Бетаин положительно влияет на кишечник отъемышей, но о нем часто забывают, рассматривая возможные добавки для поддержания здоровья кишечника или уменьшения проблем, связанных с диареей после отъема. Добавление бетаина в корм в качестве функционального питательного вещества может влиять на животных по-разному.
Во-первых, бетаин обладает мощным донорским потенциалом метильных групп, особенно 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, тем самым благотворно изменяя состав туши.
Во-вторых, бетаин можно добавлять в корм в качестве защитного органического проникающего вещества. Бетаин действует как осмопротектор, помогая клеткам организма поддерживать баланс жидкости и клеточную активность, особенно в периоды стресса. Хорошо известным примером является благотворное влияние бетаина на животных, страдающих от теплового стресса.
Описаны различные положительные эффекты бетаина в безводной форме или в форме гидрохлорида на продуктивность животных. В данной статье рассматриваются многочисленные возможности использования бетаина в качестве кормовой добавки для поддержания здоровья кишечника у поросят-отъемышей.
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 (сырой клетчатки или нейтрально- 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 микробных волокон. Таким образом, также наблюдалось улучшение усвояемости сухого вещества и сырой золы. На уровне всего желудочно-кишечного тракта поросята, получавшие рацион с 800 мг бетаина/кг, показали улучшение усвояемости 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%) улучшилась 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 отъемышей оценивало активность пищеварительных ферментов (амилазы, мальтазы, липазы, трипсина и химотрипсина) в пищеварительном тракте (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. Повышенная активность 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 созданием высокого осмотического давления посредством добавления NaCl. В этом эксперименте добавление бетаина в различных концентрациях восстанавливало ингибирующий эффект NaCl и улучшало активность ферментов. Однако, когда в буферный раствор не добавляли хлорид натрия, комплекс включения бетаина не оказывал влияния на активность фермента при более низких концентрациях, но оказывал ингибирующее действие при относительно высоких концентрациях.
У свиней, которым скармливали бетаин в рационе, отмечено улучшение показателей роста и 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 при наличии бетаина для поддержания внутриклеточного осмотического давления снижается потребность в ионных насосах (процессе, требующем энергии). Таким образом, в условиях ограниченного потребления энергии ожидается, что эффект от добавления бетаина будет больше за счет ускорения роста, а не поддержания потребности в энергии.
Эпителиальные клетки стенки кишечника должны справляться с сильно 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 ткань кишечника имеет довольно высокие уровни бетаина. Кроме того, было отмечено, что эти уровни могут зависеть от концентраций бетаина в рационе. Хорошо сбалансированные клетки будут иметь лучшую пролиферативную способность и хорошую стабильность. Подводя итог, исследователи обнаружили, что повышение уровня бетаина у поросят увеличивало высоту ворсинок двенадцатиперстной кишки и глубину подвздошных крипт, а ворсинки становились более однородными.
В другом исследовании наблюдалось увеличение высоты ворсинок без влияния на глубину крипт в двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишке. Защитное действие бетаина на структуру кишечника может быть более значимым при специфических (осмотических) заболеваниях, как это наблюдалось у цыплят-бройлеров с кокцидиями.
Кишечный барьер состоит в основном из эпителиальных клеток, соединенных друг с другом посредством плотных белковых контактов. Целостность этого барьера необходима для предотвращения проникновения вредных веществ и патогенных бактерий, которые могли бы вызвать воспаление. У свиней считается, что негативное воздействие на кишечный барьер является результатом загрязнения корма микотоксинами или одним из негативных последствий теплового стресса.
Для измерения влияния на барьерный эффект клеточные линии часто тестируют in vitro путем измерения трансэпителиального электрического сопротивления (ТЭС). Улучшение ТЭС наблюдалось в многочисленных экспериментах in vitro благодаря использованию бетаина. ТЭС снижается при воздействии на клетки высоких температур (42 °C) (рисунок 2). Добавление бетаина в питательную среду для этих нагретых клеток компенсировало снижение ТЭС, что указывает на улучшение термотолерантности. Кроме того, исследования in vivo на поросятах выявили повышенную экспрессию белков плотных контактов (окклюдина, клаудина-1 и зоналы 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 прочный кишечный барьер. При добавлении бетаина в рацион откорма свиней, увеличение прочности кишечника на разрыв измерялось при убое.
В нескольких недавних исследованиях бетаин связывают с антиоксидантной системой и описывают снижение уровня свободных радикалов, снижение уровня малонового диальдегида (МДА) и повышение активности глутатионпероксидазы (GSH-Px). Недавнее исследование на поросятах показало повышение активности GSH-Px в тощей кишке, тогда как бетаин, содержащийся в рационе, не оказывал влияния на уровень МДА.
Бетаин не только действует как осмопротектор у животных, но и может накапливаться различными бактериями посредством синтеза de novo или транспорта из окружающей среды. Имеются данные о том, что бетаин может оказывать положительное влияние на бактериальную флору желудочно-кишечного тракта поросят-отъемышей. Общая численность бактерий в подвздошной кишке увеличилась, особенно бифидобактерий и лактобацилл. Кроме того, в стуле было обнаружено меньше энтеробактерий.
Последним наблюдаемым эффектом бетаина на здоровье кишечника у поросят-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 бетаина в дозе 1250 мг/кг. Однако показатели роста поросят-отъемышей были схожими при обеих дозировках. Другие исследователи выявили более низкую частоту диареи и заболеваемости у поросят-отъемышей при добавлении бетаина в дозе 800 мг/кг.
Интересно, что гидрохлорид бетаина, являясь источником бетаина, обладает потенциальным подкисляющим действием. В медицине добавки с гидрохлоридом бетаина часто используются в сочетании с пепсином для помощи людям с желудочными и пищеварительными проблемами. В этом случае гидрохлорид бетаина служит безопасным источником соляной кислоты. Хотя нет доступной информации об этом свойстве при включении гидрохлорида бетаина в корм для поросят, оно может быть важным. Известно, что у отъемышей pH желудка может быть относительно высоким (pH > 4), что препятствует активации фермента пепсина, расщепляющего белок, в его предшественнике пепсиногене. Оптимальное усвоение 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 собаках. У собак, ранее получавших препараты, снижающие кислотность, наблюдалось резкое снижение pH желудка примерно с 7 до 2 после однократного приема 750 мг или 1500 мг гидрохлорида бетаина. Однако у контрольных собак, не получавших препарат, pH желудка значительно снизился. Примерно на 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