לבטאין יש השפעה חיובית על מעי חזירונים נגמלים, אך לעתים קרובות נשכחת ממנה כאשר שוקלים תוספי מזון אפשריים לתמיכה בבריאות המעי או להפחתת בעיות הקשורות לשלשולים בגמילה. הוספת בטאין כחומר תזונתי פונקציונלי למזון יכולה להשפיע על בעלי חיים במגוון דרכים.
ראשית, לבטאין יכולת תורמת קבוצות מתיל חזקה מאוד, בעיקר בכבד של בעלי חיים. עקב העברת קבוצות מתיל לא יציבות, הסינתזה של תרכובות שונות כמו מתיונין, קרניטין וקריאטין משופרת. לפיכך, בטאין משפיע על חילוף החומרים של חלבונים, שומנים ואנרגיה בבעלי חיים, ובכך משנה לטובה את הרכב הפגר.
שנית, ניתן להוסיף בטאין למזון כחומר חודר אורגני מגן. בטאין פועל כמגן אוסמו, ועוזר לתאים בכל הגוף לשמור על מאזן נוזלים ופעילות תאית, במיוחד בתקופות של לחץ. דוגמה ידועה לכך היא ההשפעה המיטיבה של בטאין על בעלי חיים הסובלים מעקה חום.
מגוון השפעות מועילות על ביצועי בעלי חיים תוארו כתוצאה מתוסף בטאין בצורת נטולת מים או הידרוכלוריד. מאמר זה יתמקד באפשרויות הרבות לשימוש בבטאין כתוסף מזון לתמיכה בבריאות המעיים בחזירונים נגמלים.
מספר מחקרים על בטאין דיווחו על השפעות הבטאין על עיכול חומרים מזינים במעי הגס ובמעי הגס של חזירים. תצפיות חוזרות ונשנות על עיכול מוגבר של סיבים במעי הגס (סיבים גולמיים או סיבים ניטרליים וחומציים) מצביעות על כך שבטאין מגרה תסיסה חיידקית במעי הדק מכיוון שאנטרוציטים אינם מייצרים אנזימים המפרקים סיבים. חלקי צמח סיביים מכילים חומרים מזינים שיכולים להשתחרר כאשר סיבים מיקרוביאליים מתפרקים. לפיכך, נצפה גם שיפור בעיכול החומר היבש והאפר הגולמי. ברמת מערכת העיכול כולה, חזירונים שניזונו מתזונה של 800 מ"ג בטאין/ק"ג הראו שיפור בעיכול של חלבון גולמי (+6.4%) וחומר יבש (+4.2%). בנוסף, מחקר נוסף מצא כי העיכול הכולל לכאורה של חלבון גולמי (+3.7%) ותמצית אתר (+6.7%) שופר עם תוספת בטאין במינון של 1250 מ"ג/ק"ג.
סיבה אפשרית אחת לעלייה שנצפתה בספיגת חומרי הזנה היא השפעת הבטאין על ייצור אנזימים. מחקר in vivo שנערך לאחרונה על השפעות תוספת בטאין בחזירונים נגמלים העריך את פעילותם של אנזימי עיכול (עמילאז, מלטאז, ליפאז, טריפסין וכימוטריפסין) במזון העיכול (איור 1). פעילותם של כל האנזימים גדלה, למעט מלטאז, והשפעת הבטאין הייתה בולטת יותר במינון של 2500 מ"ג בטאין/ק"ג מזון מאשר במינון של 1250 מ"ג/ק"ג מזון. פעילות מוגברת עשויה לנבוע מעלייה בייצור אנזימים, אך עשויה לנבוע גם מעלייה ביעילות הקטליטית של האנזימים. ניסויים in vitro הראו כי פעילות טריפסין ועמילאז מעוכבת על ידי יצירת לחץ אוסמוטי גבוה באמצעות הוספת NaCl. בניסוי זה, הוספת בטאין בריכוזים שונים החזירה את ההשפעה המעכבת של NaCl ושיפרה את פעילות האנזים. עם זאת, כאשר לא נוסף נתרן כלורי לתמיסת הבופר, לקומפלקס הכללת הבטאין לא הייתה השפעה על פעילות האנזים בריכוזים נמוכים יותר, אך הציג השפעה מעכבת בריכוזים גבוהים יחסית.
דווח על שיפור בביצועי הגדילה ובשיעורי המרת מזון אצל חזירים שניזונו מבטאין תזונתי, כמו גם על שיפור בעיכול. הוספת בטאין לתזונת החזירים מפחיתה גם היא את דרישות האנרגיה של בעל החיים. ההשערה להשפעה שנצפתה היא שכאשר בטאין זמין לשמירה על לחץ אוסמוטי תוך תאי, הצורך במשאבות יונים (תהליך הדורש אנרגיה) מצטמצם. לכן, במצבים בהם צריכת האנרגיה מוגבלת, ההשפעה של תוספת בטאין צפויה להיות גדולה יותר על ידי הגברת הגדילה ולא על ידי שמירה על דרישות האנרגיה.
תאי אפיתל של דופן המעי חייבים להתמודד עם תנאים אוסמוטיים משתנים מאוד הנוצרים על ידי תוכן לומן המעי במהלך עיכול חומרים מזינים. במקביל, תאי אפיתל מעיים אלה חיוניים לשליטה על חילוף מים וחומרים מזינים שונים בין לומן המעי לפלזמה. כדי להגן על תאים מפני תנאים קשים אלה, בטאין הוא חומר חודר אורגני חשוב. אם מסתכלים על ריכוז הבטאין ברקמות שונות, ניתן לראות כי ברקמת המעי יש רמות גבוהות למדי של בטאין. בנוסף, צוין כי רמות אלו עשויות להיות מושפעות מריכוזי בטאין בתזונה. תאים מאוזנים היטב יהיו בעלי יכולת התרבות טובה יותר ויציבות טובה. לסיכום, החוקרים מצאו כי עלייה ברמות הבטאין בחזירונים הגדילה את גובה וילי התריסריון ואת עומק קריפטות האילום, והוילי הפכו אחידים יותר.
במחקר אחר, ניתן היה לראות עלייה בגובה הווילות ללא השפעה על עומק הקריפטה בתריסריון, מעי הג'ג'ונום והאיליאום. ההשפעה המגנה של בטאין על מבנה המעי עשויה להיות חשובה יותר במחלות (אוסמוטיות) ספציפיות, כפי שנצפה אצל תרנגולות ברוילר עם קוקסידיה.
מחסום המעי מורכב בעיקר מתאי אפיתל המחוברים זה לזה באמצעות חלבונים מסוג Tight Junction (צומת הדוק). שלמותו של מחסום זה חיונית למניעת חדירת חומרים מזיקים וחיידקים פתוגניים שעלולים לגרום לדלקת. אצל חזירים, השפעות שליליות על מחסום המעי נחשבות כתוצאה מזיהום מזון עם מיקוטוקסינים או אחת ההשפעות השליליות של עקת חום.
כדי למדוד את ההשפעה על אפקט המחסום, שורות תאים נבדקות לעיתים קרובות במבחנה על ידי מדידת התנגדות חשמלית טרנסאפיתליאלית (TEER). שיפורים ב-TEER נצפו בניסויים רבים במבחנה עקב השימוש בבטאין. TEER יורד כאשר תאים נחשפים לטמפרטורות גבוהות (42°C) (איור 2). הוספת בטאין למצע הגידול של תאים מחוממים אלה נטרלה את הירידה ב-TEER, דבר המצביע על שיפור בסבילות תרמית. בנוסף, מחקרים in vivo בחזירונים גילו ביטוי מוגבר של חלבוני צומת הדוק (occludin, claudin1 ו-zonula occlusions-1) ברקמת הג'ג'ונלית של בעלי חיים שקיבלו בטאין במינון של 1250 מ"ג/ק"ג בהשוואה לקבוצת הביקורת. בנוסף, פעילות דיאמין אוקסידאז, סמן לנזק לרירית המעי, פחתה משמעותית בפלזמה של חזירים אלה, דבר המצביע על מחסום מעי חזק יותר. כאשר בטאין נוסף לתזונה של חזירים מסיימים, נמדדה העלייה בחוזק המתיחה של המעי בשחיטה.
לאחרונה, מספר מחקרים קישרו בין בטאין למערכת נוגדת החמצון ותיארו הפחתה ברדיקלים חופשיים, הפחתה ברמות מלונדיאלדהיד (MDA) ועלייה בפעילות גלוטתיון פראוקסידאז (GSH-Px). מחקר שנערך לאחרונה בחזירונים הראה כי פעילות GSH-Px בג'ג'ונום גדלה, בעוד שלבטאין תזונתי לא הייתה השפעה על MDA.
בטאין לא רק משמש כמגן אוסמופוליטני בבעלי חיים, אלא שחיידקים שונים יכולים לצבור בטאין באמצעות סינתזה דה נובו או הובלה מהסביבה. ישנן עדויות לכך שלבטאין עשויה להיות השפעה חיובית על פלורת החיידקים של מערכת העיכול של חזירונים נגמלים. המספר הכולל של חיידקי איליום גדל, במיוחד ביפידובקטריה ולקטובצילוס. בנוסף, זוהה מספר נמוך יותר של Enterobacteriaceae בצואה.
ההשפעה האחרונה שנצפתה של בטאין על בריאות המעיים בחזירונים נגמלו הייתה הפחתה בשכיחות השלשולים. השפעה זו עשויה להיות תלוית מינון: תוסף תזונה עם בטאין במינון של 2500 מ"ג/ק"ג היה יעיל יותר בהפחתת שכיחות השלשולים מאשר בטאין במינון של 1250 מ"ג/ק"ג. עם זאת, ביצועי חזירונים נגמלים היו דומים בשתי רמות התוסף. חוקרים אחרים הראו שיעורים נמוכים יותר של שלשולים ותחלואה בחזירונים נגמלים כאשר קיבלו תוסף של 800 מ"ג/ק"ג בטאין.
מעניין לציין, שלבטאין הידרוכלוריד יש פוטנציאל לחומצות כמקור לבטאין. ברפואה, תוספי בטאין הידרוכלוריד משמשים לעתים קרובות בשילוב עם פפסין כדי לעזור לאנשים הסובלים מבעיות קיבה ועיכול. במקרה זה, בטאין הידרוכלוריד משמש כמקור בטוח לחומצה הידרוכלורית. למרות שאין מידע זמין לגבי תכונה זו כאשר בטאין הידרוכלוריד כלול במזון לחזירונים, היא עשויה להיות חשובה. ידוע שבחזירונים נגמלים, רמת החומציות בקיבה יכולה להיות גבוהה יחסית (pH > 4), ובכך להפריע להפעלת האנזים המפרק חלבון פפסין בפפסינוגן, קודמו. עיכול חלבונים אופטימלי חשוב לא רק כדי שבעלי חיים יוכלו לנצל באופן מלא את החומר התזונה הזה. בנוסף, חלבון שעיכול בצורה גרועה יכול להוביל להתרבות מיותרת של פתוגנים אופורטוניסטיים ולהחמיר את בעיית השלשול לאחר הגמילה. לבטאין יש ערך pKa נמוך של כ-1.8, מה שגורם לבטאין הידרוכלוריד להתפרק בעת בליעה, וכתוצאה מכך לחומצות קיבה. חמצון זמני זה נצפתה במחקרים ראשוניים בבני אדם ובמחקרים בכלבים. כלבים שטופלו בעבר במפחית חומציות חוו ירידה דרמטית ב-pH בקיבה מ-pH 7 בקירוב ל-pH 2 לאחר מנה בודדת של 750 מ"ג או 1500 מ"ג של בטאין הידרוכלוריד. עם זאת, בכלבי ביקורת שלא קיבלו את התרופה, רמת ה-pH בקיבה ירדה משמעותית. בקירוב 2, ללא קשר לצריכת בטאין הידרוכלוריד.
Betaine has a positive effect on the intestinal health of weaned piglets. This literature review highlights the various capabilities of betaine to support nutrient digestion and absorption, improve physical defense barriers, influence the microbiota and enhance defense in piglets. References available upon request, contact Lien Vande Maele, maele@orffa.com