Betaīnam ir pozitīva ietekme uz atšķirtu sivēnu zarnu traktu, taču tas bieži tiek aizmirsts, apsverot iespējamos uztura bagātinātājus, lai atbalstītu zarnu veselību vai mazinātu ar atšķiršanas laikā radušos caureju saistītās problēmas. Betaīna pievienošana barībai kā funkcionāla barības viela var ietekmēt dzīvniekus dažādos veidos.
Pirmkārt, betaīnam piemīt ļoti spēcīgas metilgrupu donora spējas, galvenokārt dzīvnieku aknās. Nestabilu metilgrupu pārneses dēļ tiek pastiprināta dažādu savienojumu, piemēram, metionīna, karnitīna un kreatīna, sintēze. Tādējādi betaīns ietekmē dzīvnieku olbaltumvielu, lipīdu un enerģijas metabolismu, tādējādi labvēlīgi mainot liemeņa sastāvu.
Otrkārt, betaīnu var pievienot barībai kā aizsargājošu organisko penetrantu. Betaīns darbojas kā osmoprotektants, palīdzot šūnām visā ķermenī uzturēt šķidruma līdzsvaru un šūnu aktivitāti, īpaši stresa periodos. Labi zināms piemērs ir betaīna labvēlīgā ietekme uz dzīvniekiem, kas cieš no karstuma stresa.
Ir aprakstīta dažāda labvēlīga ietekme uz dzīvnieku sniegumu, ko rada betaīna piedevu lietošana bezūdens vai hidrohlorīda veidā. Šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta daudzajām iespējām izmantot betaīnu kā barības piedevu, lai atbalstītu atšķirtu sivēnu zarnu veselību.
Vairākos betaīna pētījumos ir ziņots par betaīna ietekmi uz barības vielu sagremojamību cūku ileumā un resnajā zarnā. Atkārtoti novērojumi par palielinātu šķiedrvielu sagremojamību ileumā (jēlšķiedra vai neitrālas un skābas mazgāšanas līdzekļa šķiedrvielas) liecina, ka betaīns stimulē baktēriju fermentāciju tievajās zarnās, jo enterocīti neražo šķiedrvielas noārdošus enzīmus. Šķiedrainās augu daļas satur barības vielas, kas var atbrīvoties, mikrobiālajām šķiedrām sadaloties. Tādējādi tika novērota arī sausnas un jēlpelnu sagremojamības uzlabošanās. Visa kuņģa-zarnu trakta līmenī sivēniem, kas baroti ar 800 mg betaīna/kg barību, tika novērota uzlabota jēlproteīna (+6,4%) un sausnas (+4,2%) sagremojamība. Turklāt citā pētījumā tika atklāts, ka jēlproteīna (+3,7%) un ētera ekstrakta (+6,7%) šķietamā kopējā sagremojamība uzlabojās, pievienojot betaīnu 1250 mg/kg devā.
Viens no iespējamiem iemesliem novērotajam barības vielu absorbcijas pieaugumam ir betaīna ietekme uz enzīmu ražošanu. Nesenā in vivo pētījumā par betaīna piedevas ietekmi uz atšķirtiem sivēniem tika novērtēta gremošanas enzīmu (amilāzes, maltāzes, lipāzes, tripsīna un himotripsīna) aktivitāte gremošanas traktā (1. att.). Visu enzīmu aktivitāte palielinājās, izņemot maltāzi, un betaīna ietekme bija izteiktāka, lietojot 2500 mg betaīna/kg barības devu, nekā 1250 mg/kg barības devu. Paaugstināta aktivitāte var būt saistīta ar palielinātu enzīmu ražošanu, bet tā var būt saistīta arī ar enzīmu katalītiskās efektivitātes palielināšanos. In vitro eksperimenti ir parādījuši, ka tripsīna un amilāzes aktivitāte tiek kavēta, radot augstu osmotisko spiedienu, pievienojot NaCl. Šajā eksperimentā betaīna pievienošana dažādās koncentrācijās atjaunoja NaCl inhibējošo efektu un uzlaboja enzīmu aktivitāti. Tomēr, ja buferšķīdumam netika pievienots nātrija hlorīds, betaīna ieslēguma kompleksam nebija ietekmes uz enzīmu aktivitāti zemākās koncentrācijās, bet tas uzrādīja inhibējošu efektu relatīvi augstās koncentrācijās.
Cūkām, kurām dots betaīns, ir ziņots par uzlabotu augšanas sniegumu un barības konversijas rādītājiem, kā arī par uzlabotu sagremojamību. Betaīna pievienošana cūku barībai arī samazina dzīvnieka enerģijas vajadzības. Šīs novērotās ietekmes hipotēze ir tāda, ka tad, kad betaīns ir pieejams, lai uzturētu intracelulāro osmotisko spiedienu, samazinās nepieciešamība pēc jonu sūkņiem (process, kam nepieciešama enerģija). Tādējādi situācijās, kad enerģijas uzņemšana ir ierobežota, paredzams, ka betaīna piedevas ietekme būs lielāka, palielinot augšanu, nevis saglabājot enerģijas vajadzības.
Zarnu sienas epitēlija šūnām jātiek galā ar ļoti mainīgajiem osmotiskajiem apstākļiem, ko rada zarnu lūmena saturs barības vielu sagremošanas laikā. Vienlaikus šīs zarnu epitēlija šūnas ir būtiskas, lai kontrolētu ūdens un dažādu barības vielu apmaiņu starp zarnu lūmenu un plazmu. Lai aizsargātu šūnas no šiem skarbajiem apstākļiem, betaīns ir svarīgs organiskais penetrants. Ja aplūko betaīna koncentrāciju dažādos audos, var redzēt, ka zarnu audos ir diezgan augsts betaīna līmenis. Turklāt ir atzīmēts, ka šos līmeņus var ietekmēt betaīna koncentrācija uzturā. Labi sabalansētām šūnām būs labāka proliferācijas spēja un laba stabilitāte. Rezumējot, pētnieki atklāja, ka, palielinoties betaīna līmenim sivēniem, palielinājās divpadsmitpirkstu zarnas bārkstiņu augstums un ileālo kriptu dziļums, un bārkstiņas kļuva vienmērīgākas.
Citā pētījumā divpadsmitpirkstu zarnā, tukšajā zarnā un ileumā varēja novērot bārkstiņu augstuma palielināšanos bez ietekmes uz kriptu dziļumu. Betaīna aizsargājošā iedarbība uz zarnu struktūru var būt nozīmīgāka specifisku (osmotisku) slimību gadījumā, piemēram, broileru vistām ar kokcīdijām.
Zarnu barjeru galvenokārt veido epitēlija šūnas, kas ir savienotas viena ar otru, izmantojot ciešo savienojumu proteīnus. Šīs barjeras integritāte ir būtiska, lai novērstu kaitīgu vielu un patogēnu baktēriju iekļūšanu, kas citādi varētu izraisīt iekaisumu. Tiek uzskatīts, ka cūkām negatīvā ietekme uz zarnu barjeru ir barības piesārņojuma ar mikotoksīniem vai vienas no karstuma stresa negatīvajām sekām rezultāts.
Lai mērītu ietekmi uz barjeras efektu, šūnu līnijas bieži testē in vitro, mērot transepitēlija elektrisko pretestību (TEER). Daudzos in vitro eksperimentos ir novērota TEER uzlabošanās, pateicoties betaīna lietošanai. TEER samazinās, ja šūnas tiek pakļautas augstām temperatūrām (42°C) (2. attēls). Betaīna pievienošana šo uzkarsēto šūnu augšanas videi neitralizēja TEER samazināšanos, norādot uz uzlabotu termotoleranci. Turklāt in vivo pētījumi ar sivēniem atklāja ciešo savienojumu olbaltumvielu (oklūdīna, klaudīna1 un zonulas occlusios-1) ekspresijas palielināšanos dzīvnieku, kuri saņēma betaīnu 1250 mg/kg devā, jejunālajā audos, salīdzinot ar kontroles grupu. Turklāt diamīnoksidāzes aktivitāte, kas ir zarnu gļotādas bojājuma marķieris, šo cūku plazmā bija ievērojami samazināta, kas norāda uz spēcīgāku zarnu barjeru. Kad betaīns tika pievienots nobarojamo cūku uzturam, zarnu stiepes izturības palielināšanās tika mērīta kaušanas laikā.
Nesen vairākos pētījumos betaīns ir saistīts ar antioksidantu sistēmu un aprakstīta brīvo radikāļu samazināšanās, malondialdehīda (MDA) līmeņa samazināšanās un glutationa peroksidāzes (GSH-Px) aktivitātes palielināšanās. Nesen veikts pētījums ar sivēniem parādīja, ka GSH-Px aktivitāte tukšajā zarnā bija palielināta, savukārt uztura betaīnam nebija ietekmes uz MDA.
Betaīns ne tikai darbojas kā osmoprotektants dzīvniekiem, bet dažādas baktērijas var uzkrāt betaīnu, izmantojot de novo sintēzi vai transportējot no apkārtējās vides. Ir pierādījumi, ka betaīnam var būt pozitīva ietekme uz atšķirtu sivēnu kuņģa-zarnu trakta baktēriju floru. Palielinājās kopējais ileālās zarnas baktēriju skaits, īpaši bifidobaktēriju un laktobaktēriju. Turklāt izkārnījumos tika konstatēts mazāks enterobaktēriju skaits.
Pēdējā novērotā betaīna ietekme uz atšķirtu sivēnu zarnu veselību bija caurejas biežuma samazināšanās. Šī ietekme var būt atkarīga no devas: uztura bagātinātājs ar betaīnu 2500 mg/kg devā bija efektīvāks caurejas biežuma samazināšanā nekā betaīns 1250 mg/kg devā. Tomēr atšķirtu sivēnu sniegums bija līdzīgs abos piedevu līmeņos. Citi pētnieki ir pierādījuši zemāku caurejas un saslimstības līmeni atšķirtiem sivēniem, ja tiem tika pievienots 800 mg/kg betaīna.
Interesanti, ka betaīna hidrohlorīdam kā betaīna avotam piemīt potenciāla paskābinoša iedarbība. Medicīnā betaīna hidrohlorīda piedevas bieži lieto kombinācijā ar pepsīnu, lai palīdzētu cilvēkiem ar kuņģa un gremošanas problēmām. Šajā gadījumā betaīna hidrohlorīds kalpo kā drošs sālsskābes avots. Lai gan nav pieejama informācija par šo īpašību, ja betaīna hidrohlorīds ir iekļauts sivēnu barībā, tas varētu būt svarīgs. Ir zināms, ka atšķirtiem sivēniem kuņģa pH var būt relatīvi augsts (pH > 4), tādējādi traucējot pepsīna proteīnus noārdošā enzīma aktivāciju tā prekursorā pepsinogēnā. Optimāla olbaltumvielu gremošana ir svarīga ne tikai tāpēc, lai dzīvnieki varētu pilnībā izmantot šo barības vielu. Turklāt slikti sagremotas olbaltumvielas var izraisīt nevajadzīgu oportūnistisku patogēnu savairošanos un saasināt caurejas problēmu pēc atšķiršanas no mātes. Betaīnam ir zema pKa vērtība - aptuveni 1,8, kas izraisa betaīna hidrohlorīda disociāciju, kad tas tiek norīts, kā rezultātā rodas kuņģa paskābināšanās. Šī īslaicīgā atkārtota paskābināšanās ir novērota sākotnējos pētījumos ar cilvēkiem un pētījumos ar suņiem. Suņiem, kuri iepriekš bija ārstēti ar skābes līmeņa pazeminātājiem, pēc vienas 750 mg vai 1500 mg betaīna hidrohlorīda devas novēroja dramatisku kuņģa pH līmeņa pazemināšanos no aptuveni pH 7 līdz pH 2. Tomēr kontroles grupas suņiem, kuri šīs zāles nesaņēma, kuņģa pH līmenis ievērojami samazinājās, aptuveni par 2, neatkarīgi no betaīna HCl uzņemšanas.
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