Betaïne is een natuurlijk voorkomende stof die wijdverspreid voorkomt in planten en dieren. Als diervoederadditief wordt het geleverd in watervrije of hydrochloridevorm. Het kan voor diverse doeleinden aan diervoeder worden toegevoegd.
In de eerste plaats kunnen deze doelen verband houden met het zeer effectieve methyldonorvermogen van betaïne, dat voornamelijk in de lever ontstaat. Door de overdracht van onstabiele methylgroepen wordt de synthese van verschillende verbindingen zoals methionine, carnitine en creatine bevorderd. Op deze manier beïnvloedt betaïne de stofwisseling van eiwitten, lipiden en energie, waardoor de samenstelling van het karkas gunstig verandert.
Ten tweede kan het toevoegen van betaïne aan veevoer te maken hebben met de functie ervan als beschermende organische penetrant. In deze functie helpt betaïne cellen in het hele lichaam bij het handhaven van de waterbalans en celactiviteit, vooral in stressvolle periodes. Een bekend voorbeeld is het positieve effect van betaïne op dieren onder hittestress.
Bij varkens zijn verschillende gunstige effecten van betaïne-suppletie beschreven. Dit artikel richt zich op de rol van betaïne als voeradditief voor de darmgezondheid van gespeende biggen.
In diverse onderzoeken naar betaïne is melding gemaakt van het effect op de verteerbaarheid van voedingsstoffen in het ileum of het totale spijsverteringskanaal van varkens. Herhaalde observaties van een verhoogde verteerbaarheid van vezels in het ileum (ruwe vezels of neutrale en zure detergentvezels) geven aan dat betaïne de fermentatie van bacteriën die al in de dunne darm aanwezig zijn stimuleert, omdat darmcellen geen vezelafbrekende enzymen produceren. Het vezelgedeelte van de plant bevat voedingsstoffen, die vrij kunnen komen bij de afbraak van deze microbiële vezels.
Daarom werd ook een verbeterde verteerbaarheid van droge stof en ruwe as waargenomen. Op het niveau van het totale spijsverteringskanaal is gerapporteerd dat biggen die een dieet van 800 mg betaïne/kg kregen, een verbeterde verteerbaarheid van ruw eiwit (+6,4%) en droge stof (+4,2%) hadden. Daarnaast toonde een ander onderzoek aan dat door aanvulling met 1.250 mg/kg betaïne de schijnbare totale verteerbaarheid van ruw eiwit (+3,7%) en etherextract (+6,7%) werd verbeterd.
Een mogelijke reden voor de waargenomen toename in verteerbaarheid van voedingsstoffen is het effect van betaïne op de enzymproductie. In een recent in vivo-onderzoek naar de toevoeging van betaïne aan gespeende biggen werd de activiteit van spijsverteringsenzymen (amylase, maltase, lipase, trypsine en chymotrypsine) in chymus geëvalueerd (Figuur 1). Alle enzymen behalve maltase vertoonden een toegenomen activiteit, en het effect van betaïne was uitgesprokener bij 2500 mg betaïne/kg voer dan bij 1250 mg/kg. De toename in activiteit kan het resultaat zijn van een toename in de enzymproductie, of van een toename in de katalytische efficiëntie van het enzym.
Figuur 1 - Activiteit van spijsverteringsenzymen in de darmen van biggen die een supplement kregen met 0 mg/kg, 1.250 mg/kg of 2.500 mg/kg betaïne.
In in vitro experimenten werd aangetoond dat door het toevoegen van NaCl om een ​​hoge osmotische druk te creëren, de trypsine- en amylase-activiteit werd geremd. Door in deze test verschillende hoeveelheden betaïne toe te voegen, werd het remmende effect van NaCl hersteld en de enzymactiviteit verhoogd. Wanneer er echter geen NaCl aan de bufferoplossing wordt toegevoegd, heeft betaïne bij een lagere concentratie geen invloed op de enzymactiviteit, maar vertoont het wel een remmend effect bij een hogere concentratie.
Niet alleen de verbeterde verteerbaarheid kan de gerapporteerde verbetering in groeiprestaties en voederconversieratio verklaren van varkens die voedingssupplementen met betaïne kregen toegediend. Door betaïne toe te voegen aan het dieet van varkens, wordt ook de onderhoudsenergiebehoefte van het dier verlaagd. De hypothese voor dit waargenomen effect is dat wanneer betaïne kan worden gebruikt om de intracellulaire osmotische druk te handhaven, de vraag naar ionenpompen afneemt, een proces dat energie kost. Bij een beperkte energie-inname wordt verwacht dat het effect van het aanvullen van betaïne sterker zal zijn, doordat de energievoorziening voor groei in plaats van onderhoud wordt verhoogd.
De epitheelcellen die de darmwand bekleden, moeten omgaan met zeer variabele osmotische omstandigheden die door de luminale inhoud worden gegenereerd tijdens de vertering van voedingsstoffen. Tegelijkertijd moeten deze darmcellen de uitwisseling van water en verschillende voedingsstoffen tussen het darmlumen en plasma reguleren. Om cellen tegen deze uitdagende omstandigheden te beschermen, is betaïne een belangrijke organische penetrant. Bij het observeren van de concentratie van betaïne in verschillende weefsels, is het betaïnegehalte in de darmweefsels vrij hoog. Bovendien is waargenomen dat deze niveaus worden beïnvloed door de betaïneconcentratie in het dieet. Goed uitgebalanceerde cellen zullen een betere proliferatie en een beter herstelvermogen hebben. Daarom ontdekten de onderzoekers dat het verhogen van het betaïnegehalte bij biggen de hoogte van de duodenumvilli en de diepte van de ileumcrypten verhoogt en dat de villi gelijkmatiger zijn.
Uit een ander onderzoek bleek dat de hoogte van de villi in de twaalfvingerige darm, jejunum en ileum toenam, maar er was geen effect op de diepte van de crypten. Zoals is waargenomen bij met coccidia geïnfecteerde vleeskuikens, kan het beschermende effect van betaïne op de darmstructuur nog belangrijker zijn bij bepaalde (osmotische) uitdagingen.
De darmbarrière bestaat voornamelijk uit epitheelcellen die met elkaar verbonden zijn door tight junction-eiwitten. De integriteit van deze barrière is essentieel om te voorkomen dat schadelijke stoffen en ziekteverwekkende bacteriën binnendringen, die anders ontstekingen zouden veroorzaken. Bij varkens wordt de negatieve impact van de darmbarrière toegeschreven aan mycotoxineverontreiniging in het voer of aan een van de negatieve effecten van hittestress.
Om de impact op het barrière-effect te meten, worden in-vitrotests van cellijnen vaak gebruikt om de transepitheliale elektrische weerstand (TEER) te meten. Door de toepassing van betaïne kan in meerdere in-vitro-experimenten een verbeterde TEER worden waargenomen. Wanneer de batterij wordt blootgesteld aan een hoge temperatuur (42 °C), zal TEER afnemen (figuur 2). Door betaïne toe te voegen aan het groeimedium van deze aan hitte blootgestelde cellen werd de afgenomen TEER tegengegaan, wat wijst op een verhoogde hittebestendigheid.
Figuur 2 - In vitro-effecten van hoge temperatuur en betaïne op de transepitheliale resistentie van cellen (TEER).
Bovendien werd in een in vivo-onderzoek bij biggen de verhoogde expressie van tight junction-eiwitten (occludin, claudin1 en zonula occludens-1) gemeten in het jejunumweefsel van dieren die 1250 mg/kg betaïne kregen, vergeleken met de controlegroep. Daarnaast was de activiteit van diamineoxidase in het plasma van deze varkens, als marker voor schade aan het darmslijmvlies, aanzienlijk verminderd, wat wijst op een sterkere darmbarrière. Wanneer betaïne werd toegevoegd aan het dieet van vleesvarkens, werd de toename van de treksterkte van de darm gemeten op het moment van slachten.
Onlangs hebben diverse onderzoeken betaïne in verband gebracht met het antioxidantensysteem en beschreven dat er sprake is van minder vrije radicalen, minder malondialdehyde (MDA) en een verbeterde activiteit van glutathionperoxidase (GSH-Px).
Betaïne werkt niet alleen als osmoprotectant bij dieren. Veel bacteriën kunnen betaïne bovendien ophopen door de novo-synthese of door transport vanuit de omgeving. Er zijn aanwijzingen dat betaïne een positief effect kan hebben op het aantal bacteriën in het maag-darmkanaal van gespeende biggen. Het totale aantal bacteriën in het ileum, met name bifidobacteriën en lactobacillen, is toegenomen. Daarnaast werden er lagere hoeveelheden Enterobacter in de ontlasting aangetroffen.
Ten slotte is waargenomen dat betaïne een effect heeft op de darmgezondheid van gespeende biggen, namelijk een vermindering van de diarreefrequentie. Dit effect is mogelijk dosisafhankelijk: het voedingssupplement van 2500 mg/kg betaïne is effectiever dan 1250 mg/kg betaïne bij het verminderen van de diarreefrequentie. De prestaties van gespeende biggen op de twee supplementniveaus waren echter vergelijkbaar. Andere onderzoekers hebben aangetoond dat bij toevoeging van 800 mg/kg betaïne de frequentie en incidentie van diarree bij gespeende biggen lager is.
Betaïne heeft een lage pKa-waarde van ongeveer 1,8, waardoor betaïne HCl na inname afbreekt en maagzuur ontstaat.
Het interessante aan voeding is de mogelijke verzuring van betaïnehydrochloride als bron van betaïne. In de humane geneeskunde worden betaïne-HCl-supplementen vaak gebruikt in combinatie met pepsine om mensen met maagklachten en spijsverteringsproblemen te ondersteunen. In dit geval kan betaïnehydrochloride worden gebruikt als een veilige bron van zoutzuur. Hoewel er geen informatie is over deze eigenschap wanneer betaïnehydrochloride in biggenvoer zit, kan het erg belangrijk zijn.
Het is bekend dat de pH van het maagsap van gespeende biggen relatief hoog kan zijn (pH>4), wat van invloed is op de activering van de pepsine-voorloper tot zijn voorloper pepsinogeen. Optimale eiwitvertering is niet alleen belangrijk voor dieren om een ​​goede beschikbaarheid van deze voedingsstof te verkrijgen. Bovendien kan indigestie-eiwit een schadelijke proliferatie van opportunistische pathogenen veroorzaken en het probleem van diarree na het spenen verergeren. Betaïne heeft een lage pKa-waarde van ongeveer 1,8, wat leidt tot de dissociatie van betaïne HCl na inname, wat leidt tot maagzuurvorming.
Deze kortdurende verzuring is waargenomen in een voorlopig onderzoek bij mensen en onderzoeken bij honden. Na een enkele dosis van 750 mg of 1500 mg betaïnehydrochloride daalde de pH-waarde van de maag van honden die eerder waren behandeld met maagzuurremmers aanzienlijk, van ongeveer 7 naar pH 2. Bij onbehandelde controlehonden was de pH-waarde echter ongeveer 2, wat niet verband hield met de betaïne-HCl-suppletie.
Betaïne heeft een positief effect op de darmgezondheid van gespeende biggen. In dit literatuuronderzoek worden de verschillende mogelijkheden van betaïne belicht om de vertering en absorptie van voedingsstoffen te ondersteunen, fysieke beschermende barrières te verbeteren, de microbiota te beïnvloeden en het afweervermogen van biggen te versterken.