Effects of 25-hydroxyvitamin D3 on growth performance and expression of genes related to protein synthesis in muscle of dairy bulls

doi:10.11686/cyxb2025334

Abstract

Abstract:

We evaluated the effects of 25-hydroxyvitamin D? （CAL） and coated CAL （CCAL） on the average daily weight gain， nutrient digestibility， rumen fermentation， blood metabolites， and transcript profiles of genes related to protein synthesis in muscle of dairy bulls. Fifty Holstein bulls with （175.6 ± 16.81） kg body weight and （6.0 ± 0.2） months of age were assigned in a randomized block design to five groups with 10 bulls per group. Bulls in the control group received no supplementation， and those in the low CAL （LCAL）， high CAL （HCAL）， low CCAL （LCCAL）， and high CCAL （HCCAL） groups received supplementation of 0.5 or 1.0 mg·d?¹ in the form of CAL or CCAL， respectively. The experimental period was 70 days， with 10 days for adaptation. During the data and sample collection period， the body weights of bulls were measured， and samples of feed， feces， ruminal fluid， blood， and muscle were collected. 1） It was found that with increasing CAL or CCAL supplementation， the average daily gain （ADG） increased linearly （P<0.05）， and the feed-to-gain ratio decreased linearly （P<0.05）. The apparent digestibility of dry matter， organic matter， and neutral detergent fiber increased linearly （P<0.05） with increasing CAL or CCAL supplementation. Ruminal total volatile fatty acid （TVFA） content and molar proportions of isobutyrate and isovalerate increased linearly （P<0.05）， but the acetate-to-propionate ratio decreased linearly （P<0.05） with increasing CAL or CCAL supplementation. Blood total protein， albumin， insulin-like growth factor-1 （IGF-1）， total antioxidant capacity （T-AOC）， glutathione peroxidase （GSH-Px）， CAL， and 1，25-dihydroxyvitamin D? increased linearly （P<0.05）， but the malondialdehyde content decreased linearly （P<0.05） with increasing CAL or CCAL supplementation. The transcript levels of IGF-1， IGF-1R， PI3K， mTOR， and P70S6K （encoding insulin-like growth factor-1， insulin-like growth factor-1 receptor， phosphatidylinositol 3-kinase， mechanistic target of rapamycin， and ribosomal protein S6 kinase， respectively） in muscle increased linearly （P<0.05） with increasing CAL or CCAL supplementation. 2） Compared with bulls in the CAL groups， those in the CCAL groups had higher ADG， blood T-AOC， GSH-Px， CAL， and 1，25-dihydroxyvitamin D? levels and higher transcript levels of IGF-1， IGF-1R， PI3K， mTOR and P70S6K inmuscle， similar nutrient digestibility and ruminal TVFA contents， but lower feed-to-gain ratio. These results indicate that CCAL is more effective than CAL for increasing the growth performance of bulls and decreasing the feed-to-gain ratio.

Key words: 25-hydroxyvitamin D?, nutrient digestibility, rumen fermentation, antioxidant status, muscle protein synthesis, Holstein bull

Hao-dong ZHANG, Yu-qian JING, Jia-xin FENG, Bai-qiao LIU, Jiang FENG, Nan SUN, Wen-jie HUO, Gang GUO, Qiang LIU, Cong WANG. Effects of 25-hydroxyvitamin D₃ on growth performance and expression of genes related to protein synthesis in muscle of dairy bulls[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(8): 134-143.

Figures/Tables 6

References 29

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原料 Ingredient	含量 Content （%）	营养水平^2） Nutrient level	含量 Content
玉米青贮Corn silage	35.00	有机物OM （%）	91.92
苜蓿干草Alfalfa hay	7.00	粗蛋白质CP （%）	13.41
麦秸Wheat straw	8.00	粗脂肪EE （%）	1.42
玉米Corn	31.00	中性洗涤纤维NDF （%）	42.41
麸皮Wheat bran	4.70	酸性洗涤纤维ADF （%）	26.31
豆粕Soybean meal	5.00	钙Ca （%）	0.81
菜籽粕Rapeseed meal	2.50	磷P （%）	0.42
棉籽粕Cottonseed meal	5.00	增重净能NE_g（MJ·kg^-1）	6.18
碳酸钙CaCO₃	0.50
食盐NaCl	0.50
磷酸氢钙CaHPO₄	0.30
预混料^1） Premix	0.50
合计Total	100.00

原料 Ingredient	含量 Content （%）	营养水平^2） Nutrient level	含量 Content
玉米青贮Corn silage	35.00	有机物OM （%）	91.92
苜蓿干草Alfalfa hay	7.00	粗蛋白质CP （%）	13.41
麦秸Wheat straw	8.00	粗脂肪EE （%）	1.42
玉米Corn	31.00	中性洗涤纤维NDF （%）	42.41
麸皮Wheat bran	4.70	酸性洗涤纤维ADF （%）	26.31
豆粕Soybean meal	5.00	钙Ca （%）	0.81
菜籽粕Rapeseed meal	2.50	磷P （%）	0.42
棉籽粕Cottonseed meal	5.00	增重净能NE_g（MJ·kg^-1）	6.18
碳酸钙CaCO₃	0.50
食盐NaCl	0.50
磷酸氢钙CaHPO₄	0.30
预混料^1） Premix	0.50
合计Total	100.00

项目 Item	天数 Days （d）	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
		CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
		CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
干物质采食量DMI （kg·d^-1）	1~30	5.60	5.64	5.69	5.78	5.86	0.113	0.277	0.246	0.253	0.286	0.716
	30~60	6.36	6.43	6.52	6.59	6.34	0.098	0.334	0.297	0.278	0.686	0.587
	1~60	5.98	6.04	6.10	6.18	6.10	0.104	0.261	0.237	0.217	0.305	0.223
体重 BW （kg）	1	189.42	190.63	191.64	194.54	188.83	3.374	0.862	0.764	0.637	0.268	0.312
	30	225.67	227.24	230.01	233.45	228.13	4.016	0.542	0.033	0.231	0.027	0.108
	60	263.78	265.92	271.43	274.15	268.21	3.148	0.267	0.023	0.199	0.018	0.301
平均日增重ADG （kg·d^-1）	1~30	1.21	1.22	1.28	1.30	1.31	0.021	0.105	0.011	0.238	0.013	0.221
	30~60	1.27	1.29	1.38	1.40	1.36	0.023	0.039	0.033	0.207	0.015	0.216
	1~60	1.24	1.26	1.33	1.35	1.34	0.017	0.044	0.020	0.249	0.017	0.194
料重比 DMI/ADG	1~30	4.63	4.62	4.45	4.44	4.47	0.108	0.107	0.034	0.122	0.011	0.217
	30~60	5.01	4.97	4.72	4.71	4.66	0.106	0.046	0.023	0.371	0.009	0.222
	1~60	4.83	4.80	4.59	4.58	4.57	0.087	0.038	0.021	0.175	0.014	0.261

项目 Item	天数 Days （d）	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
		CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
		CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
干物质采食量DMI （kg·d^-1）	1~30	5.60	5.64	5.69	5.78	5.86	0.113	0.277	0.246	0.253	0.286	0.716
	30~60	6.36	6.43	6.52	6.59	6.34	0.098	0.334	0.297	0.278	0.686	0.587
	1~60	5.98	6.04	6.10	6.18	6.10	0.104	0.261	0.237	0.217	0.305	0.223
体重 BW （kg）	1	189.42	190.63	191.64	194.54	188.83	3.374	0.862	0.764	0.637	0.268	0.312
	30	225.67	227.24	230.01	233.45	228.13	4.016	0.542	0.033	0.231	0.027	0.108
	60	263.78	265.92	271.43	274.15	268.21	3.148	0.267	0.023	0.199	0.018	0.301
平均日增重ADG （kg·d^-1）	1~30	1.21	1.22	1.28	1.30	1.31	0.021	0.105	0.011	0.238	0.013	0.221
	30~60	1.27	1.29	1.38	1.40	1.36	0.023	0.039	0.033	0.207	0.015	0.216
	1~60	1.24	1.26	1.33	1.35	1.34	0.017	0.044	0.020	0.249	0.017	0.194
料重比 DMI/ADG	1~30	4.63	4.62	4.45	4.44	4.47	0.108	0.107	0.034	0.122	0.011	0.217
	30~60	5.01	4.97	4.72	4.71	4.66	0.106	0.046	0.023	0.371	0.009	0.222
	1~60	4.83	4.80	4.59	4.58	4.57	0.087	0.038	0.021	0.175	0.014	0.261

项目 Item	养分表观消化率					标准误 SEM	P值P-value
	Nutrient apparent digestibility （%）						CAL vs CCAL	CAL		CCAL
	Nutrient apparent digestibility （%）							线性 Linear	二次 Quadratic	线性 Linear	二次 Quadratic
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL			线性 Linear	二次 Quadratic	线性 Linear	二次 Quadratic
干物质Dry matter	71.32	72.45	74.13	73.67	74.56	1.065	0.217	0.027	0.871	0.016	0.538
有机物Organic matter	73.01	74.78	75.89	75.21	76.04	0.912	0.116	0.020	0.834	0.023	0.488
粗蛋白质Crude protein	77.78	78.22	77.20	77.89	78.56	1.113	0.215	0.239	0.795	0.554	0.672
粗脂肪Ether extract	86.67	85.94	87.13	88.44	86.50	1.574	0.108	0.586	0.558	0.408	0.513
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber	54.42	57.31	57.45	56.82	58.14	1.339	0.372	0.035	0.673	0.037	0.814
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber	41.43	41.56	40.13	40.94	42.32	1.408	0.346	0.174	0.782	0.632	0.493

Effects of 25-hydroxyvitamin D₃ on growth performance and expression of genes related to protein synthesis in muscle of dairy bulls

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项目 Item	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
pH	6.39	6.32	6.35	6.38	6.37	0.026	0.305	0.366	0.205	0.217	0.432
总挥发性脂肪酸TVFA （mmol·L^-1）	98.32	101.30	108.21	110.14	107.32	3.561	0.103	0.026	0.267	0.014	0.305
乙酸Acetate （%）	65.56	64.21	64.44	64.62	65.53	0.818	0.167	0.491	0.687	0.396	0.318
丙酸Propionate （%）	20.72	21.54	21.11	22.20	21.42	0.561	0.222	0.192	0.269	0.157	0.126
丁酸Butyrate （%）	10.13	10.21	10.78	10.24	9.98	0.062	0.304	0.267	0.226	0.454	0.329
戊酸Valerate （%）	1.14	1.12	1.08	1.04	1.03	0.048	0.268	0.495	0.610	0.461	0.497
异丁酸Isobutyrate （%）	1.06	1.21	1.15	1.16	1.20	0.053	0.527	0.024	0.626	0.029	0.166
异戊酸Isovalerate （%）	1.49	1.88	1.81	1.77	1.84	0.046	0.108	0.042	0.283	0.037	0.493
乙酸/丙酸Acetate/Propionate	3.16	2.98	3.05	2.91	3.06	0.055	0.332	0.028	0.561	0.022	0.398
氨态氮NH₃-N （mg·dL^-1）	12.93	11.78	11.32	11.90	12.31	1.022	0.234	0.272	0.347	0.206	0.108
微生物蛋白质MCP （mg·mL^-1）	0.87	0.83	0.86	0.84	0.81	0.031	0.372	0.124	0.257	0.365	0.201

项目 Item	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
pH	6.39	6.32	6.35	6.38	6.37	0.026	0.305	0.366	0.205	0.217	0.432
总挥发性脂肪酸TVFA （mmol·L^-1）	98.32	101.30	108.21	110.14	107.32	3.561	0.103	0.026	0.267	0.014	0.305
乙酸Acetate （%）	65.56	64.21	64.44	64.62	65.53	0.818	0.167	0.491	0.687	0.396	0.318
丙酸Propionate （%）	20.72	21.54	21.11	22.20	21.42	0.561	0.222	0.192	0.269	0.157	0.126
丁酸Butyrate （%）	10.13	10.21	10.78	10.24	9.98	0.062	0.304	0.267	0.226	0.454	0.329
戊酸Valerate （%）	1.14	1.12	1.08	1.04	1.03	0.048	0.268	0.495	0.610	0.461	0.497
异丁酸Isobutyrate （%）	1.06	1.21	1.15	1.16	1.20	0.053	0.527	0.024	0.626	0.029	0.166
异戊酸Isovalerate （%）	1.49	1.88	1.81	1.77	1.84	0.046	0.108	0.042	0.283	0.037	0.493
乙酸/丙酸Acetate/Propionate	3.16	2.98	3.05	2.91	3.06	0.055	0.332	0.028	0.561	0.022	0.398
氨态氮NH₃-N （mg·dL^-1）	12.93	11.78	11.32	11.90	12.31	1.022	0.234	0.272	0.347	0.206	0.108
微生物蛋白质MCP （mg·mL^-1）	0.87	0.83	0.86	0.84	0.81	0.031	0.372	0.124	0.257	0.365	0.201

项目 Item	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
葡萄糖Glucose （mmol·L^-1）	4.97	4.90	4.90	4.89	5.01	0.198	0.254	0.452	0.296	0.430	0.479
总蛋白Total protein （g·L^-1）	68.67	70.00	72.62	73.54	72.31	1.382	0.096	0.037	0.482	0.022	0.376
白蛋白Albumin （g·L^-1）	34.73	35.11	37.03	36.62	37.52	1.057	0.237	0.036	0.639	0.024	0.241
尿素氮Urea nitrogen （mmol·L^-1）	4.54	4.25	4.50	4.39	4.28	0.281	0.316	0.364	0.291	0.378	0.462
胰岛素样生长因子1 IGF-1 （ng·mL^-1）	85.42	93.44	114.53	122.01	99.03	6.791	0.205	0.036	0.280	0.037	0.098
总抗氧化能力T-AOC （U·mL^-1）	12.31	15.20	18.10	20.32	18.89	1.059	0.026	0.012	0.394	0.007	0.235
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px （U·mL^-1）	73.43	91.64	97.42	114.33	110.74	3.250	0.013	0.036	0.268	0.016	0.319
丙二醛MDA （nmol·L^-1）	4.09	3.22	3.17	2.94	3.13	0.113	0.401	0.045	0.591	0.039	0.243
CAL （ng·mL^-1）	45.82	55.91	105.31	185.45	194.72	15.217	0.002	0.013	0.490	0.008	0.346
CCAL （pg·mL^-1）	94.32	104.78	103.91	136.74	141.67	14.092	0.003	0.012	0.300	0.006	0.278
钙Ca （mmol·L^-1）	2.55	2.58	2.54	2.54	2.52	0.049	0.407	0.232	0.396	0.645	0.358
磷P （mmol·L^-1）	1.17	1.16	1.35	1.36	1.25	0.119	0.325	0.237	0.424	0.308	0.586
碱性磷酸酶ALP （U·L^-1）	111.63	113.12	107.24	109.21	108.34	12.463	0.216	0.184	0.311	0.271	0.174

项目 Item	组别Group					标准误 SEM	P值P-value
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	CAL		CCAL
	CK	LCAL	HCAL	LCCAL	HCCAL		CAL vs CCAL	线性Linear	二次Quadratic	线性Linear	二次Quadratic
葡萄糖Glucose （mmol·L^-1）	4.97	4.90	4.90	4.89	5.01	0.198	0.254	0.452	0.296	0.430	0.479
总蛋白Total protein （g·L^-1）	68.67	70.00	72.62	73.54	72.31	1.382	0.096	0.037	0.482	0.022	0.376
白蛋白Albumin （g·L^-1）	34.73	35.11	37.03	36.62	37.52	1.057	0.237	0.036	0.639	0.024	0.241
尿素氮Urea nitrogen （mmol·L^-1）	4.54	4.25	4.50	4.39	4.28	0.281	0.316	0.364	0.291	0.378	0.462
胰岛素样生长因子1 IGF-1 （ng·mL^-1）	85.42	93.44	114.53	122.01	99.03	6.791	0.205	0.036	0.280	0.037	0.098
总抗氧化能力T-AOC （U·mL^-1）	12.31	15.20	18.10	20.32	18.89	1.059	0.026	0.012	0.394	0.007	0.235
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px （U·mL^-1）	73.43	91.64	97.42	114.33	110.74	3.250	0.013	0.036	0.268	0.016	0.319
丙二醛MDA （nmol·L^-1）	4.09	3.22	3.17	2.94	3.13	0.113	0.401	0.045	0.591	0.039	0.243
CAL （ng·mL^-1）	45.82	55.91	105.31	185.45	194.72	15.217	0.002	0.013	0.490	0.008	0.346
CCAL （pg·mL^-1）	94.32	104.78	103.91	136.74	141.67	14.092	0.003	0.012	0.300	0.006	0.278
钙Ca （mmol·L^-1）	2.55	2.58	2.54	2.54	2.52	0.049	0.407	0.232	0.396	0.645	0.358
磷P （mmol·L^-1）	1.17	1.16	1.35	1.36	1.25	0.119	0.325	0.237	0.424	0.308	0.586
碱性磷酸酶ALP （U·L^-1）	111.63	113.12	107.24	109.21	108.34	12.463	0.216	0.184	0.311	0.271	0.174