Betaïne heeft een positief effect op de darmen van gespeende biggen, maar wordt vaak vergeten bij het overwegen van mogelijke supplementen ter ondersteuning van de darmgezondheid of ter vermindering van problemen die gepaard gaan met speendiarree. Het toevoegen van betaïne als functionele voedingsstof aan voer kan dieren op verschillende manieren beïnvloeden.
Ten eerste heeft betaïne een zeer krachtige methylgroepdonorfunctie, voornamelijk in dierlijke levers. Door de overdracht van onstabiele methylgroepen wordt de synthese van verschillende verbindingen zoals methionine, carnitine en creatine bevorderd. Zo beïnvloedt betaïne de eiwit-, lipiden- en energiestofwisseling van dieren en heeft zo een gunstige invloed op de samenstelling van het karkas.
Ten tweede kan betaïne aan voer worden toegevoegd als beschermende organische penetrant. Betaïne werkt als een osmoprotectant en helpt cellen in het hele lichaam de vochtbalans en celactiviteit te handhaven, vooral tijdens stressvolle periodes. Een bekend voorbeeld is het gunstige effect van betaïne op dieren die lijden aan hittestress.
Er zijn diverse gunstige effecten op de prestaties van dieren beschreven als gevolg van betaïnesuppletie in watervrije of hydrochloridevorm. Dit artikel richt zich op de vele mogelijkheden voor het gebruik van betaïne als voeradditief ter ondersteuning van de darmgezondheid bij gespeende biggen.
Verschillende betaïne-onderzoeken hebben de effecten van betaïne op de verteerbaarheid van voedingsstoffen in het ileum en de dikke darm van varkens gerapporteerd. Herhaalde observaties van een verhoogde verteerbaarheid van vezels in het ileum (ruwe vezels of neutrale en zure detergentvezels) suggereren dat betaïne de bacteriële fermentatie in de dunne darm stimuleert omdat enterocyten geen vezelafbrekende enzymen produceren. Vezelachtige plantendelen bevatten voedingsstoffen die vrij kunnen komen bij de afbraak van microbiële vezels. Zo werd ook een verbetering van de verteerbaarheid van droge stof en ruwe as waargenomen. Op het niveau van het gehele maagdarmkanaal vertoonden biggen die een dieet van 800 mg betaïne/kg kregen, een verbeterde verteerbaarheid van ruw eiwit (+6,4%) en droge stof (+4,2%). Daarnaast vond een andere studie dat de schijnbare algehele verteerbaarheid van ruw eiwit (+3,7%) en etherextract (+6,7%) werd verbeterd met betaïnesuppletie van 1250 mg/kg.
Een mogelijke reden voor de waargenomen toename in nutriëntenopname is het effect van betaïne op de enzymproductie. Een recente in-vivostudie naar de effecten van betaïnesuppletie bij gespeende biggen beoordeelde de activiteit van spijsverteringsenzymen (amylase, maltase, lipase, trypsine en chymotrypsine) in het spijsverteringsstelsel (Fig. 1). De activiteit van alle enzymen nam toe, met uitzondering van maltase, en het effect van betaïne was sterker bij een dosis van 2500 mg betaïne/kg voer dan bij een dosis van 1250 mg/kg voer. Verhoogde activiteit kan het gevolg zijn van een verhoogde enzymproductie, maar ook van een verhoogde katalytische efficiëntie van de enzymen. In-vitro-experimenten hebben aangetoond dat de activiteit van trypsine en amylase wordt geremd door het creëren van een hoge osmotische druk door de toevoeging van NaCl. In dit experiment herstelde de toevoeging van betaïne in verschillende concentraties het remmende effect van NaCl en verbeterde de enzymactiviteit. Wanneer echter geen natriumchloride aan de bufferoplossing werd toegevoegd, had het betaïne-insluitingscomplex bij lagere concentraties geen effect op de enzymactiviteit, maar vertoonde het bij relatief hoge concentraties een remmende werking.
Verbeterde groeiprestaties en voederconversie zijn gerapporteerd bij varkens die betaïne via het dieet kregen, evenals een verbeterde verteerbaarheid. Het toevoegen van betaïne aan het varkensvoer vermindert ook de energiebehoefte van het dier. De hypothese voor dit waargenomen effect is dat wanneer betaïne beschikbaar is om de intracellulaire osmotische druk te handhaven, de behoefte aan ionenpompen (een proces dat energie vereist) afneemt. In situaties met een beperkte energie-inname wordt daarom verwacht dat het effect van betaïnesuppletie groter is door groei te stimuleren dan door energiebehoefte te handhaven.
Epitheelcellen van de darmwand moeten omgaan met de sterk variabele osmotische omstandigheden die de inhoud van het darmlumen creëert tijdens de vertering van voedingsstoffen. Tegelijkertijd zijn deze darmepitheelcellen essentieel voor de regulering van de uitwisseling van water en diverse voedingsstoffen tussen het darmlumen en plasma. Om cellen tegen deze barre omstandigheden te beschermen, is betaïne een belangrijke organische penetrant. Als je kijkt naar de betaïneconcentratie in verschillende weefsels, zie je dat darmweefsel vrij hoge betaïnegehaltes heeft. Bovendien is opgemerkt dat deze niveaus beïnvloed kunnen worden door de betaïneconcentraties in de voeding. Goed uitgebalanceerde cellen hebben een beter proliferatief vermogen en een goede stabiliteit. Samenvattend ontdekten de onderzoekers dat een verhoging van de betaïneconcentratie bij biggen de hoogte van de duodenumvilli en de diepte van de ileumcrypten verhoogde, en dat de villi uniformer werden.
In een andere studie werd een toename van de villushoogte waargenomen zonder effect op de cryptdiepte in het duodenum, jejunum en ileum. Het beschermende effect van betaïne op de darmstructuur kan belangrijker zijn bij specifieke (osmotische) ziekten, zoals waargenomen bij vleeskuikens met coccidia.
De darmbarrière bestaat voornamelijk uit epitheelcellen die met elkaar verbonden zijn via tight junction-eiwitten. De integriteit van deze barrière is essentieel om te voorkomen dat schadelijke stoffen en pathogene bacteriën binnendringen, die anders ontstekingen zouden kunnen veroorzaken. Bij varkens worden negatieve effecten op de darmbarrière vermoedelijk veroorzaakt door contaminatie van voer met mycotoxinen of door hittestress.
Om het effect op de barrièrewerking te meten, worden cellijnen vaak in vitro getest door de transepitheliale elektrische weerstand (TEER) te meten. Verbeteringen in TEER zijn waargenomen in talloze in vitro-experimenten dankzij het gebruik van betaïne. TEER daalt wanneer cellen worden blootgesteld aan hoge temperaturen (42 °C) (Figuur 2). Toevoeging van betaïne aan het groeimedium van deze verhitte cellen neutraliseerde de daling van TEER, wat wijst op een verbeterde thermotolerantie. Bovendien lieten in vivo-studies bij biggen een verhoogde expressie zien van tight junction-eiwitten (occludin, claudin1 en zonula occlusions-1) in het jejunumweefsel van dieren die betaïne kregen in een dosis van 1250 mg/kg vergeleken met de controlegroep. Bovendien was de activiteit van diamineoxidase, een marker voor schade aan het darmslijmvlies, significant verminderd in het plasma van deze varkens, wat wijst op een sterkere darmbarrière. Wanneer betaïne werd toegevoegd aan het dieet van vleesvarkens, werd de toename van de darmtreksterkte gemeten bij het slachten.
Recentelijk hebben verschillende studies betaïne in verband gebracht met het antioxidantensysteem en een vermindering van vrije radicalen, een verlaging van malondialdehyde (MDA)-niveaus en een toename van de activiteit van glutathionperoxidase (GSH-Px) beschreven. Een recente studie bij biggen toonde aan dat de activiteit van GSH-Px in het jejunum was toegenomen, terwijl betaïne in de voeding geen effect had op MDA.
Betaïne werkt niet alleen als osmoprotectant bij dieren, maar verschillende bacteriën kunnen betaïne ook accumuleren door de novo-synthese of transport vanuit de omgeving. Er zijn aanwijzingen dat betaïne een positief effect kan hebben op de bacteriële flora van het maag-darmkanaal van gespeende biggen. Het totale aantal ileumbacteriën nam toe, met name bifidobacteriën en lactobacillen. Daarnaast werden er lagere aantallen Enterobacteriaceae in de ontlasting aangetroffen.
Het laatst waargenomen effect van betaïne op de darmgezondheid bij gespeende biggen was een vermindering van de incidentie van diarree. Dit effect is mogelijk dosisafhankelijk: voedingssupplementen met betaïne in een dosis van 2500 mg/kg waren effectiever in het verminderen van de incidentie van diarree dan betaïne in een dosis van 1250 mg/kg. De prestaties van gespeende biggen waren echter vergelijkbaar bij beide supplementatieniveaus. Andere onderzoekers hebben lagere percentages diarree en morbiditeit bij gespeende biggen aangetoond bij een supplement van 800 mg/kg betaïne.
Interessant is dat betaïnehydrochloride als bron van betaïne een potentieel verzurende werking heeft. In de geneeskunde worden betaïnehydrochloridesupplementen vaak gebruikt in combinatie met pepsine om mensen met maag- en spijsverteringsproblemen te helpen. In dit geval dient betaïnehydrochloride als een veilige bron van zoutzuur. Hoewel er geen informatie beschikbaar is over deze eigenschap wanneer betaïnehydrochloride wordt toegevoegd aan biggenvoer, kan het belangrijk zijn. Het is bekend dat bij gespeende biggen de pH in de maag relatief hoog kan zijn (pH > 4), waardoor de activering van het pepsine-eiwitafbrekende enzym in zijn voorloper pepsinogeen wordt verstoord. Optimale eiwitvertering is niet alleen belangrijk zodat dieren optimaal kunnen profiteren van deze voedingsstof. Bovendien kan slecht verteerd eiwit leiden tot onnodige proliferatie van opportunistische pathogenen en het probleem van diarree na het spenen verergeren. Betaïne heeft een lage pKa-waarde van ongeveer 1,8, waardoor betaïnehydrochloride bij inname dissocieert, wat resulteert in maagverzuring. Deze tijdelijke herverzuring is waargenomen in voorlopige studies bij mensen en bij honden. Honden die eerder behandeld waren met zuurremmers, ondervonden een dramatische daling van de pH in de maag van ongeveer pH 7 naar pH 2 na een enkele dosis van 750 mg of 1500 mg betaïnehydrochloride. Bij controlehonden die het middel niet kregen, daalde de pH in de maag echter significant. Ongeveer 2, ongeacht de inname van betaïnehydrochloride.
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