Бетаин оказывает положительное воздействие на кишечник отъемышей, но о нем часто забывают при рассмотрении возможных добавок для поддержания здоровья кишечника или уменьшения проблем, связанных с диареей у отъемышей. Добавление бетаина в качестве функционального питательного вещества в корм может оказывать на животных различное воздействие.
Во-первых, бетаин обладает очень мощной способностью к донорству метильных групп, прежде всего 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 животных, благотворно изменяя состав туши.
Во-вторых, бетаин можно добавлять в корм в качестве защитного органического проникающего вещества. Бетаин действует как осмопротектор, помогая клеткам по всему организму поддерживать водный баланс и клеточную активность, особенно в периоды стресса. Хорошо известным примером является благотворное влияние бетаина на животных, страдающих от теплового стресса.
В результате добавления бетаина в безводной или гидрохлоридной форме были описаны различные положительные эффекты на продуктивность животных. В этой статье будут рассмотрены многочисленные возможности использования бетаина в качестве кормовой добавки для поддержания здоровья кишечника у отъемышей поросят.
В нескольких исследованиях бетаина сообщалось о его влиянии на усвояемость питательных веществ в подвздошной кишке и толстом кишечнике свиней. Многократные наблюдения за повышением усвояемости клетчатки в подвздошной кишке (сырой клетчатки или нейтральной и кислотно-детергентной клетчатки) позволяют предположить, что бетаин стимулирует бактериальную ферментацию в тонком кишечнике, поскольку энтероциты не вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку. Волокнистые части растений содержат питательные вещества, которые могут высвобождаться при разложении микробной клетчатки. Таким образом, также наблюдалось улучшение усвояемости сухого вещества и сырой золы. На уровне всего желудочно-кишечного тракта у поросят, получавших рацион с 800 мг бетаина/кг, наблюдалось улучшение усвояемости сырого протеина (+6,4%) и сухого вещества (+4,2%). Кроме того, другое исследование показало, что общая усвояемость сырого протеина (+3,7%) и эфирного экстракта (+6,7%) улучшилась при добавлении бетаина в дозе 1250 мг/кг.
Одной из возможных причин наблюдаемого увеличения усвоения питательных веществ является влияние бетаина на выработку ферментов. В недавнем исследовании in vivo, посвященном влиянию добавления бетаина на отъемышей, оценивалась активность пищеварительных ферментов (амилазы, мальтазы, липазы, трипсина и химотрипсина) в содержимом кишечника (рис. 1). Активность всех ферментов увеличилась, за исключением мальтазы, и эффект бетаина был более выражен при дозе 2500 мг бетаина/кг корма, чем при дозе 1250 мг/кг корма. Увеличение активности может быть результатом увеличения выработки ферментов, но также может быть результатом повышения каталитической эффективности ферментов. Эксперименты in vitro показали, что активность трипсина и амилазы ингибируется при создании высокого осмотического давления путем добавления NaCl. В этом эксперименте добавление бетаина в различных концентрациях восстановило ингибирующее действие NaCl и улучшило активность ферментов. Однако, когда в буферный раствор не добавляли хлорид натрия, комплекс включения бетаина не оказывал влияния на активность фермента при низких концентрациях, но проявлял ингибирующее действие при относительно высоких концентрациях.
У свиней, получавших бетаин с кормом, отмечалось улучшение показателей роста и коэффициентов конверсии корма, а также улучшение усвояемости. Добавление бетаина в рацион свиней также снижает потребность животных в энергии. Гипотеза, объясняющая этот наблюдаемый эффект, 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, эффект от добавления бетаина, как ожидается, будет больше за счет увеличения роста, чем за счет поддержания энергетических потребностей.
Эпителиальные клетки кишечной стенки должны справляться с крайне изменчивыми осмотическими условиями, создаваемыми содержимым просвета кишечника во время переваривания питательных веществ. В то же время эти кишечные эпителиальные клетки играют важную роль в контроле обмена воды и различных питательных веществ между просветом кишечника и плазмой. Для защиты клеток от этих суровых условий важным органическим проникающим веществом является бетаин. Если посмотреть на концентрацию бетаина в различных тканях, можно увидеть, что в кишечной ткани его уровень достаточно высок. Кроме того, было отмечено, что на эти уровни может влиять концентрация бетаина в пище. Сбалансированные клетки будут обладать лучшей пролиферативной способностью и хорошей стабильностью. В целом, исследователи обнаружили, что повышение уровня бетаина у поросят увеличивает высоту ворсинок двенадцатиперстной кишки и глубину крипт подвздошной кишки, а ворсинки становятся более однородными.
В другом исследовании было отмечено увеличение высоты ворсинок без влияния на глубину крипт в двенадцатиперстной кишке, тощей кишке и подвздошной кишке. Защитное действие бетаина на структуру кишечника может быть более значимым при определенных (осмотических) заболеваниях, как это наблюдалось у бройлерных цыплят, зараженных кокцидиями.
Кишечный барьер состоит преимущественно из эпителиальных клеток, соединенных друг с другом посредством белков плотных межклеточных соединений. Целостность этого барьера необходима для предотвращения проникновения вредных веществ и патогенных бактерий, которые в противном случае могли бы вызвать воспаление. Считается, что у свиней негативное воздействие на кишечный барьер является результатом загрязнения корма микотоксинами или одним из негативных последствий теплового стресса.
Для оценки влияния на барьерную функцию клеточные линии часто тестируют in vitro путем измерения трансэпителиального электрического сопротивления (ТЭЭС). В многочисленных экспериментах in vitro наблюдалось улучшение ТЭЭС благодаря использованию бетаина. ТЭЭС снижается при воздействии на клетки высоких температур (42°C) (Рисунок 2). Добавление бетаина в культуральную среду этих нагретых клеток компенсировало снижение ТЭЭС, что указывает на улучшение термоустойчивости. Кроме того, исследования in vivo на поросятах выявили повышенную экспрессию белков плотных соединений (окклюдина, клаудина 1 и зонулы окклюзии-1) в ткани тощей кишки животных, получавших бетаин в дозе 1250 мг/кг, по сравнению с контрольной группой. Кроме того, активность диаминооксидазы, маркера повреждения слизистой оболочки кишечника, была значительно снижена в плазме этих свиней, что указывает на более прочный кишечный барьер. При добавлении бетаина в рацион свиней на откорме измеряли увеличение прочности кишечника на разрыв при убое.
В последнее время ряд исследований связал бетаин с антиоксидантной системой и описал снижение количества свободных радикалов, снижение уровня малонового диальдегида (МДА) и повышение активности глутатионпероксидазы (GSH-Px). Недавнее исследование на поросятах показало, что активность GSH-Px в тощей кишке увеличилась, в то время как добавление бетаина в рацион не оказало влияния на уровень МДА.
Бетаин не только действует как осмопротектор у животных, но и различные бактерии могут накапливать его посредством синтеза de novo или переноса из окружающей среды. Есть данные, свидетельствующие о том, что бетаин может оказывать положительное влияние на бактериальную флору желудочно-кишечного тракта отъемышей. Общее количество бактерий в подвздошной кишке увеличилось, особенно бифидобактерий и лактобацилл. Кроме того, в кале было обнаружено меньшее количество энтеробактерий.
Последним наблюдаемым эффектом бетаина на здоровье кишечника у отъемышей было снижение частоты диареи. Этот эффект может зависеть от дозы: добавление бетаина в рацион в дозе 2500 мг/кг было более эффективным в снижении частоты диареи, чем добавление бетаина в дозе 1250 мг/кг. Однако показатели продуктивности отъемышей были схожими при обоих уровнях добавления. Другие исследователи показали более низкие показатели диареи и заболеваемости у отъемышей при добавлении 800 мг/кг бетаина.
Интересно, что гидрохлорид бетаина обладает потенциальным подкисляющим действием как источник бетаина. В медицине добавки гидрохлорида бетаина часто используются в сочетании с пепсином для лечения людей с проблемами желудка и пищеварения. В этом случае гидрохлорид бетаина служит безопасным источником соляной кислоты. Хотя информация об этом свойстве при добавлении гидрохлорида бетаина в корм для поросят отсутствует, оно может быть важным. Известно, что у отъемышей pH желудка может быть относительно высоким (pH > 4), что препятствует активации фермента пепсина, расщепляющего белок, до его предшественника — пепсиногена. 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 1,8, что приводит к диссоциации гидрохлорида бетаина при попадании в организм, вызывая закисление желудка. Это временное повторное закисление наблюдалось в предварительных исследованиях на людях и собаках. У собак, ранее получавших препараты, снижающие кислотность, наблюдалось резкое снижение pH желудка с приблизительно 7 до 2 после однократного приема 750 мг или 1500 мг гидрохлорида бетаина. Однако у контрольных собак, не получавших препарат, pH желудка значительно снизился, приблизительно до 2, независимо от приема гидрохлорида бетаина.
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