Betaiin on looduslikult esinev ühend, mis on laialt levinud taimedes ja loomades. Söödalisandina on see veevaba või vesinikkloriidi kujul. Seda saab loomasöödale lisada erinevatel eesmärkidel.
Esiteks võivad need eesmärgid olla seotud betaiini väga efektiivse metüülrühma doonori võimega, mis toimub peamiselt maksas. Ebastabiilsete metüülrühmade ülekande tõttu soodustatakse erinevate ühendite, näiteks metioniini, karnitiini ja kreatiini, sünteesi. Sel viisil mõjutab betaiin valkude, lipiidide ja energia ainevahetust, muutes seeläbi soodsalt rümba koostist.
Teiseks võib betaiini söödale lisamise eesmärk olla seotud selle funktsiooniga kaitsva orgaanilise penetrandina. Selle funktsiooni kaudu aitab betaiin säilitada veetasakaalu ja rakkude aktiivsust kogu kehas, eriti stressirohketel perioodidel. Tuntud näide on betaiini positiivne mõju kuumastressi all olevatele loomadele.
Sigadel on kirjeldatud betaiini lisamise erinevaid kasulikke mõjusid. See artikkel keskendub betaiini rollile söödalisandina võõrutatud põrsaste soolestiku tervises.
Mitmed betaiini uuringud on teatanud selle mõjust toitainete seeditavusele sigade iileumis ehk kogu seedetraktis. Korduvad tähelepanekud kiudainete (toorkiud või neutraalne ja happeline detergentkiud) suurenenud seeditavuse kohta iileumis näitavad, et betaiin stimuleerib peensooles juba esinevate bakterite käärimist, kuna soolerakud ei tooda kiudaineid lagundavaid ensüüme. Taime kiudaineosa sisaldab toitaineid, mis võivad vabaneda selle mikroobse kiu lagundamise käigus.
Seetõttu täheldati ka kuivaine ja toortuha paremat seeditavust. Kogu seedetrakti tasandil on teatatud, et põrsastel, kellele manustati 800 mg betaiini/kg dieedilisandit, on paranenud toorvalgu (+6,4%) ja kuivaine (+4,2%) seeditavus. Lisaks näitas teine ​​uuring, et 1250 mg/kg betaiini lisamisega paranes toorvalgu (+3,7%) ja eetriekstrakti (+6,7%) näiv üldine seeditavus.
Üks võimalik põhjus toitainete seeditavuse täheldatud suurenemisele on betaiini mõju ensüümide tootmisele. Hiljutises in vivo uuringus, milles uuriti võõrutatud põrsastele betaiini lisamist, hinnati seedeensüümide (amülaas, maltaas, lipaas, trüpsiin ja kümotrüpsiin) aktiivsust kiimis (joonis 1). Kõik ensüümid peale maltaasi näitasid suurenenud aktiivsust ja betaiini mõju oli märgatavam 2500 mg betaiini/kg sööda kohta kui 1250 mg/kg puhul. Aktiivsuse suurenemine võib olla tingitud ensüümide tootmise suurenemisest või ensüümi katalüütilise efektiivsuse suurenemisest.
Joonis 1 - Põrsaste soolestiku seedeensüümide aktiivsus, kellele on lisatud 0 mg/kg, 1250 mg/kg või 2500 mg/kg betaiini.
In vitro katsetes tõestati, et NaCl lisamine kõrge osmootse rõhu saavutamiseks pärssis trüpsiini ja amülaasi aktiivsust. Erineva tasemega betaiini lisamine selles testis taastas NaCl inhibeeriva toime ja suurendas ensüümi aktiivsust. Kui aga puhverlahusele NaCl-i ei lisata, ei mõjuta betaiin madalamal kontsentratsioonil ensüümi aktiivsust, kuid kõrgemal kontsentratsioonil ilmneb inhibeeriv toime.
Mitte ainult suurenenud seeditavus ei seleta sigade kasvutulemuste ja sööda omastamise määra suurenemist, kui neile on lisatud betaiini. Betaiini lisamine sigade toidule vähendab ka looma energiavajadust. Selle täheldatud efekti hüpotees on, et kui betaiini saab kasutada rakusisese osmootse rõhu säilitamiseks, väheneb ioonpumpade vajadus, mis on energiat nõudev protsess. Piiratud energiatarbimise korral eeldatakse, et betaiini lisamise mõju on märgatavam, suurendades energiavarustust kasvuks, mitte säilitamiseks.
Sooleseina vooderdavad epiteelirakud peavad toime tulema väga varieeruvate osmootsete tingimustega, mis tekivad toitainete seedimise ajal soolestiku valendiku sisu poolt. Samal ajal peavad need soolerakud kontrollima vee ja erinevate toitainete vahetust soole valendiku ja plasma vahel. Rakkude kaitsmiseks nende keeruliste tingimuste eest on betaiin oluline orgaaniline penetrant. Betaiini kontsentratsiooni jälgides erinevates kudedes on betaiini sisaldus soolekoes üsna kõrge. Lisaks on täheldatud, et neid tasemeid mõjutab toidus saadava betaiini kontsentratsioon. Hästi tasakaalustatud rakkudel on parem proliferatsioon ja parem taastumisvõime. Seetõttu leidsid teadlased, et põrsaste betaiini taseme suurendamine suurendab kaksteistsõrmiksoole villide kõrgust ja iileumi krüptide sügavust ning villid on ühtlasemad.
Teises uuringus täheldati kaksteistsõrmiksoole, tühisoole ja iileumi villide kõrguse suurenemist, kuid krüptide sügavusele mõju ei olnud. Nagu koktsiididega nakatunud broilerkanadel täheldati, võib betaiini kaitsev toime soolestruktuurile teatud (osmootsete) tingimuste korral olla veelgi olulisem.
Soolestiku barjäär koosneb peamiselt epiteelirakkudest, mis on omavahel ühendatud tihedate ühendusvalkude abil. Selle barjääri terviklikkus on oluline kahjulike ainete ja patogeensete bakterite sisenemise vältimiseks, mis vastasel juhul võivad põhjustada põletikku. Sigade puhul peetakse soolestiku barjääri negatiivseks mõjuks söödas leiduvat mükotoksiinide saastumist või ühte kuumastressi negatiivsetest mõjudest.
Barjääriefekti mõju mõõtmiseks kasutatakse transepiteliaalse elektritakistuse (TEER) mõõtmiseks sageli rakuliinide in vitro teste. Betaiini kasutamisel on mitmetes in vitro katsetes täheldatud TEERi paranemist. Kui aku puutub kokku kõrge temperatuuriga (42 °C), väheneb TEER (joonis 2). Betaiini lisamine nende kuumusega kokkupuutunud rakkude kasvukeskkonda neutraliseeris TEERi vähenemise, mis näitab suurenenud kuumakindlust.
Joonis 2 - Kõrge temperatuuri ja betaiini in vitro mõju rakkude transepiteliaalsele resistentsusele (TEER).
Lisaks mõõdeti põrsastega läbi viidud in vivo uuringus tihedate ühendusvalkude (oklludiin, klaudiin1 ja zonula occludens-1) suurenenud ekspressiooni loomade tühisoole koes, kes said 1250 mg/kg betaiini, võrreldes kontrollrühmaga. Lisaks oli soole limaskesta kahjustuse markerina nende sigade plasmas diamiinoksüdaasi aktiivsus oluliselt vähenenud, mis viitab tugevamale soolebarjäärile. Kui betaiini lisati kasvavate-nuumavate sigade toidule, mõõdeti tapmise ajal soole tõmbetugevuse suurenemist.
Hiljuti on mitmed uuringud seostanud betaiini antioksüdantsüsteemiga ning kirjeldanud vabade radikaalide vähenemist, malondialdehüüdi (MDA) taseme langust ja glutatioonperoksidaasi (GSH-Px) aktiivsuse paranemist.
Betaiin ei toimi loomadel mitte ainult osmoprotektandina. Lisaks võivad paljud bakterid betaiini akumuleerida de novo sünteesi või keskkonnast transpordi teel. On märke, et betaiinil võib olla positiivne mõju bakterite arvule võõrutatud põrsaste seedetraktis. Niudesoole bakterite, eriti bifidobakterite ja laktobatsillide koguarv on suurenenud. Lisaks leiti väljaheitest vähem enterobaktereid.
Lõpuks on täheldatud, et betaiini mõju võõrutatud põrsaste soolestiku tervisele seisneb kõhulahtisuse esinemissageduse vähenemises. See mõju võib olla annusest sõltuv: toidulisand 2500 mg/kg betaiini on kõhulahtisuse esinemissageduse vähendamisel efektiivsem kui 1250 mg/kg betaiin. Võõrutatud põrsaste tulemused kahe toidulisandi taseme puhul olid aga sarnased. Teised teadlased on näidanud, et 800 mg/kg betaiini lisamisel on võõrutatud põrsaste kõhulahtisuse esinemissagedus ja esinemissagedus madalam.
Betaiini pKa väärtus on madal, umbes 1,8, mis viib betaiinvesinikkloriidi dissotsiatsioonini pärast allaneelamist, mis omakorda põhjustab mao happelisust.
Huvitav toiduaine on betaiinvesinikkloriidi potentsiaalne hapestumine betaiini allikana. Inimmeditsiinis kasutatakse betaiinvesinikkloriidi toidulisandeid sageli koos pepsiiniga, et toetada mao- ja seedeprobleemidega inimesi. Sellisel juhul saab betaiinvesinikkloriidi kasutada ohutu vesinikkloriidhappe allikana. Kuigi selle omaduse kohta puudub teave, kui betaiinvesinikkloriid sisaldub põrsasöödas, võib see olla väga oluline.
On hästi teada, et võõrutatud põrsaste maomahla pH võib olla suhteliselt kõrge (pH> 4), mis mõjutab pepsiini eelkäija aktiveerumist selle eelkäijaks pepsinogeeniks. Optimaalne valgu seedimine on oluline mitte ainult loomade jaoks selle toitaine hea kättesaadavuse tagamiseks. Lisaks võib seedehäirete valk põhjustada oportunistlike patogeenide kahjulikku vohamist ja suurendada võõrutamisjärgse kõhulahtisuse probleemi. Betaiini pKa väärtus on madal, umbes 1,8, mis viib betaiinvesinikkloriidi dissotsieerumiseni pärast allaneelamist, mis omakorda põhjustab mao happelisust.
Seda lühiajalist taashappestumist on täheldatud inimestega tehtud eeluuringus ja koertega tehtud uuringutes. Pärast ühekordset 750 mg või 1500 mg betaiinvesinikkloriidi annust langes mao pH koertel, keda oli varem ravitud maohappe vähendajatega, järsult umbes 7-lt 2-le. Ravimata kontrollkoertel oli mao pH aga umbes 2, mis ei olnud seotud betaiinvesinikkloriidi lisamisega.
Betaiinil on võõrutatud põrsaste soolestiku tervisele positiivne mõju. See kirjanduse ülevaade toob esile betaiini erinevad võimalused toitainete seedimise ja imendumise toetamiseks, füüsiliste kaitsebarjääride parandamiseks, mikrobioota mõjutamiseks ja põrsaste kaitsevõime suurendamiseks.