Бетаин — природное соединение, широко распространённое в растениях и животных. В качестве кормовой добавки он выпускается в безводной форме или в форме гидрохлорида. Его можно добавлять в корм для животных для различных целей.
Прежде всего, эти цели могут быть связаны с очень эффективной способностью бетаина быть донором метильных групп, которая в основном проявляется в печени. Благодаря переносу нестабильных метильных групп стимулируется синтез различных соединений, таких как метионин, карнитин и креатин. Таким образом, бетаин влияет на белковый, липидный и энергетический обмен, тем самым благотворно изменяя состав туши.
Во-вторых, цель добавления бетаина в корм может быть связана с его функцией защитного органического проникающего вещества. Выполняя эту функцию, бетаин помогает клеткам во всем организме поддерживать водный баланс и активность клеток, особенно в периоды стресса. Хорошо известным примером является положительное влияние бетаина на животных, подвергающихся тепловому стрессу.
Описаны различные полезные эффекты добавления бетаина у свиней. В данной статье основное внимание будет уделено роли бетаина как кормовой добавки для здоровья кишечника поросят-отъемышей.
В нескольких исследованиях бетаина сообщалось о его влиянии на усвояемость питательных веществ в подвздошной кишке или во всем пищеварительном тракте свиней. Многократные наблюдения за повышенной усвояемостью клетчатки в подвздошной кишке (сырой клетчатки или нейтрально- и кислотно-детергентной клетчатки) указывают на то, что бетаин стимулирует ферментацию бактерий, уже присутствующих в тонком кишечнике, поскольку клетки кишечника не вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку. Клетчаточная часть растения содержит питательные вещества, которые могут высвобождаться в процессе распада этой микробной клетчатки.
Таким образом, также наблюдалось улучшение усвояемости сухого вещества и сырой золы. На уровне всего пищеварительного тракта было отмечено, что у поросят, которым добавляли 800 мг бетаина/кг рациона, улучшилась усвояемость сырого протеина (+6,4%) и сухого вещества (+4,2%). Кроме того, другое исследование показало, что при добавлении 1250 мг/кг бетаина улучшилась кажущаяся общая усвояемость сырого протеина (+3,7%) и эфирного экстракта (+6,7%).
Одной из возможных причин наблюдаемого повышения усвояемости питательных веществ является влияние бетаина на выработку ферментов. В недавнем исследовании in vivo по добавлению бетаина поросятам-отъемышам была оценена активность пищеварительных ферментов (амилазы, мальтазы, липазы, трипсина и химотрипсина) в химусе (рисунок 1). Все ферменты, за исключением мальтазы, показали повышенную активность, а влияние бетаина было более выражено при концентрации 2500 мг бетаина/кг корма, чем при концентрации 1250 мг/кг. Повышение активности может быть результатом увеличения выработки ферментов или же результатом повышения каталитической эффективности фермента.
Рисунок 1. Активность пищеварительных ферментов кишечника поросят, которым добавляли 0 мг/кг, 1250 мг/кг или 2500 мг/кг бетаина.
В экспериментах in vitro было доказано, что при добавлении NaCl для создания высокого осмотического давления активность трипсина и амилазы подавлялась. Добавление различных концентраций бетаина в этот тест восстанавливало ингибирующий эффект NaCl и повышало активность фермента. Однако, если NaCl не добавлять в буферный раствор, бетаин не влияет на активность фермента при более низкой концентрации, но проявляет ингибирующий эффект при более высокой концентрации.
Не только повышенная усвояемость может объяснить отмеченное увеличение показателей роста и скорости конверсии корма у свиней, которым добавляли бетаин в рацион. Добавление бетаина в рацион свиней также снижает потребность животного в энергии для поддержания жизнедеятельности. Гипотеза об этом наблюдаемом эффекте заключается в том, что при использовании бетаина для поддержания внутриклеточного осмотического давления снижается потребность в ионных насосах, что является энергозатратным процессом. В случае ограниченного потребления энергии ожидается, что эффект от добавления бетаина будет более выраженным за счет увеличения поступления энергии для роста, а не для поддержания жизнедеятельности.
Эпителиальные клетки, выстилающие стенку кишечника, должны справляться с сильно изменчивыми осмотическими условиями, создаваемыми содержимым просвета во время переваривания питательных веществ. В то же время этим кишечным клеткам необходимо контролировать обмен воды и различных питательных веществ между просветом кишечника и плазмой. Для защиты клеток от этих сложных условий бетаин является важным органическим проникающим веществом. При наблюдении за концентрацией бетаина в различных тканях содержание бетаина в тканях кишечника довольно высоко. Кроме того, было замечено, что на эти уровни влияет концентрация бетаина в рационе. Хорошо сбалансированные клетки будут иметь лучшую пролиферацию и лучшие возможности для восстановления. Таким образом, исследователи обнаружили, что повышение уровня бетаина у поросят увеличивает высоту двенадцатиперстных ворсинок и глубину подвздошных крипт, а ворсинки становятся более однородными.
В другом исследовании наблюдалось увеличение высоты ворсинок в двенадцатиперстной кишке, тощей кишке и подвздошной кишке, однако не было выявлено никакого влияния на глубину крипт. Как было отмечено у цыплят-бройлеров, инфицированных кокцидиями, защитное действие бетаина на структуру кишечника может быть еще более важным при определенных (осмотических) воздействиях.
Кишечный барьер в основном состоит из эпителиальных клеток, которые соединены друг с другом с помощью белков плотных контактов. Целостность этого барьера необходима для предотвращения проникновения вредных веществ и патогенных бактерий, которые в противном случае могли бы вызвать воспаление. Для свиней негативное влияние кишечного барьера считается результатом загрязнения корма микотоксинами или одним из негативных последствий теплового стресса.
Чтобы измерить влияние на барьерный эффект, часто используют испытания клеточных линий in vitro для измерения трансэпителиального электрического сопротивления (TEER). При применении бетаина улучшение TEER можно наблюдать в многочисленных экспериментах in vitro. Когда батарея подвергается воздействию высокой температуры (42 °C), TEER снижается (рисунок 2). Добавление бетаина в питательную среду для этих клеток, подвергшихся воздействию тепла, компенсирует снижение TEER, что указывает на повышенную термостойкость.
Рисунок 2. Влияние высокой температуры и бетаина на трансэпителиальное сопротивление клеток (TEER) in vitro.
Кроме того, в исследовании in vivo на поросятах была измерена повышенная экспрессия белков плотных контактов (окклюдина, клаудина 1 и зонулы окклюденс-1) в ткани тощей кишки животных, получавших 1250 мг/кг бетаина, по сравнению с контрольной группой. Кроме того, как маркер повреждения слизистой оболочки кишечника, активность диаминоксидазы в плазме этих свиней была значительно снижена, что указывает на более прочный кишечный барьер. При добавлении бетаина в рацион свиней на доращивании и откорме измерялось увеличение прочности кишечника на растяжение во время убоя.
Недавно несколько исследований связали бетаин с антиоксидантной системой и описали снижение свободных радикалов, снижение уровня малонового диальдегида (МДА) и повышение активности глутатионпероксидазы (GSH-Px).
Бетаин действует не только как осмопротектор у животных. Кроме того, многие бактерии могут накапливать бетаин посредством синтеза de novo или транспортировки из окружающей среды. Имеются признаки того, что бетаин может оказывать положительное влияние на количество бактерий в желудочно-кишечном тракте поросят-отъемышей. Общее количество бактерий подвздошной кишки, особенно бифидобактерий и лактобацилл, увеличилось. Кроме того, в фекалиях было обнаружено меньшее количество энтеробактерий.
Наконец, было отмечено, что бетаин влияет на здоровье кишечника поросят-отъемышей, снижая частоту диареи. Этот эффект может зависеть от дозы: пищевая добавка 2500 мг/кг бетаина более эффективна в снижении частоты диареи, чем 1250 мг/кг бетаина. Однако продуктивность поросят-отъемышей при двух уровнях добавки была схожей. Другие исследователи показали, что при добавлении 800 мг/кг бетаина частота и частота возникновения диареи у поросят-отъемышей снижаются.
Бетаин имеет низкое значение pKa, около 1,8, что приводит к диссоциации бетаина HCl после приема внутрь, что приводит к закислению желудка.
Интересным пищевым продуктом является потенциальное подкисление гидрохлоридом бетаина как источником бетаина. В человеческой медицине добавки бетаина HCl часто используются в сочетании с пепсином для поддержки людей с желудочными заболеваниями и проблемами пищеварения. В этом случае гидрохлорид бетаина может использоваться как безопасный источник соляной кислоты. Хотя нет никакой информации об этом свойстве, когда гидрохлорид бетаина содержится в корме для поросят, оно может быть очень важным.
Хорошо известно, что pH желудочного сока отъемышей может быть относительно высоким (pH>4), что влияет на активацию предшественника пепсина в его предшественник пепсиноген. Оптимальное переваривание белка важно не только для того, чтобы животные получали хорошую доступность этого питательного вещества. Кроме того, несварение белка может вызвать вредоносное размножение условно-патогенных микроорганизмов и усугубить проблему диареи после отъема. Бетаин имеет низкое значение pKa около 1,8, что приводит к диссоциации бетаина HCl после приема пищи, что приводит к закислению желудка.
Такое кратковременное повторное закисление наблюдалось в предварительном исследовании на людях и исследованиях на собаках. После однократного приема 750 мг или 1500 мг гидрохлорида бетаина, pH желудка собак, ранее лечившихся средствами, снижающими кислотность желудка, резко снизился примерно с 7 до pH 2. Однако у контрольных собак, не получавших лечения, pH желудка составлял около 2, что не было связано с добавлением бетаина HCl.
Бетаин оказывает положительное влияние на здоровье кишечника поросят-отъемышей. В этом обзоре литературы рассматриваются различные возможности бетаина для поддержки переваривания и усвоения питательных веществ, улучшения физических защитных барьеров, влияния на микробиоту и повышения защитных способностей поросят.