Betaina to naturalnie występujący związek chemiczny, szeroko rozpowszechniony w roślinach i zwierzętach. Jako dodatek do paszy, jest dostępna w postaci bezwodnej lub chlorowodorku. Można ją dodawać do pasz dla zwierząt w różnych celach.
Przede wszystkim, cele te mogą być związane z bardzo skuteczną zdolnością betainy do dawkowania grup metylowych, co ma miejsce głównie w wątrobie. Ze względu na transfer niestabilnych grup metylowych wspomagana jest synteza różnych związków, takich jak metionina, karnityna i kreatyna. W ten sposób betaina wpływa na metabolizm białek, lipidów i energii, korzystnie zmieniając tym samym skład tuszy.
Po drugie, cel dodawania betainy do paszy może być związany z jej funkcją ochronnego środka penetrującego. Pełniąc tę ​​funkcję, betaina pomaga komórkom w całym organizmie utrzymać równowagę wodną i aktywność komórkową, zwłaszcza w okresach stresu. Dobrze znanym przykładem jest pozytywny wpływ betainy na zwierzęta poddane stresowi cieplnemu.
Opisano różne korzystne efekty suplementacji betainą u świń. W niniejszym artykule skupiono się na roli betainy jako dodatku paszowego, wpływającego na zdrowie jelit odsadzonych prosiąt.
W kilku badaniach dotyczących betainy wykazano jej wpływ na strawność składników odżywczych w jelicie krętym lub całym przewodzie pokarmowym świń. Wielokrotne obserwacje zwiększonej strawności włókna w jelicie krętym (włókna surowego lub włókna detergentowego obojętnego i kwaśnego) wskazują, że betaina stymuluje fermentację bakterii już obecnych w jelicie cienkim, ponieważ komórki jelitowe nie produkują enzymów rozkładających błonnik. Włóknista część rośliny zawiera składniki odżywcze, które mogą być uwalniane podczas rozkładu tego włókna bakteryjnego.
Zaobserwowano również poprawę strawności suchej masy i popiołu surowego. Na poziomie całego przewodu pokarmowego doniesiono, że prosięta, którym podawano 800 mg betainy/kg diety, miały lepszą strawność białka surowego (+6,4%) i suchej masy (+4,2%). Ponadto inne badanie wykazało, że po dodaniu 1250 mg/kg betainy nastąpiła poprawa całkowitej strawności białka surowego (+3,7%) i ekstraktu eterowego (+6,7%).
Jednym z możliwych powodów obserwowanego wzrostu strawności składników odżywczych jest wpływ betainy na produkcję enzymów. W niedawnym badaniu in vivo dotyczącym dodawania betainy odstawionym od piersi prosiętom, oceniano aktywność enzymów trawiennych (amylazy, maltazy, lipazy, trypsyny i chymotrypsyny) w treści pokarmowej (ryc. 1). Wszystkie enzymy z wyjątkiem maltazy wykazały zwiększoną aktywność, a wpływ betainy był wyraźniejszy przy dawce 2500 mg betainy/kg paszy niż przy 1250 mg/kg. Wzrost aktywności może być wynikiem zwiększonej produkcji enzymów lub wzrostu wydajności katalitycznej enzymu.
Rysunek 1. Aktywność enzymów trawiennych jelit u prosiąt otrzymujących betainę w dawce 0 mg/kg, 1250 mg/kg lub 2500 mg/kg.
W eksperymentach in vitro udowodniono, że dodanie NaCl w celu wytworzenia wysokiego ciśnienia osmotycznego powodowało zahamowanie aktywności trypsyny i amylazy. Dodanie różnych ilości betainy do tego testu przywróciło hamujący efekt NaCl i zwiększyło aktywność enzymu. Jednakże, gdy do roztworu buforowego nie dodano NaCl, betaina nie wpływała na aktywność enzymu przy niższym stężeniu, ale wykazywała działanie hamujące przy wyższym stężeniu.
Nie tylko zwiększona strawność może wyjaśnić zaobserwowany wzrost wydajności wzrostu i wskaźnika wykorzystania paszy u świń suplementowanych betainą dietetyczną. Dodanie betainy do diety świń zmniejsza również zapotrzebowanie zwierzęcia na energię potrzebną do utrzymania. Hipoteza dotycząca tego obserwowanego efektu jest taka, że ​​gdy betaina może być stosowana do utrzymania wewnątrzkomórkowego ciśnienia osmotycznego, zmniejsza się zapotrzebowanie na pompy jonowe, co jest procesem wymagającym energii. W przypadku ograniczonego spożycia energii oczekuje się, że efekt suplementacji betainą będzie bardziej wyraźny poprzez zwiększenie podaży energii potrzebnej do wzrostu, a nie do utrzymania.
Komórki nabłonkowe wyściełające ściany jelita muszą radzić sobie z bardzo zmiennymi warunkami osmotycznymi generowanymi przez zawartość światła jelita podczas trawienia składników odżywczych. Jednocześnie te komórki jelitowe muszą kontrolować wymianę wody i różnych składników odżywczych między światłem jelita a osoczem. Aby chronić komórki przed tymi trudnymi warunkami, betaina jest ważnym organicznym środkiem penetrującym. Obserwując stężenie betainy w różnych tkankach, można zauważyć, że zawartość betainy w tkankach jelit jest dość wysoka. Ponadto zaobserwowano, że na poziomy te wpływa stężenie betainy w diecie. Dobrze zbilansowane komórki będą miały lepszą proliferację i lepsze zdolności regeneracyjne. Dlatego naukowcy odkryli, że zwiększenie poziomu betainy u prosiąt zwiększa wysokość kosmków dwunastnicy i głębokość krypt jelita krętego, a kosmki są bardziej jednolite.
W innym badaniu zaobserwowano zwiększenie wysokości kosmków w dwunastnicy, jelicie czczym i krętym, ale nie miało to wpływu na głębokość krypt. Jak zaobserwowano u brojlerów zakażonych kokcydiami, ochronny wpływ betainy na strukturę jelit może być jeszcze ważniejszy w przypadku pewnych wyzwań (osmotycznych).
Bariera jelitowa składa się głównie z komórek nabłonkowych, które są połączone ze sobą za pomocą białek połączeń ścisłych. Integralność tej bariery jest niezbędna, aby zapobiec przedostawaniu się szkodliwych substancji i bakterii chorobotwórczych, które w przeciwnym razie mogłyby wywołać stan zapalny. W przypadku świń negatywny wpływ bariery jelitowej uważa się za wynik zanieczyszczenia paszy mykotoksynami lub jeden z negatywnych skutków stresu cieplnego.
Aby zmierzyć wpływ efektu barierowego, często stosuje się testy in vitro linii komórkowych w celu pomiaru przeznabłonkowego oporu elektrycznego (TEER). Dzięki zastosowaniu betainy można zaobserwować poprawę TEER w wielu eksperymentach in vitro. Gdy akumulator zostanie wystawiony na działanie wysokiej temperatury (42°C), TEER ulegnie obniżeniu (rysunek 2). Dodanie betainy do pożywki wzrostowej tych wystawionych na działanie ciepła komórek przeciwdziała obniżeniu TEER, co wskazuje na zwiększoną odporność na ciepło.
Rycina 2. Wpływ wysokiej temperatury i betainy na oporność transepitalną komórek (TEER) w warunkach in vitro.
Ponadto w badaniu in vivo na prosiętach stwierdzono zwiększoną ekspresję białek połączeń ścisłych (okludyny, klaudyny 1 i zonula occludens-1) w tkance jelita czczego u zwierząt, którym podawano 1250 mg/kg betainy, w porównaniu z grupą kontrolną. Ponadto aktywność oksydazy diaminowej w osoczu tych świń, jako marker uszkodzenia błony śluzowej jelit, została znacząco zmniejszona, co wskazuje na silniejszą barierę jelitową. Po dodaniu betainy do diety warchlaków w fazie tuczu, w momencie uboju zmierzono wzrost wytrzymałości jelit na rozciąganie.
Ostatnio kilka badań powiązało betainę z układem antyoksydacyjnym i opisało jej właściwości zmniejszające ilość wolnych rodników, obniżające poziom malondialdehydu (MDA) i poprawiające aktywność peroksydazy glutationowej (GSH-Px).
Betaina działa nie tylko jako środek osmotyczny u zwierząt. Ponadto wiele bakterii może akumulować betainę poprzez syntezę de novo lub transport ze środowiska. Istnieją przesłanki, że betaina może mieć pozytywny wpływ na liczbę bakterii w przewodzie pokarmowym odsadzonych prosiąt. Całkowita liczba bakterii w jelicie krętym, zwłaszcza bifidobakterii i pałeczek kwasu mlekowego, wzrosła. Ponadto w kale stwierdzono mniejszą ilość bakterii Enterobacter.
Wreszcie zaobserwowano, że wpływ betainy na zdrowie jelit odsadzonych prosiąt polega na zmniejszeniu częstości występowania biegunki. Efekt ten może zależeć od dawki: suplement diety zawierający 2500 mg/kg betainy jest skuteczniejszy w zmniejszaniu częstości występowania biegunki niż 1250 mg/kg betainy. Jednakże wyniki odsadzonych prosiąt przy obu poziomach suplementacji były podobne. Inni badacze wykazali, że po dodaniu 800 mg/kg betainy częstość występowania biegunki u odsadzonych prosiąt jest niższa.
Betaina ma niską wartość pKa wynoszącą około 1,8, co powoduje dysocjację chlorowodorku betainy po spożyciu, co powoduje zakwaszenie żołądka.
Ciekawym aspektem jest potencjalne zakwaszenie spowodowane działaniem chlorowodorku betainy jako źródła betainy. W medycynie ludzkiej suplementy chlorowodorku betainy są często stosowane w połączeniu z pepsyną w celu wsparcia osób z problemami żołądkowymi i trawiennymi. W takim przypadku chlorowodorek betainy może być stosowany jako bezpieczne źródło kwasu solnego. Chociaż nie ma informacji na temat tej właściwości w przypadku obecności chlorowodorku betainy w paszy dla prosiąt, może ona mieć duże znaczenie.
Wiadomo, że pH soku żołądkowego odsadzonych prosiąt może być stosunkowo wysokie (pH>4), co wpływa na aktywację prekursora pepsyny do jej prekursora pepsynogenu. Optymalne trawienie białka jest ważne nie tylko dla zapewnienia zwierzętom dobrej dostępności tego składnika odżywczego. Ponadto niestrawne białko może powodować szkodliwą proliferację patogenów oportunistycznych i zwiększać problem biegunki po odsadzeniu. Betaina ma niską wartość pKa wynoszącą około 1,8, co prowadzi do dysocjacji chlorowodorku betainy po spożyciu, co powoduje zakwaszenie żołądka.
Tego rodzaju krótkotrwałe zakwaszenie zaobserwowano we wstępnym badaniu przeprowadzonym na ludziach oraz w badaniach na psach. Po podaniu pojedynczej dawki 750 mg lub 1500 mg chlorowodorku betainy, pH żołądka psów, którym wcześniej podawano leki zmniejszające kwasowość żołądka, znacznie spadło z około 7 do pH 2. Natomiast u nieleczonych psów kontrolnych pH żołądka wynosiło około 2, co nie było związane z suplementacją chlorowodorkiem betainy.
Betaina wywiera pozytywny wpływ na zdrowie jelit odsadzonych prosiąt. W niniejszym przeglądzie literatury podkreślono różne możliwości wykorzystania betainy w celu wspomagania trawienia i wchłaniania składników odżywczych, poprawy fizycznych barier ochronnych, oddziaływania na mikrobiotę i zwiększenia zdolności obronnych prosiąt.