Бетаин оказывает положительное влияние на кишечник отнятых поросят, но о нем часто забывают при рассмотрении возможных добавок для поддержания здоровья кишечника или уменьшения проблем, связанных с диареей при отъеме. Добавление бетаина в качестве функционального питательного вещества в корм может влиять на животных различными способами.
Во-первых, бетаин обладает очень мощной способностью донора метильных групп, в первую очередь в печени животных. Благодаря переносу нестабильных метильных групп усиливается синтез различных соединений, таких как метионин, карнитин и креатин. Таким образом, бетаин влияет на белковый, липидный и энергетический обмен веществ животных, тем самым благотворно изменяя состав туши.
Во-вторых, бетаин можно добавлять в корм в качестве защитного органического пенетранта. Бетаин действует как осмопротектор, помогая клеткам во всем организме поддерживать баланс жидкости и клеточную активность, особенно в периоды стресса. Хорошо известным примером является благотворное влияние бетаина на животных, страдающих от теплового стресса.
Различные полезные эффекты на производительность животных были описаны в результате добавления бетаина в безводной или гидрохлоридной форме. В этой статье основное внимание будет уделено многочисленным возможностям использования бетаина в качестве кормовой добавки для поддержания здоровья кишечника у отнятых поросят.
Несколько исследований бетаина сообщили о влиянии бетаина на усвояемость питательных веществ в подвздошной и толстой кишке свиней. Повторные наблюдения за повышенной усвояемостью клетчатки в подвздошной кишке (сырая клетчатка или нейтральная и кислотная детергентная клетчатка) предполагают, что бетаин стимулирует бактериальную ферментацию в тонком кишечнике, поскольку энтероциты не вырабатывают ферменты, разрушающие клетчатку. Волокнистые части растений содержат питательные вещества, которые могут высвобождаться при разложении микробных волокон. Таким образом, также наблюдалось улучшение усвояемости сухого вещества и сырой золы. На уровне всего желудочно-кишечного тракта поросята, получавшие рацион с содержанием бетаина 800 мг/кг, показали улучшенную усвояемость сырого протеина (+6,4%) и сухого вещества (+4,2%). Кроме того, другое исследование показало, что кажущаяся общая усвояемость сырого протеина (+3,7%) и эфирного экстракта (+6,7%) была улучшена при добавлении бетаина в дозе 1250 мг/кг.
Одной из возможных причин наблюдаемого увеличения усвоения питательных веществ является влияние бетаина на выработку ферментов. Недавнее исследование in vivo эффектов добавления бетаина у отнятых поросят оценивало активность пищеварительных ферментов (амилазы, мальтазы, липазы, трипсина и химотрипсина) в пищеварительном тракте (рис. 1). Активность всех ферментов увеличилась, за исключением мальтазы, а эффект бетаина был более выражен при дозе 2500 мг бетаина/кг корма, чем при дозе 1250 мг/кг корма. Повышенная активность может быть результатом увеличения выработки ферментов, но также может быть результатом увеличения каталитической эффективности ферментов. Эксперименты in vitro показали, что активность трипсина и амилазы подавляется путем создания высокого осмотического давления посредством добавления NaCl. В этом эксперименте добавление бетаина в различных концентрациях восстановило ингибирующий эффект NaCl и улучшило активность ферментов. Однако, когда в буферный раствор не добавлялся хлорид натрия, комплекс включения бетаина не оказывал влияния на активность фермента при более низких концентрациях, но проявлял ингибирующий эффект при относительно высоких концентрациях.
Улучшение показателей роста и коэффициентов конверсии корма было отмечено у свиней, которым давали диетический бетаин, а также улучшение усвояемости. Добавление бетаина в рацион свиней также снижает потребность животных в энергии. Гипотеза этого наблюдаемого эффекта заключается в том, что когда бетаин доступен для поддержания внутриклеточного осмотического давления, потребность в ионных насосах (процесс, требующий энергии) снижается. Таким образом, в ситуациях, когда потребление энергии ограничено, ожидается, что эффект от добавления бетаина будет больше за счет увеличения роста, а не за счет поддержания потребности в энергии.
Эпителиальные клетки стенки кишечника должны справляться с крайне изменчивыми осмотическими условиями, создаваемыми содержимым просвета кишечника во время переваривания питательных веществ. В то же время эти эпителиальные клетки кишечника необходимы для контроля обмена воды и различных питательных веществ между просветом кишечника и плазмой. Для защиты клеток от этих суровых условий бетаин является важным органическим проникающим веществом. Если посмотреть на концентрацию бетаина в различных тканях, можно увидеть, что в тканях кишечника уровень бетаина довольно высок. Кроме того, было отмечено, что на эти уровни могут влиять концентрации бетаина в рационе. Хорошо сбалансированные клетки будут иметь лучшую пролиферативную способность и хорошую стабильность. Подводя итог, исследователи обнаружили, что повышение уровня бетаина у поросят увеличило высоту ворсинок двенадцатиперстной кишки и глубину подвздошных крипт, а ворсинки стали более однородными.
В другом исследовании увеличение высоты ворсинок без влияния на глубину крипт наблюдалось в двенадцатиперстной кишке, тощей кишке и подвздошной кишке. Защитное действие бетаина на структуру кишечника может быть более важным при специфических (осмотических) заболеваниях, как это наблюдалось у цыплят-бройлеров с кокцидиями.
Кишечный барьер в основном состоит из эпителиальных клеток, которые прикреплены друг к другу с помощью белков плотного соединения. Целостность этого барьера имеет важное значение для предотвращения проникновения вредных веществ и патогенных бактерий, которые в противном случае могли бы вызвать воспаление. У свиней негативное воздействие на кишечный барьер, как полагают, является результатом загрязнения корма микотоксинами или одним из негативных последствий теплового стресса.
Для измерения эффекта барьера клеточные линии часто тестируют in vitro путем измерения трансэпителиального электрического сопротивления (TEER). Улучшения TEER наблюдались в многочисленных экспериментах in vitro из-за использования бетаина. TEER уменьшается, когда клетки подвергаются воздействию высоких температур (42°C) (рисунок 2). Добавление бетаина в питательную среду этих нагретых клеток противодействовало снижению TEER, что указывает на улучшение термотолерантности. Кроме того, исследования in vivo на поросятах выявили повышенную экспрессию белков плотных контактов (окклюдин, клаудин1 и зонала окклюзии-1) в ткани тонкой кишки животных, получавших бетаин в дозе 1250 мг/кг по сравнению с контрольной группой. Кроме того, активность диаминоксидазы, маркера повреждения слизистой оболочки кишечника, была значительно снижена в плазме этих свиней, что указывает на более сильный кишечный барьер. Когда бетаин добавляли в рацион откорма свиней, увеличение прочности кишечника на растяжение измеряли при убое.
Недавно несколько исследований связали бетаин с антиоксидантной системой и описали снижение свободных радикалов, снижение уровня малонового диальдегида (МДА) и увеличение активности глутатионпероксидазы (GSH-Px). Недавнее исследование на поросятах показало, что активность GSH-Px в тощей кишке увеличилась, тогда как диетический бетаин не оказал никакого влияния на МДА.
Бетаин не только действует как осмопротектор у животных, но и различные бактерии могут накапливать бетаин посредством синтеза de novo или транспорта из окружающей среды. Есть данные, что бетаин может оказывать положительное влияние на бактериальную флору желудочно-кишечного тракта поросят-отъемышей. Общее количество бактерий подвздошной кишки увеличилось, особенно бифидобактерий и лактобацилл. Кроме того, в стуле было обнаружено меньшее количество Enterobacteriaceae.
Последним наблюдаемым эффектом бетаина на здоровье кишечника у отнятых поросят было снижение частоты диареи. Этот эффект может зависеть от дозы: диетическая добавка с бетаином в дозе 2500 мг/кг была более эффективна в снижении частоты диареи, чем бетаин в дозе 1250 мг/кг. Однако производительность отнятых поросят была схожей при обоих уровнях добавки. Другие исследователи показали более низкие показатели диареи и заболеваемости у отнятых поросят при добавлении 800 мг/кг бетаина.
Интересно, что бетаин гидрохлорид обладает потенциальным подкисляющим эффектом как источник бетаина. В медицине добавки бетаин гидрохлорида часто используются в сочетании с пепсином, чтобы помочь людям с желудочными и пищеварительными проблемами. В этом случае бетаин гидрохлорид служит безопасным источником соляной кислоты. Хотя нет информации относительно этого свойства, когда бетаин гидрохлорид включается в корм для поросят, это может быть важно. Известно, что у отнятых поросят pH желудка может быть относительно высоким (pH > 4), тем самым мешая активации фермента, разрушающего белок пепсина, в его предшественнике пепсиногене. Оптимальное переваривание белка важно не только для того, чтобы животные могли в полной мере использовать это питательное вещество. Кроме того, плохо переваренный белок может привести к ненужному размножению условно-патогенных микроорганизмов и усугубить проблему диареи после отъема. Бетаин имеет низкое значение pKa, приблизительно равное 1,8, что приводит к диссоциации гидрохлорида бетаина при приеме внутрь, что приводит к закислению желудка. Это временное повторное закисление наблюдалось в предварительных исследованиях на людях и в исследованиях на собаках. У собак, ранее получавших препараты, снижающие кислотность, наблюдалось резкое снижение pH желудка примерно с pH 7 до pH 2 после однократной дозы 750 мг или 1500 мг гидрохлорида бетаина. Однако у контрольных собак, не получавших препарат, pH желудка значительно снизился. Примерно на 2, независимо от приема бетаина HCl.
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