Betain je přirozeně se vyskytující sloučenina široce rozšířená v rostlinách a živočiších. Jako krmná přísada se dodává v bezvodé nebo hydrochloridové formě. Může být přidáván do krmiva pro zvířata k různým účelům.
Tyto účely mohou v první řadě souviset s velmi účinnou schopností betainu donorovat methylové skupiny, která se vyskytuje hlavně v játrech. Díky přenosu nestabilních methylových skupin je podporována syntéza různých sloučenin, jako je methionin, karnitin a kreatin. Tímto způsobem betain ovlivňuje metabolismus bílkovin, lipidů a energie, čímž příznivě mění složení jatečně upraveného těla.
Za druhé, účel přidávání betainu do krmiva může souviset s jeho funkcí jako ochranného organického penetrantu. V této funkci betain pomáhá buňkám v celém těle udržovat vodní rovnováhu a buněčnou aktivitu, zejména v obdobích stresu. Známým příkladem je pozitivní účinek betainu na zvířata vystavená tepelnému stresu.
U prasat byly popsány různé příznivé účinky suplementace betainem. Tento článek se zaměří na roli betainu jako krmné přísady pro zdraví střev odstavených selat.
Několik studií betainu uvádí vliv na stravitelnost živin v ileu nebo celém trávicím traktu prasat. Opakovaná pozorování zvýšené stravitelnosti vlákniny (hrubé vlákniny nebo neutrální a kyselé detergentní vlákniny) v ileu naznačují, že betain stimuluje fermentaci bakterií již přítomných v tenkém střevě, protože střevní buňky neprodukují enzymy rozkládající vlákninu. Vláknitá část rostliny obsahuje živiny, které se mohou uvolňovat během degradace této mikrobiální vlákniny.
Proto byla také pozorována zlepšená stravitelnost sušiny a surového popela. Na úrovni celého trávicího traktu bylo hlášeno, že selata krmená 800 mg betainu/kg stravy vykazují zlepšenou stravitelnost surového proteinu (+6,4 %) a sušiny (+4,2 %). Kromě toho jiná studie ukázala, že po doplnění 1 250 mg/kg betainu se zlepšila zdánlivá celková stravitelnost surového proteinu (+3,7 %) a etherového extraktu (+6,7 %).
Jedním z možných důvodů pozorovaného zvýšení stravitelnosti živin je vliv betainu na produkci enzymů. V nedávné studii in vivo o přidání betainu odstaveným selatům byla hodnocena aktivita trávicích enzymů (amylázy, maltázy, lipázy, trypsinu a chymotrypsinu) v trávenině (obrázek 1). Všechny enzymy kromě maltázy vykazovaly zvýšenou aktivitu a účinek betainu byl výraznější při dávce 2 500 mg betainu/kg krmiva než při dávce 1 250 mg/kg. Zvýšení aktivity může být výsledkem zvýšení produkce enzymů nebo může být výsledkem zvýšení katalytické účinnosti enzymu.
Obrázek 1 – Aktivita trávicích enzymů ve střevech selat s přídavkem betainu v dávce 0 mg/kg, 1 250 mg/kg nebo 2 500 mg/kg.
V experimentech in vitro bylo prokázáno, že přidáním NaCl za účelem vytvoření vysokého osmotického tlaku byla inhibována aktivita trypsinu a amylázy. Přidání různých hladin betainu do tohoto testu obnovilo inhibiční účinek NaCl a zvýšilo aktivitu enzymu. Pokud však NaCl není do pufrovacího roztoku přidán, betain neovlivňuje aktivitu enzymu při nižší koncentraci, ale vykazuje inhibiční účinek při vyšší koncentraci.
Nejen zvýšená stravitelnost může vysvětlit hlášené zvýšení růstového výkonu a míry konverze krmiva u prasat, kterým je podáván betain. Přidání betainu do krmné dávky prasat také snižuje energetické nároky zvířete na udržení energie. Hypotéza tohoto pozorovaného účinku je, že pokud lze betain použít k udržení intracelulárního osmotického tlaku, snižuje se potřeba iontových pump, což je proces, který vyžaduje energii. V případě omezeného příjmu energie se očekává, že účinek doplňování betainu bude výraznější, a to zvýšením dodávek energie pro růst spíše než pro udržení energie.
Epitelové buňky, které lemují střevní stěnu, se musí vyrovnat s vysoce proměnlivými osmotickými podmínkami, které vznikají v lumenu střeva během trávení živin. Zároveň tyto střevní buňky potřebují kontrolovat výměnu vody a různých živin mezi střevním lumenem a plazmou. Pro ochranu buněk před těmito náročnými podmínkami je betain důležitým organickým penetračním činidlem. Při pozorování koncentrace betainu v různých tkáních je obsah betainu ve střevních tkáních poměrně vysoký. Kromě toho bylo pozorováno, že tyto hladiny jsou ovlivněny koncentrací betainu ve stravě. Dobře vyvážené buňky budou mít lepší proliferaci a lepší regenerační schopnosti. Vědci proto zjistili, že zvýšení hladiny betainu u selat zvyšuje výšku dvanáctníkových klků a hloubku ileálních krypt a klky jsou rovnoměrnější.
V jiné studii bylo možné pozorovat zvýšení výšky klků v dvanáctníku, jejunu a ileu, ale nebyl zjištěn žádný vliv na hloubku krypt. Jak bylo pozorováno u brojlerových kuřat infikovaných kokcidiemi, ochranný účinek betainu na strukturu střeva může být za určitých (osmotických) podmínek ještě důležitější.
Střevní bariéra se skládá převážně z epiteliálních buněk, které jsou vzájemně propojeny proteiny s těsným spojením. Integrita této bariéry je nezbytná pro zabránění vstupu škodlivých látek a patogenních bakterií, které by jinak způsobily zánět. U prasat je negativní dopad střevní bariéry považován za důsledek kontaminace krmiva mykotoxiny nebo za jeden z negativních účinků tepelného stresu.
Aby se změřil dopad na bariérový efekt, často se používají in vitro testy buněčných linií k měření transepiteliálního elektrického odporu (TEER). S aplikací betainu lze v několika in vitro experimentech pozorovat zlepšený TEER. Pokud je baterie vystavena vysoké teplotě (42 °C), TEER se sníží (obrázek 2). Přidání betainu do růstového média těchto tepelně vystavených buněk působilo proti sníženému TEER, což naznačuje zvýšenou tepelnou odolnost.
Obrázek 2 – Účinky vysoké teploty a betainu na transepiteliální rezistenci buněk (TEER) in vitro.
Kromě toho byla v in vivo studii u selat naměřena zvýšená exprese proteinů těsného spojení (occludin, claudin1 a zonula occludens-1) v tkáni jejuna zvířat, která dostávala 1 250 mg/kg betainu, ve srovnání s kontrolní skupinou. Kromě toho byla jako marker poškození střevní sliznice významně snížena aktivita diaminoxidázy v plazmě těchto prasat, což naznačuje silnější střevní bariéru. Když byl betain přidán do krmné dávky prasat ve výkrmu, bylo v době porážky měřeno zvýšení pevnosti v tahu střeva.
Nedávno několik studií spojilo betain s antioxidačním systémem a popsalo snížení volných radikálů, snížení hladiny malondialdehydu (MDA) a zlepšení aktivity glutathionperoxidázy (GSH-Px).
Betain u zvířat působí nejen jako osmoprotektant. Kromě toho mnoho bakterií může betain akumulovat de novo syntézou nebo transportem z prostředí. Existují náznaky, že betain může mít pozitivní vliv na počet bakterií v gastrointestinálním traktu odstavených selat. Celkový počet ileálních bakterií, zejména bifidobakterií a laktobacilů, se zvýšil. Kromě toho bylo ve stolici nalezeno nižší množství enterobakterů.
Konečně bylo pozorováno, že účinek betainu na střevní zdraví odstavených selat spočívá ve snížení míry průjmu. Tento účinek může být závislý na dávce: doplněk stravy betain v dávce 2 500 mg/kg je při snižování míry průjmu účinnější než betain v dávce 1 250 mg/kg. Účinnost odstavených selat při obou úrovních doplňku však byla podobná. Jiní výzkumníci prokázali, že při přidání 800 mg/kg betainu je míra a výskyt průjmu u odstavených selat nižší.
Betain má nízkou hodnotu pKa, přibližně 1,8, což po požití vede k disociaci betain-hydrochloridu, což vede k okyselení žaludku.
Zajímavou potravinou je potenciální okyselení betain hydrochloridu jako zdroje betainu. V humánní medicíně se doplňky s betain HCl často používají v kombinaci s pepsinem k podpoře lidí se žaludečními a trávicími problémy. V tomto případě lze betain hydrochlorid použít jako bezpečný zdroj kyseliny chlorovodíkové. Ačkoli o této vlastnosti, pokud je betain hydrochlorid obsažen v krmivu pro selata, neexistují žádné informace, může být velmi důležitá.
Je dobře známo, že pH žaludeční šťávy odstavených selat může být relativně vysoké (pH > 4), což ovlivňuje aktivaci prekurzoru pepsinu na jeho prekurzor pepsinogen. Optimální trávení bílkovin není důležité jen pro zvířata, aby si zajistila dobrou dostupnost této živiny. Kromě toho může trávení bílkovin způsobit škodlivé množení oportunních patogenů a zhoršit problém s průjmem po odstavu. Betain má nízkou hodnotu pKa, přibližně 1,8, což vede k disociaci betain-HCl po požití, což vede k okyselení žaludku.
Toto krátkodobé opětovné okyselení bylo pozorováno v předběžné studii na lidech a ve studiích na psech. Po jednorázové dávce 750 mg nebo 1 500 mg betain hydrochloridu se pH žaludku psů dříve léčených látkami snižujícími žaludeční kyselinu výrazně snížilo z přibližně 7 na pH 2. U neléčených kontrolních psů však bylo pH žaludku přibližně 2, což nesouviselo s podáváním betain hydrochloridu.
Betain má pozitivní vliv na zdraví střev odstavených selat. Tato literární rešerše zdůrazňuje různé možnosti betainu pro podporu trávení a vstřebávání živin, zlepšení fyzických ochranných bariér, ovlivnění mikrobioty a posílení obranných schopností selat.