Betaín je prirodzene sa vyskytujúca zlúčenina, ktorá je široko rozšírená v rastlinách a zvieratách. Ako kŕmna prísada sa dodáva v bezvodej alebo hydrochloridovej forme. Môže sa pridávať do krmiva pre zvieratá na rôzne účely.
V prvom rade môžu tieto účely súvisieť s veľmi účinnou schopnosťou betaínu donorovať metylové skupiny, ktorá sa vyskytuje najmä v pečeni. Vďaka prenosu nestabilných metylových skupín sa podporuje syntéza rôznych zlúčenín, ako je metionín, karnitín a kreatín. Týmto spôsobom betaín ovplyvňuje metabolizmus bielkovín, lipidov a energie, čím priaznivo mení zloženie jatočného tela.
Po druhé, účel pridávania betaínu do krmiva môže súvisieť s jeho funkciou ako ochranného organického penetrantu. V tejto funkcii betaín pomáha bunkám v celom tele udržiavať vodnú rovnováhu a bunkovú aktivitu, najmä počas období stresu. Známym príkladom je pozitívny účinok betaínu na zvieratá vystavené tepelnému stresu.
U ošípaných boli opísané rôzne priaznivé účinky suplementácie betaínom. Tento článok sa zameria na úlohu betaínu ako kŕmnej doplnkovej látky v črevnom zdraví odstavených prasiat.
Niekoľko štúdií betaínu uvádza vplyv na stráviteľnosť živín v ileu alebo v celom tráviacom trakte ošípaných. Opakované pozorovania zvýšenej stráviteľnosti vlákniny v ileu (surovej vlákniny alebo neutrálnej a kyslej detergentnej vlákniny) naznačujú, že betaín stimuluje fermentáciu baktérií, ktoré sú už prítomné v tenkom čreve, pretože črevné bunky neprodukujú enzýmy degradujúce vlákninu. Vláknitá časť rastliny obsahuje živiny, ktoré sa môžu uvoľňovať počas degradácie tejto mikrobiálnej vlákniny.
Preto sa pozorovala aj zlepšená stráviteľnosť sušiny a surového popola. Na úrovni celého tráviaceho traktu sa uvádza, že prasiatka, ktorým sa podávalo 800 mg betaínu/kg krmiva, mali zlepšenú stráviteľnosť surového proteínu (+6,4 %) a sušiny (+4,2 %). Okrem toho iná štúdia ukázala, že pridaním 1 250 mg/kg betaínu sa zlepšila zdanlivá celková stráviteľnosť surového proteínu (+3,7 %) a éterového extraktu (+6,7 %).
Jedným z možných dôvodov pozorovaného zvýšenia stráviteľnosti živín je vplyv betaínu na produkciu enzýmov. V nedávnej štúdii in vivo o pridaní betaínu odstaveným prasiatkam sa hodnotila aktivita tráviacich enzýmov (amylázy, maltázy, lipázy, trypsínu a chymotrypsínu) v trávenine (obrázok 1). Všetky enzýmy okrem maltázy vykazovali zvýšenú aktivitu a účinok betaínu bol výraznejší pri dávke 2 500 mg betaínu/kg krmiva ako pri dávke 1 250 mg/kg. Zvýšenie aktivity môže byť výsledkom zvýšenia produkcie enzýmov alebo môže byť výsledkom zvýšenia katalytickej účinnosti enzýmu.
Obrázok 1 – Aktivita črevných tráviacich enzýmov u prasiat, ktorým bol podávaný betaín v dávke 0 mg/kg, 1 250 mg/kg alebo 2 500 mg/kg.
V experimentoch in vitro sa dokázalo, že pridaním NaCl na vytvorenie vysokého osmotického tlaku sa inhibovala aktivita trypsínu a amylázy. Pridanie rôznych hladín betaínu do tohto testu obnovilo inhibičný účinok NaCl a zvýšilo aktivitu enzýmu. Ak sa však NaCl do tlmivého roztoku nepridá, betaín neovplyvňuje aktivitu enzýmu pri nižšej koncentrácii, ale vykazuje inhibičný účinok pri vyššej koncentrácii.
Nielen zvýšená stráviteľnosť môže vysvetliť hlásený nárast rastovej výkonnosti a miery konverzie krmiva u ošípaných, ktorým je podávaný betaín v krmive. Pridanie betaínu do krmiva pre ošípané tiež znižuje energetické nároky zvieraťa na udržanie jeho energie. Hypotéza tohto pozorovaného účinku je, že keď sa betaín môže použiť na udržanie intracelulárneho osmotického tlaku, znižuje sa dopyt po iónových pumpách, čo je proces, ktorý si vyžaduje energiu. V prípade obmedzeného príjmu energie sa očakáva, že účinok dopĺňania betaínu bude výraznejší zvýšením prísunu energie na rast než na udržanie.
Epitelové bunky, ktoré lemujú črevnú stenu, sa musia vyrovnať s vysoko variabilnými osmotickými podmienkami, ktoré vytvára obsah lúmenu počas trávenia živín. Zároveň musia tieto črevné bunky kontrolovať výmenu vody a rôznych živín medzi črevným lúmenom a plazmou. Na ochranu buniek pred týmito náročnými podmienkami je betaín dôležitým organickým penetrantom. Pri pozorovaní koncentrácie betaínu v rôznych tkanivách je obsah betaínu v črevných tkanivách pomerne vysoký. Okrem toho sa pozorovalo, že tieto hladiny sú ovplyvnené koncentráciou betaínu v strave. Dobre vyvážené bunky budú mať lepšiu proliferáciu a lepšiu schopnosť regenerácie. Výskumníci preto zistili, že zvýšenie hladiny betaínu u prasiat zvyšuje výšku dvanástnikových klkov a hĺbku ileálnych krypt a klky sú rovnomernejšie.
V inej štúdii sa pozorovalo zvýšenie výšky klkov v dvanástniku, jejune a ileu, ale nebol zistený žiadny vplyv na hĺbku krýpt. Ako sa pozorovalo u brojlerových kurčiat infikovaných kokcidiami, ochranný účinok betaínu na štruktúru čriev môže byť ešte dôležitejší pri určitých (osmotických) expozíciách.
Črevná bariéra sa skladá prevažne z epitelových buniek, ktoré sú navzájom prepojené proteínmi s tesným spojením. Integrita tejto bariéry je nevyhnutná na zabránenie vstupu škodlivých látok a patogénnych baktérií, ktoré by inak spôsobili zápal. U ošípaných sa negatívny vplyv črevnej bariéry považuje za dôsledok kontaminácie krmiva mykotoxínmi alebo za jeden z negatívnych účinkov tepelného stresu.
Na meranie vplyvu na bariérový efekt sa často používajú in vitro testy bunkových línií na meranie transepiteliálneho elektrického odporu (TEER). Pri aplikácii betaínu je možné pozorovať zlepšený TEER vo viacerých in vitro experimentoch. Keď je batéria vystavená vysokej teplote (42 °C), TEER sa zníži (obrázok 2). Pridanie betaínu do rastového média týchto tepelne vystavených buniek pôsobilo proti zníženému TEER, čo naznačuje zvýšenú tepelnú odolnosť.
Obrázok 2 – Účinky vysokej teploty a betaínu na transepiteliálnu rezistenciu buniek (TEER) in vitro.
Okrem toho sa v štúdii in vivo na prasiatkach merala zvýšená expresia proteínov s tesným spojením (okluzín, klaudín 1 a zonula occludens-1) v tkanive jejuna zvierat, ktoré dostali 1 250 mg/kg betaínu, v porovnaní s kontrolnou skupinou. Okrem toho sa ako marker poškodenia črevnej sliznice významne znížila aktivita diamínoxidázy v plazme týchto prasiat, čo naznačuje silnejšiu črevnú bariéru. Keď sa betaín pridal do stravy rastúcich a výkrmových prasiat, v čase porážky sa meralo zvýšenie pevnosti v ťahu čriev.
Nedávno niekoľko štúdií spojilo betaín s antioxidačným systémom a opísalo zníženie množstva voľných radikálov, zníženie hladín malondialdehydu (MDA) a zlepšenie aktivity glutatiónperoxidázy (GSH-Px).
Betaín u zvierat pôsobí nielen ako osmoprotektant. Okrem toho mnoho baktérií môže akumulovať betaín de novo syntézou alebo transportom z prostredia. Existujú náznaky, že betaín môže mať pozitívny vplyv na počet baktérií v gastrointestinálnom trakte odstavených prasiat. Celkový počet ileálnych baktérií, najmä bifidobaktérií a laktobacilov, sa zvýšil. Okrem toho sa v stolici našlo nižšie množstvo enterobaktérov.
Nakoniec sa pozorovalo, že účinok betaínu na črevné zdravie odstavených prasiat spočíva v znížení miery hnačky. Tento účinok môže byť závislý od dávky: doplnok stravy s dávkou 2 500 mg/kg betaínu je pri znižovaní miery hnačky účinnejší ako 1 250 mg/kg betaínu. Avšak výkonnosť odstavených prasiat pri oboch úrovniach doplnku bola podobná. Iní výskumníci preukázali, že po pridaní 800 mg/kg betaínu je miera a výskyt hnačky u odstavených prasiat nižší.
Betaín má nízku hodnotu pKa, približne 1,8, čo vedie k disociácii betaín-hydrochloridu po požití, čo vedie k prekysleniu žalúdka.
Zaujímavou potravinou je potenciálne okyslenie betaín hydrochloridu ako zdroja betaínu. V humánnej medicíne sa doplnky betaín hydrochloridu často používajú v kombinácii s pepsínom na podporu ľudí so žalúdočnými problémami a tráviacimi ťažkosťami. V tomto prípade sa betaín hydrochlorid môže použiť ako bezpečný zdroj kyseliny chlorovodíkovej. Hoci neexistujú žiadne informácie o tejto vlastnosti, keď je betaín hydrochlorid obsiahnutý v krmive pre prasiatka, môže byť veľmi dôležitý.
Je dobre známe, že pH žalúdočnej šťavy odstavených prasiat môže byť relatívne vysoké (pH > 4), čo ovplyvní aktiváciu prekurzora pepsínu na jeho prekurzor pepsinogén. Optimálne trávenie bielkovín nie je dôležité len pre zvieratá, aby mali dobrú dostupnosť tejto živiny. Okrem toho môže trávenie bielkovín spôsobiť škodlivé množenie oportúnnych patogénov a zvýšiť problém s hnačkou po odstavení. Betaín má nízku hodnotu pKa, približne 1,8, čo vedie k disociácii betaín HCl po požití, čo vedie k prekysleniu žalúdka.
Toto krátkodobé opätovné prekyslenie bolo pozorované v predbežnej štúdii na ľuďoch a v štúdiách na psoch. Po jednorazovej dávke 750 mg alebo 1 500 mg betaín hydrochloridu sa pH žalúdka psov predtým liečených látkami redukujúcimi žalúdočnú kyselinu výrazne znížilo z približne 7 na pH 2. U neliečených kontrolných psov však bolo pH žalúdka približne 2, čo nesúviselo s podávaním betaín hydrochloridu.
Betaín má pozitívny vplyv na črevné zdravie odstavených prasiat. Táto literárna recenzia zdôrazňuje rôzne možnosti betaínu na podporu trávenia a vstrebávania živín, zlepšenie fyzických ochranných bariér, ovplyvnenie mikrobioty a posilnenie obranných schopností prasiat.