Betainas yra natūraliai randamas junginys, plačiai paplitęs augaluose ir gyvūnuose. Kaip pašarų priedas, jis tiekiamas bevandenės arba hidrochlorido formos. Jis gali būti dedamas į gyvūnų pašarus įvairiais tikslais.
Visų pirma, šie tikslai gali būti susiję su labai veiksmingu betaino gebėjimu būti metilo donoru, kuris daugiausia vyksta kepenyse. Dėl nestabilių metilo grupių perdavimo skatinama įvairių junginių, tokių kaip metioninas, karnitinas ir kreatinas, sintezė. Tokiu būdu betainas veikia baltymų, lipidų ir energijos metabolizmą, taip teigiamai pakeisdamas skerdenos sudėtį.
Antra, betaino į pašarus įdėjimo tikslas gali būti susijęs su jo, kaip apsauginio organinio skverbiklio, funkcija. Atlikdamas šią funkciją, betainas padeda ląstelėms visame kūne palaikyti vandens balansą ir ląstelių aktyvumą, ypač streso laikotarpiais. Gerai žinomas pavyzdys yra teigiamas betaino poveikis gyvūnams, patiriantiems karščio stresą.
Kiaulėms aprašytas skirtingas betaino papildų teigiamas poveikis. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama betaino, kaip pašarų priedo, vaidmeniui nujunkytų paršelių žarnyno sveikatai.
Keliuose betaino tyrimuose buvo pranešta apie jo poveikį maistinių medžiagų virškinamumui kiaulių klubinėje žarnoje arba visame virškinamajame trakte. Pakartotiniai stebėjimai apie padidėjusį skaidulų (žalios skaidulos arba neutralių ir rūgščių ploviklių skaidulų) virškinamumą klubinėje žarnoje rodo, kad betainas stimuliuoja jau esančių bakterijų fermentaciją plonojoje žarnoje, nes žarnyno ląstelės negamina skaidulas skaidančių fermentų. Augalo skaidulinėje dalyje yra maistinių medžiagų, kurios gali būti išskiriamos skaidant šias mikrobines skaidulas.
Todėl taip pat pastebėtas pagerėjęs sausųjų medžiagų ir žalių pelenų virškinamumas. Bendru virškinamojo trakto lygmeniu pranešta, kad paršeliams, kuriems buvo skirta 800 mg betaino/kg pašaro, pagerėjo žalių baltymų (+6,4 %) ir sausųjų medžiagų (+4,2 %) virškinamumas. Be to, kitame tyrime nustatyta, kad, papildžius pašarą 1 250 mg/kg betaino, pagerėjo bendras žalių baltymų (+3,7 %) ir eterio ekstrakto (+6,7 %) virškinamumas.
Viena iš galimų pastebėto maistinių medžiagų virškinamumo padidėjimo priežasčių yra betaino poveikis fermentų gamybai. Neseniai atliktame in vivo tyrime, kurio metu nujunkytiems paršeliams buvo pridėta betaino, buvo įvertintas virškinimo fermentų (amilazės, maltazės, lipazės, tripsino ir chimotripsino) aktyvumas chime (1 pav.). Visi fermentai, išskyrus maltazę, parodė padidėjusį aktyvumą, o betaino poveikis buvo ryškesnis esant 2500 mg betaino/kg pašaro nei esant 1250 mg/kg. Aktyvumo padidėjimas gali būti padidėjusios fermentų gamybos rezultatas arba padidėjęs fermento katalizinis efektyvumas.
1 pav. Paršelių, kuriems buvo skirta 0 mg/kg, 1 250 mg/kg arba 2 500 mg/kg betaino, žarnyno virškinimo fermentų aktyvumas.
In vitro eksperimentais buvo įrodyta, kad pridedant NaCl, siekiant sukurti didelį osmosinį slėgį, buvo slopinamas tripsino ir amilazės aktyvumas. Į šį bandymą įdėjus skirtingų kiekių betaino, slopinamasis NaCl poveikis buvo atkurtas ir fermento aktyvumas padidėjo. Tačiau, kai NaCl nepridedama į buferinį tirpalą, mažesnė betaino koncentracija neturi įtakos fermento aktyvumui, tačiau didesnė koncentracija pasižymi slopinamuoju poveikiu.
Ne tik padidėjęs virškinamumas gali paaiškinti praneštą augimo našumo ir pašaro konversijos rodiklio padidėjimą kiaulėms, papildytoms pašaro betainu. Į kiaulių racioną įtraukus betainą, taip pat sumažėja gyvūno energijos poreikis palaikymui. Šio pastebėto poveikio hipotezė yra ta, kad kai betainas gali būti naudojamas palaikyti tarpląstelinį osmosinį slėgį, sumažėja jonų siurblių poreikis, o tai yra procesas, kuriam reikia energijos. Esant ribotam energijos suvartojimui, tikimasi, kad betaino papildymo poveikis bus ryškesnis, nes padidės energijos tiekimas augimui, o ne palaikymui.
Žarnyno sienelę dengiančios epitelio ląstelės turi susidoroti su labai kintančiomis osmosinėmis sąlygomis, kurias sukuria žarnyno spindžio turinys maistinių medžiagų virškinimo metu. Tuo pačiu metu šios žarnyno ląstelės turi kontroliuoti vandens ir įvairių maistinių medžiagų apykaitą tarp žarnyno spindžio ir plazmos. Siekiant apsaugoti ląsteles nuo šių sudėtingų sąlygų, betainas yra svarbus organinis skverbiklis. Stebint betaino koncentraciją skirtinguose audiniuose, jo kiekis žarnyno audiniuose yra gana didelis. Be to, pastebėta, kad šiems lygiams įtakos turi betaino koncentracija maiste. Gerai subalansuotos ląstelės geriau proliferuoja ir geriau atsistato. Todėl tyrėjai nustatė, kad padidinus betaino kiekį paršeliuose, padidėja dvylikapirštės žarnos gaurelių aukštis ir klubinės žarnos kriptų gylis, o gaureliai tampa vienodesni.
Kitame tyrime buvo pastebėtas padidėjęs dvylikapirštės žarnos, tuščiosios ir klubinės žarnos gaurelių aukštis, tačiau poveikio kriptų gyliui nebuvo. Kaip pastebėta tiriant kokcidijomis užkrėstus broilerinius viščiukus, apsauginis betaino poveikis žarnyno struktūrai gali būti dar svarbesnis esant tam tikriems (osmosiniams) veiksniams.
Žarnyno barjerą daugiausia sudaro epitelio ląstelės, kurios yra sujungtos viena su kita glaudžių jungčių baltymais. Šio barjero vientisumas yra būtinas siekiant užkirsti kelią kenksmingų medžiagų ir patogeninių bakterijų patekimui, kurios kitaip sukeltų uždegimą. Kiaulėms neigiamas žarnyno barjero poveikis laikomas pašarų užterštumo mikotoksinų rezultatu arba vienu iš neigiamų karščio streso padarinių.
Siekiant išmatuoti poveikį barjeriniam efektui, dažnai atliekami ląstelių linijų in vitro tyrimai transepiteliniam elektriniam pasipriešinimui (TEER) matuoti. Naudojant betainą, pagerėjęs TEER gali būti pastebėtas atliekant kelis in vitro eksperimentus. Kai baterija veikiama aukštos temperatūros (42 °C), TEER sumažėja (2 pav.). Betaino pridėjimas prie šių karščiu paveiktų ląstelių augimo terpės neutralizavo sumažėjusį TEER, o tai rodo padidėjusį atsparumą karščiui.
2 pav. Aukštos temperatūros ir betaino poveikis ląstelių transepiteliniam atsparumui (TEER) in vitro.
Be to, in vivo tyrime su paršeliais, palyginti su kontroline grupe, gyvūnų, gavusių 1 250 mg/kg betaino, tuščiosios žarnos audinyje buvo išmatuota padidėjusi glaudžių jungčių baltymų (okludino, klaudino 1 ir zonulos occludens-1) raiška. Be to, kaip žarnyno gleivinės pažeidimo žymuo, šių kiaulių plazmoje reikšmingai sumažėjo diamino oksidazės aktyvumas, rodantis stipresnį žarnyno barjerą. Kai betainas buvo įtrauktas į augančių ir penimų kiaulių racioną, skerdimo metu buvo matuojamas žarnyno tempimo stiprumo padidėjimas.
Neseniai atlikta keletas tyrimų, kuriuose betainas buvo susietas su antioksidacine sistema, ir aprašytas sumažėjęs laisvųjų radikalų kiekis, sumažėjęs malondialdehido (MDA) kiekis ir pagerėjęs glutationo peroksidazės (GSH-Px) aktyvumas.
Betainas gyvūnams veikia ne tik kaip osmoprotektantas. Be to, daugelis bakterijų gali kaupti betainą de novo sintezės būdu arba pernešdamos jį iš aplinkos. Yra požymių, kad betainas gali teigiamai paveikti bakterijų skaičių nujunkytų paršelių virškinimo trakte. Padidėjo bendras klubinės žarnos bakterijų, ypač bifidobakterijų ir laktobacilų, skaičius. Be to, išmatose rasta mažiau enterobakterijų.
Galiausiai pastebėta, kad betaino poveikis nujunkytų paršelių žarnyno sveikatai yra viduriavimo dažnio sumažėjimas. Šis poveikis gali priklausyti nuo dozės: 2500 mg/kg betaino pašarų papildas yra veiksmingesnis nei 1250 mg/kg betaino mažinant viduriavimo dažnį. Tačiau nujunkytų paršelių rezultatai, vartojant abu papildo lygius, buvo panašūs. Kiti tyrėjai parodė, kad pridėjus 800 mg/kg betaino, nujunkytų paršelių viduriavimo dažnis ir paplitimas yra mažesnis.
Betaino pKa vertė yra maža – apie 1,8, todėl po nurijimo betaino HCl atsiskiria ir sukelia skrandžio rūgštėjimą.
Įdomus maisto produktas yra galimas betaino hidrochlorido, kaip betaino šaltinio, rūgštėjimas. Žmonių medicinoje betaino HCl papildai dažnai vartojami kartu su pepsinu, siekiant padėti žmonėms, turintiems skrandžio ir virškinimo problemų. Tokiu atveju betaino hidrochloridas gali būti naudojamas kaip saugus druskos rūgšties šaltinis. Nors informacijos apie šią savybę nėra, kai betaino hidrochlorido yra paršelių pašaruose, jis gali būti labai svarbus.
Gerai žinoma, kad nujunkytų paršelių skrandžio sulčių pH gali būti gana aukštas (pH > 4), o tai turės įtakos pepsino pirmtako aktyvacijai į jo pirmtaką pepsinogeną. Optimalus baltymų virškinimas yra svarbus ne tik gyvūnams, kad šie maistiniai preparatai būtų gerai prieinami. Be to, virškinimo sutrikimo baltymai gali sukelti žalingą oportunistinių patogenų dauginimąsi ir padidinti viduriavimo po nujunkymo problemą. Betaino pKa vertė yra maža – apie 1,8, todėl po nurijimo betaino HCl išsiskiria, o tai sukelia skrandžio rūgštėjimą.
Šis trumpalaikis pakartotinis rūgštėjimas buvo pastebėtas atliekant preliminarius tyrimus su žmonėmis ir su šunimis. Po vienkartinės 750 mg arba 1500 mg betaino hidrochlorido dozės šunų, anksčiau gydytų skrandžio rūgštingumą mažinančiais vaistais, skrandžio pH labai sumažėjo nuo maždaug 7 iki 2. Tačiau negydytų kontrolinės grupės šunų skrandžio pH buvo apie 2, ir tai nebuvo susiję su betaino HCl papildais.
Betainas teigiamai veikia nujunkytų paršelių žarnyno sveikatą. Šioje literatūros apžvalgoje pabrėžiamos įvairios betaino galimybės palaikyti maistinių medžiagų virškinimą ir įsisavinimą, pagerinti fizinius apsauginius barjerus, paveikti mikrobiotą ir sustiprinti paršelių gynybinius gebėjimus.