Betaina jest związkiem występującym naturalnie w roślinach i zwierzętach. Jako dodatek paszowy występuje w postaci bezwodnej lub chlorowodorku.Można go dodawać do pasz dla zwierząt w różnych celach.
Przede wszystkim cele te można wiązać z bardzo skuteczną zdolnością betainy jako donora metylu, która występuje głównie w wątrobie. Dzięki przeniesieniu niestabilnych grup metylowych promowana jest synteza różnych związków, takich jak metionina, karnityna i kreatyna. W ten sposób betaina wpływa na metabolizm białek, lipidów i energii, korzystnie zmieniając skład tuszy.
Po drugie, cel dodawania betainy do paszy może być powiązany z jej funkcją jako ochronnego penetranta organicznego. Dzięki tej funkcji betaina pomaga komórkom w całym organizmie utrzymać równowagę wodną i aktywność komórek, szczególnie w okresach stresu. Dobrze znanym przykładem jest pozytywny wpływ betainy na zwierzęta poddane stresowi cieplnemu.
U świń opisano różne korzystne skutki suplementacji betainą. W artykule skupimy się na roli betainy jako dodatku paszowego dla zdrowia jelit odsadzonych prosiąt.
W kilku badaniach betainy wykazano wpływ betainy na strawność składników odżywczych w jelicie krętym lub całym przewodzie pokarmowym świń. Powtarzające się obserwacje zwiększonej strawności błonnika w jelicie krętym (włókna surowego lub błonnika obojętnego i kwaśnego detergentu) wskazują, że betaina stymuluje fermentację już obecnych bakterii w jelicie cienkim, ponieważ komórki jelitowe nie wytwarzają enzymów rozkładających błonnik. Część włóknista rośliny zawiera składniki odżywcze, które mogą zostać uwolnione podczas degradacji tego błonnika drobnoustrojowego.
W związku z tym zaobserwowano również lepszą strawność suchej masy i surowego popiołu. Na poziomie całego przewodu pokarmowego donoszono, że prosięta suplementowane dietą w dawce 800 mg betainy/kg miały lepszą zawartość białka surowego (+6,4%) i suchej masy (+4,2% ) strawność. Ponadto inne badanie wykazało, że suplementacja 1250 mg/kg betainy poprawiła pozorną całkowitą strawność surowego białka (+3,7%) i ekstraktu eterowego (+6,7%).
Jedną z możliwych przyczyn obserwowanego wzrostu strawności składników odżywczych jest wpływ betainy na produkcję enzymów. W niedawnym badaniu in vivo dotyczącym dodawania betainy do odsadzonych prosiąt wykazano aktywność enzymów trawiennych (amylazy, maltazy, lipazy, trypsyny i chymotrypsyny). in chyme (ryc. 1). Wszystkie enzymy z wyjątkiem maltazy wykazywały zwiększoną aktywność, a działanie betainy było bardziej wyraźne przy dawce 2500 mg betainy/kg paszy niż przy dawce 1250 mg/kg. Wzrost aktywności może wynikać ze zwiększenia w produkcji enzymu lub może być wynikiem wzrostu wydajności katalitycznej enzymu.
Rycina 1 – Aktywność enzymów trawiennych jelit u prosiąt suplementowanych betainą w dawce 0 mg/kg, 1250 mg/kg lub 2500 mg/kg.
W doświadczeniach in vitro wykazano, że dodanie NaCl w celu wytworzenia wysokiego ciśnienia osmotycznego powoduje zahamowanie aktywności trypsyny i amylazy. Dodanie do tego testu różnych poziomów betainy przywraca hamujące działanie NaCl i zwiększa aktywność enzymu. Jednakże, gdy NaCl nie jest dodana do roztworu buforowego, betaina nie wpływa na aktywność enzymu przy niższym stężeniu, ale wykazuje działanie hamujące przy wyższym stężeniu.
Nie tylko zwiększona strawność może wyjaśniać odnotowany wzrost wydajności wzrostu i współczynnika wykorzystania paszy u świń suplementowanych dietetyczną betainą. Dodanie betainy do diety świń zmniejsza również zapotrzebowanie zwierzęcia na energię do utrzymania. Hipoteza dotycząca tego obserwowanego efektu jest taka, że ​​gdy można zastosować betainę w celu 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 na wzrost, a nie konserwacja.
Komórki nabłonkowe wyściełające ścianę jelita muszą radzić sobie z bardzo zmiennymi warunkami osmotycznymi generowanymi przez zawartość światła podczas trawienia składników odżywczych. Jednocześnie te komórki jelitowe muszą kontrolować wymianę wody i różnych składników odżywczych pomiędzy światłem jelita a osoczem. aby chronić komórki przed tymi trudnymi warunkami, betaina jest ważnym penetrantem organicznym. Obserwując stężenie betainy w różnych tkankach, zawartość betainy w tkankach jelit jest dość wysoka. Ponadto zaobserwowano, że poziomy te mają wpływ poprzez stężenie betainy w diecie. Dobrze zrównoważone komórki będą miały lepszą proliferację i lepsze możliwości regeneracji. Dlatego naukowcy odkryli, że zwiększenie poziomu betainy u prosiąt zwiększa wysokość kosmków dwunastnicy i głębokość krypt jelita krętego, dzięki czemu kosmki są bardziej jednolite.
W innym badaniu zaobserwowano wzrost wysokości kosmków w dwunastnicy, jelicie czczym i jelicie krętym, ale nie stwierdzono wpływu na głębokość krypt. Jak zaobserwowano u kurcząt brojlerów zakażonych kokcydiami, ochronne działanie betainy na struktura jelit może być jeszcze ważniejsza w przypadku pewnych (osmotycznych) wyzwań.
Bariera jelitowa składa się głównie z komórek nabłonkowych, które są połączone ze sobą białkami ścisłego połączenia. Integralność tej bariery jest niezbędna, aby zapobiec przedostawaniu się szkodliwych substancji i bakterii chorobotwórczych, które w przeciwnym razie spowodowałyby stan zapalny. W przypadku świń negatywny wpływ na barierę jelitową uważa się za skutek zanieczyszczenia paszy mykotoksynami lub jeden z negatywnych skutków stresu cieplnego.
W celu pomiaru wpływu na efekt barierowy często wykorzystuje się testy in vitro linii komórkowych do pomiaru przeznabłonkowego oporu elektrycznego (TEER). Dzięki zastosowaniu betainy można zaobserwować poprawę TEER w wielu eksperymentach in vitro. Gdy bateria jest wystawiony na działanie wysokiej temperatury (42°C), TEER zmniejszy się (Rysunek 2). Dodatek betainy do pożywki wzrostowej tych komórek wystawionych na działanie ciepła przeciwdziała zmniejszeniu TEER, wskazując na zwiększoną odporność na ciepło.
Rycina 2 – Wpływ wysokiej temperatury i betainy in vitro na przeznabłonkową oporność komórek (TEER).
Ponadto w badaniu in vivo na prosiętach zmierzono zwiększoną ekspresję białek połączeń ścisłych (okludyny, klaudyny 1 i zonula occludens-1) w tkance jelita czczego zwierząt, które otrzymały 1250 mg/kg betainy w porównaniu z grupą kontrolną. Dodatkowo, jako marker uszkodzenia błony śluzowej jelit, aktywność oksydazy diaminowej w osoczu tych świń została znacznie obniżona, co wskazuje na silniejszą barierę jelitową. Po dodaniu betainy do diety tuczników wzrasta wytrzymałość na rozciąganie jelit mierzono w momencie uboju.
Niedawno w kilku badaniach powiązano betainę z układem antyoksydacyjnym i opisano zmniejszoną ilość wolnych rodników, obniżony poziom dialdehydu malonowego (MDA) i zwiększoną aktywność peroksydazy glutationowej (GSH-Px).
Betaina nie tylko działa u zwierząt jako osmoprotektant. Ponadto wiele bakterii może akumulować betainę poprzez syntezę de novo lub transport ze środowiska. Istnieją oznaki, że betaina może mieć pozytywny wpływ na liczbę bakterii w przewodzie pokarmowym odsadzonych prosiąt Wzrosła całkowita liczba bakterii jelitowych, zwłaszcza bifidobakterii i pałeczek kwasu mlekowego. Ponadto w kale wykryto mniejsze ilości Enterobacter.
Wreszcie zaobserwowano, że wpływ betainy na zdrowie jelit odsadzonych prosiąt polega na zmniejszeniu częstości biegunek. Efekt ten może być zależny od dawki: suplement diety w dawce 2500 mg/kg betainy jest skuteczniejszy niż 1250 mg/kg betainy w zmniejszenie częstości występowania biegunki. Jednakże wydajność prosiąt odsadzonych od maciory przy obu poziomach suplementu była podobna. 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 prowadzi do dysocjacji betainy HCl po spożyciu, co prowadzi do zakwaszenia żołądka.
Ciekawym pokarmem jest potencjalne zakwaszenie chlorowodorku betainy jako źródła betainy. W medycynie człowieka suplementy betainy HCl często stosuje się w połączeniu z pepsyną, aby wspomóc osoby z problemami żołądkowymi i problemami trawiennymi. W tym przypadku chlorowodorek betainy może być stosowany jako bezpieczne źródło kwasu solnego. Chociaż nie ma informacji na temat tej właściwości, gdy chlorowodorek betainy znajduje się w paszy dla prosiąt, może to być bardzo istotne.
Powszechnie wiadomo, że pH soku żołądkowego odsadzonych prosiąt może być stosunkowo wysokie (pH>4), co będzie miało wpływ na aktywację prekursora pepsyny do jej prekursora pepsynogenu. Optymalne trawienie białek jest ważne nie tylko dla zwierząt, aby uzyskać dobrą dostępność tego składnika odżywczego. Ponadto białko występujące podczas niestrawności może powodować szkodliwe namnażanie się patogenów oportunistycznych i zwiększać problem biegunki poodsadzeniowej. Betaina ma niską wartość pKa wynoszącą około 1,8, co prowadzi do dysocjacji betainy HCl po spożyciu, co prowadzi do zatrucia żołądka zakwaszenie.
To krótkotrwałe ponowne zakwaszenie zaobserwowano we wstępnym badaniu na ludziach i w badaniach na psach. Po podaniu pojedynczej dawki 750 mg lub 1500 mg chlorowodorku betainy pH żołądka psów leczonych wcześniej środkami redukującymi wydzielanie kwasu żołądkowego znacznie spadło z od około 7 do pH 2. Jednakże u nieleczonych psów kontrolnych pH żołądka wynosiło około 2, co nie było związane z suplementacją betainą HCl.
Betaina ma pozytywny wpływ na zdrowie jelit odsadzonych prosiąt. W tym przeglądzie literatury podkreślono różne możliwości betainy w zakresie wspomagania trawienia i wchłaniania składników odżywczych, poprawy fizycznych barier ochronnych, wpływania na mikroflorę i wzmacniania zdolności obronnych prosiąt.