发生，但是到13周龄时会有25%的猪发生驼背，且饲喂边际量钙磷补充剂的断奶猪亦有25%出现驼背，而未补充维D的母猪所产仔猪的发病率则提高到33%。这说明，母猪日龄中维D的浓度影响仔猪出现驼背症状的时间。
根据稍早的研究，上述试验中所使用的边际日龄钙磷浓度并不算很低，但是其影响被维D的缺乏所放大。维D、钙、磷这三种养分中任一种的不足都会放大这种不足所带来的对骨骼或机体生长发育的影响。在上述的跟进试验中，母猪机体维D的状态也对观察到的各种异常反应起到了一定的作用。
母体遗留效应
已有研究报道母猪日粮中的维D含量对后代仔猪的影响。有人设计实验，一组后备母猪补充325 IU D3/kg，一组不补充，对其所产后代仔猪，专门设计产房仔猪日粮(未补充维D，含120%需要量的磷)进行饲喂，两组的后代仔猪骨密度(BMD)都出现下降，比例近20%。但是，若在母猪怀孕阶段补充1750 IU D3/kg，对仔猪饲喂相同的产房仔猪日粮，未观察到BMD下降。
在这个试验中，仔猪出生和断奶时并未监测到BMD的变化，此时在仔猪肾脏和肠道观察到与维D代谢相关的基因mRNA表达异常，为该阶段母体遗留效应的表现。母猪供应超量的维D会增加断奶猪体内24，25-羟化酶(CYP24A1)mRNA的表达，促进机体降解维D。
这个实验以及更早的实验所验证的母猪日粮效应，可以解释SRTC在短时间内的营养缺乏可引起了如此大的影响。同时，最新的维D推荐需要量也说明SRTC所使用的维D补充量是不够的。
总结，所有这些实验的结果都说明了母猪维生素D的缺乏可引起后代在胎儿阶段的骨骼异常。在初生和断奶期仅能从微观的分子水平观察到这一异常，在断奶后钙磷的缺乏会加剧这一异常而表现出显著的外观症状表现。因此，对不同阶段猪进行分子水平的检测和外观表现的观察，对于阐明猪维D相关驼背病例的发病过程，具有重要意义。
