Бетаїн – це природна сполука, широко поширена в рослинах і тваринах. Як кормова добавка, він постачається в безводній або гідрохлоридній формі. Його можна додавати до корму для тварин для різних цілей.
Перш за все, ці цілі можуть бути пов'язані з дуже ефективною здатністю бетаїну донорувати метильні групи, яка переважно відбувається в печінці. Завдяки перенесенню нестабільних метильних груп сприяє синтезу різних сполук, таких як метіонін, карнітин та креатин. Таким чином, бетаїн впливає на білковий, ліпідний та енергетичний обмін, тим самим позитивно змінюючи склад туші.
По-друге, мета додавання бетаїну в корм може бути пов'язана з його функцією як захисного органічного пенетранта. У цій функції бетаїн допомагає клітинам по всьому організму підтримувати водний баланс та клітинну активність, особливо в періоди стресу. Відомим прикладом є позитивний вплив бетаїну на тварин, які перебувають під тепловим стресом.
У свиней описано різні корисні ефекти додавання бетаїну. У цій статті основна увага буде приділена ролі бетаїну як кормової добавки для здоров'я кишечника поросят, відлучених від грудей.
Кілька досліджень бетаїну повідомляли про вплив на перетравність поживних речовин у клубовій кишці або всьому травному тракті свиней. Неодноразові спостереження за підвищеною перетравністю клітковини (сирої клітковини або нейтральної та кислотної детергентної клітковини) у клубовій кишці вказують на те, що бетаїн стимулює ферментацію бактерій, які вже присутні в тонкому кишечнику, оскільки клітини кишечника не виробляють ферменти, що розщеплюють клітковину. Клітковина рослини містить поживні речовини, які можуть вивільнятися під час розщеплення цієї мікробної клітковини.
Таким чином, також спостерігалося покращення засвоюваності сухої речовини та сирої золи. На рівні всього травного тракту повідомлялося, що поросята, яким додавали 800 мг бетаїну/кг раціону, мали покращену засвоюваність сирого протеїну (+6,4%) та сухої речовини (+4,2%). Крім того, інше дослідження показало, що при додаванні 1250 мг/кг бетаїну покращилася загальна засвоюваність сирого протеїну (+3,7%) та ефірного екстракту (+6,7%).
Однією з можливих причин спостережуваного збільшення засвоюваності поживних речовин є вплив бетаїну на вироблення ферментів. У нещодавньому дослідженні in vivo щодо додавання бетаїну до відлучених поросят оцінювали активність травних ферментів (амілази, мальтази, ліпази, трипсину та хімотрипсину) у хімусі (Рисунок 1). Усі ферменти, крім мальтази, показали підвищену активність, а вплив бетаїну був більш вираженим при 2500 мг бетаїну/кг корму, ніж при 1250 мг/кг. Збільшення активності може бути результатом збільшення вироблення ферментів або збільшення каталітичної ефективності ферменту.
Рисунок 1 – Активність травних ферментів кишечника у поросят, яким дали бетаїн у дозі 0 мг/кг, 1250 мг/кг або 2500 мг/кг.
В експериментах in vitro було доведено, що додавання NaCl для створення високого осмотичного тиску пригнічує активність трипсину та амілази. Додавання різних рівнів бетаїну до цього тесту відновило інгібуючий ефект NaCl та підвищило активність ферменту. Однак, коли NaCl не додають до буферного розчину, бетаїн не впливає на активність ферменту при нижчій концентрації, але проявляє інгібуючий ефект при вищій концентрації.
Не лише підвищена засвоюваність може пояснити зареєстроване збільшення показників росту та коефіцієнта конверсії корму у свиней, яких додають у раціон бетаїн. Додавання бетаїну до раціону свиней також знижує потреби тварини в енергії для підтримки. Гіпотеза цього спостережуваного ефекту полягає в тому, що коли бетаїн може бути використаний для підтримки внутрішньоклітинного осмотичного тиску, потреба в іонних насосах зменшується, що є процесом, що вимагає енергії. У разі обмеженого споживання енергії очікується, що ефект від додавання бетаїну буде більш вираженим за рахунок збільшення постачання енергії для росту, а не для підтримки.
Епітеліальні клітини, що вистилають стінку кишечника, повинні справлятися з дуже мінливими осмотичними умовами, що створюються вмістом просвіту під час перетравлення поживних речовин. Водночас ці кишкові клітини повинні контролювати обмін води та різних поживних речовин між просвітом кишечника та плазмою. Щоб захистити клітини від цих складних умов, бетаїн є важливим органічним пенетрантом. При спостереженні за концентрацією бетаїну в різних тканинах вміст бетаїну в тканинах кишечника досить високий. Крім того, було помічено, що на ці рівні впливає концентрація бетаїну в раціоні. Добре збалансовані клітини матимуть кращу проліферацію та кращі можливості відновлення. Таким чином, дослідники виявили, що підвищення рівня бетаїну у поросят збільшує висоту ворсинок дванадцятипалої кишки та глибину клубових крипт, а ворсинки стають більш однорідними.
В іншому дослідженні спостерігалося збільшення висоти ворсинок у дванадцятипалій кишці, порожній та клубовій кишках, але впливу на глибину крипт не було. Як спостерігалося у бройлерних курчат, інфікованих кокцидіями, захисний ефект бетаїну на структуру кишечника може бути ще більш важливим за певних (осмотичних) умов.
Кишковий бар'єр складається переважно з епітеліальних клітин, які з'єднані між собою білками щільного з'єднання. Цілісність цього бар'єру є важливою для запобігання потраплянню шкідливих речовин і патогенних бактерій, які в іншому випадку викликали б запалення. Для свиней негативний вплив кишкового бар'єру вважається результатом забруднення корму мікотоксинами або одним із негативних наслідків теплового стресу.
Для вимірювання впливу на бар'єрний ефект часто використовуються тести клітинних ліній in vitro для вимірювання трансепітеліального електричного опору (TEER). При застосуванні бетаїну покращений TEER можна спостерігати в кількох експериментах in vitro. Коли батарея піддається впливу високої температури (42°C), TEER зменшується (Рисунок 2). Додавання бетаїну до середовища росту цих клітин, що зазнали впливу тепла, протидіяло зниженню TEER, що свідчить про підвищену термостійкість.
Рисунок 2. Вплив високої температури та бетаїну на трансепітеліальну резистентність клітин (TEER) in vitro.
Крім того, у дослідженні in vivo на поросятах було виміряно підвищену експресію білків щільного з'єднання (оклюдин, клаудин1 та zonula occludens-1) у тканині порожньої кишки тварин, які отримували 1250 мг/кг бетаїну, порівняно з контрольною групою. Крім того, як маркер пошкодження слизової оболонки кишечника, активність діаміноксидази в плазмі цих свиней була значно знижена, що свідчить про міцніший кишковий бар'єр. Коли бетаїн додавали до раціону свиней на відгодівлі, збільшення міцності кишечника на розтяг вимірювали під час забою.
Нещодавно кілька досліджень пов'язали бетаїн з антиоксидантною системою та описали зменшення кількості вільних радикалів, зниження рівня малонового діальдегіду (MDA) та покращення активності глутатіонпероксидази (GSH-Px).
Бетаїн діє не лише як осмопротектор у тварин. Крім того, багато бактерій можуть накопичувати бетаїн шляхом de novo синтезу або транспортування з навколишнього середовища. Є ознаки того, що бетаїн може позитивно впливати на кількість бактерій у шлунково-кишковому тракті відлучених поросят. Загальна кількість клубових бактерій, особливо біфідобактерій та лактобактерій, збільшилася. Крім того, у калі було виявлено меншу кількість ентеробактерій.
Зрештою, було відзначено, що вплив бетаїну на здоров'я кишечника відлучених поросят полягає у зменшенні частоти діареї. Цей ефект може бути дозозалежним: харчова добавка бетаїну 2500 мг/кг є ефективнішою, ніж бетаїн 1250 мг/кг, у зменшенні частоти діареї. Однак результати відлучених поросят при двох рівнях добавки були подібними. Інші дослідники показали, що при додаванні 800 мг/кг бетаїну частота та захворюваність на діарею у відлучених поросят нижчі.
Бетаїн має низьке значення pKa, близько 1,8, що призводить до дисоціації бетаїн HCl після прийому всередину, що спричиняє підкислення шлунка.
Цікавим продуктом є потенційне підкислення гідрохлориду бетаїну як джерела бетаїну. У медицині людини добавки бетаїну гідрохлориду часто використовуються в поєднанні з пепсином для підтримки людей із проблемами шлунка та травлення. У цьому випадку гідрохлорид бетаїну можна використовувати як безпечне джерело соляної кислоти. Хоча немає інформації про цю властивість, коли гідрохлорид бетаїну міститься в кормі для поросят, вона може бути дуже важливою.
Загальновідомо, що pH шлункового соку відлучених поросят може бути відносно високим (pH>4), що впливатиме на активацію попередника пепсину до його попередника пепсиногену. Оптимальне перетравлення білка важливе не лише для тварин, щоб отримати хорошу доступність цієї поживної речовини. Крім того, порушення травлення білка може спричинити шкідливе розмноження умовно-патогенних мікроорганізмів та посилити проблему діареї після відлучення. Бетаїн має низьке значення pKa близько 1,8, що призводить до дисоціації бетаїну HCl після потрапляння всередину, що спричиняє підкислення шлунка.
Таке короткочасне повторне закислення спостерігалося в попередньому дослідженні на людях та дослідженнях на собаках. Після одноразового прийому 750 мг або 1500 мг бетаїн гідрохлориду, pH шлунка собак, яких раніше лікували засобами, що знижують шлункову кислотність, значно знизився з приблизно 7 до pH 2. Однак у контрольних собак, які не отримували лікування, pH шлунка становив приблизно 2, що не було пов'язано з прийомом добавок бетаїн гідрохлориду.
Бетаїн позитивно впливає на здоров'я кишечника відлучених поросят. Цей огляд літератури висвітлює різні можливості бетаїну для підтримки травлення та засвоєння поживних речовин, покращення фізичних захисних бар'єрів, впливу на мікробіоту та підвищення захисних можливостей поросят.