ベタインは離乳子豚の腸に良い影響を与えますが、腸の健康をサポートしたり、離乳期の下痢に伴う問題を軽減するためのサプリメントを検討する際には、しばしば忘れられがちです。ベタインを機能性栄養素として飼料に添加することで、動物に様々な影響を与えることができます。
まず、ベタインは、主に動物の肝臓において、非常に強力なメチル基供与能を有しています。不安定なメチル基の転移により、メチオニン、カルニチン、クレアチンといった様々な化合物の合成が促進されます。このように、ベタインは動物のタンパク質、脂質、エネルギー代謝に作用し、死体組成に有益な変化をもたらします。
第二に、ベタインは保護作用のある有機浸透剤として飼料に添加することができます。ベタインは浸透圧保護剤として作用し、特にストレス時に、体全体の細胞が体液バランスと細胞活動を維持するのを助けます。よく知られている例としては、熱中症に罹患した動物に対するベタインの効果があります。
無水ベタインまたは塩酸塩ベタインを補給することで、動物の発育能力に様々な有益な効果が報告されています。本稿では、離乳子豚の腸内環境の健康維持を目的とした飼料添加物としてベタインを使用する様々な可能性に焦点を当てます。
ベタインに関する研究では、豚の回腸と結腸における栄養素の消化率に対するベタインの影響がいくつか報告されています。回腸での繊維消化率（粗繊維または中性および酸性デタージェント繊維）の増加が繰り返し観察されたことから、腸管上皮細胞は繊維分解酵素を産生しないため、ベタインが小腸での細菌発酵を刺激することが示唆されます。植物の繊維質の部分には、微生物繊維が分解する際に放出される栄養素が含まれています。そのため、乾物と粗灰分の消化率の改善も観察されました。消化管全体では、800 mg ベタイン/kg の飼料を与えられた子豚で、粗タンパク質（+6.4%）と乾物（+4.2%）の消化率が向上しました。さらに、別の研究では、1250 mg/kg のベタイン補給により、粗タンパク質（+3.7%）とエーテル抽出物（+6.7%）の見かけの全体消化率が向上したことがわかりました。
栄養吸収の増加が観察された理由の 1 つとして、ベタインが酵素産生に及ぼす影響が考えられます。離乳豚にベタインを補給した際の効果に関する最近の in vivo 研究では、消化物中の消化酵素 (アミラーゼ、マルターゼ、リパーゼ、トリプシン、キモトリプシン) の活性が評価されました (図 1)。マルターゼを除くすべての酵素の活性が増加し、ベタインの効果は 2500 mg/kg 飼料の用量の方が 1250 mg/kg 飼料の用量よりも顕著でした。活性の増加は酵素産生の増加によって生じる可能性がありますが、酵素の触媒効率の増加によって生じる可能性もあります。in vitro 実験では、NaCl の添加によって高浸透圧が生じると、トリプシンとアミラーゼの活性が阻害されることが示されています。この実験では、さまざまな濃度のベタインを添加することで、NaCl の阻害効果が回復し、酵素活性が向上しました。しかし、緩衝液に塩化ナトリウムを添加しなかった場合、ベタイン包接複合体は低濃度では酵素活性に影響を与えなかったが、比較的高濃度では阻害効果を示した。
飼料にベタインを摂取した豚では、成長と飼料要求率の向上に加え、消化率も改善されたことが報告されています。豚の飼料にベタインを添加すると、動物のエネルギー必要量も減少します。この観察された効果の仮説は、細胞内浸透圧を維持するためにベタインが利用可能になると、イオンポンプ（エネルギーを必要とするプロセス）の必要性が減少するというものです。したがって、エネルギー摂取量が制限されている状況では、ベタイン補給の効果は、エネルギー必要量の維持よりも成長促進によってより大きくなると予想されます。
腸壁の上皮細胞は、栄養素の消化中に腸管腔の内容物によって生じる非常に変化する浸透圧条件に対処する必要があります。同時に、これらの腸管上皮細胞は、腸管腔と血漿の間の水とさまざまな栄養素の交換を制御するために不可欠です。これらの過酷な条件から細胞を保護するために、ベタインは重要な有機浸透剤です。さまざまな組織のベタイン濃度を見ると、腸組織にはかなり高いレベルのベタインが含まれていることがわかります。さらに、これらのレベルは食事中のベタイン濃度の影響を受ける可能性があることが指摘されています。バランスの取れた細胞は、より良い増殖能力と良好な安定性を備えています。要約すると、研究者らは、子豚のベタインレベルの上昇により、十二指腸絨毛の高さと回腸陰窩の深さが増加し、絨毛がより均一になることを発見しました。
別の研究では、十二指腸、空腸、回腸において、陰窩の深さに影響を与えることなく絨毛高の増加が観察されました。腸管構造に対するベタインの保護効果は、コクシジウムに感染したブロイラー鶏で観察されたように、特定の（浸透圧性）疾患においてより重要である可能性があります。
腸管バリアは主にタイトジャンクションタンパク質を介して互いに接着した上皮細胞で構成されています。このバリアの完全性は、炎症を引き起こす可能性のある有害物質や病原細菌の侵入を防ぐために不可欠です。豚における腸管バリアへの悪影響は、飼料へのマイコトキシン汚染、または暑熱ストレスによる悪影響の一つによるものと考えられています。
バリア効果に対する効果を測定するために、細胞株は多くの場合、in vitro で上皮透過電気抵抗 (TEER) を測定することによって試験されます。ベタインの使用により TEER の改善が、多数の in vitro 実験で観察されています。TEER は、細胞が高温 (42°C) にさらされると低下します (図 2)。これらの加熱された細胞の増殖培地にベタインを添加すると、TEER の低下が相殺され、耐熱性が向上したことが示されました。さらに、子豚を使用した in vivo 研究では、対照群と比較して、1250 mg/kg の用量でベタインを投与された動物の小腸組織で、タイトジャンクションタンパク質 (オクルディン、クローディン 1、ゾヌラ閉塞 1) の発現が増加したことが明らかになりました。さらに、腸粘膜損傷のマーカーであるジアミン酸化酵素活性がこれらの豚の血漿中で有意に低下し、腸バリアが強化されたことが示されました。肥育豚の飼料にベタインを添加すると、屠殺時に腸の引張強度の増加が測定されました。
最近、いくつかの研究でベタインと抗酸化作用との関連性が指摘され、フリーラジカルの減少、マロンジアルデヒド（MDA）レベルの低下、グルタチオンペルオキシダーゼ（GSH-Px）活性の上昇が報告されています。子豚を用いた最近の研究では、空腸におけるGSH-Px活性が上昇したのに対し、食事中のベタインはMDAに影響を与えなかったことが示されました。
ベタインは動物において浸透圧保護剤として作用するだけでなく、様々な細菌が新規合成または環境からの輸送によってベタインを蓄積する可能性があります。離乳豚の消化管細菌叢にベタインが好影響を与える可能性を示すエビデンスがあります。回腸細菌の総数、特にビフィズス菌と乳酸菌が増加しました。さらに、便中では腸内細菌科細菌の数が減少していることが示されました。
離乳子豚におけるベタインによる腸内環境への効果として最後に観察されたのは、下痢の発生率の低下でした。この効果は用量依存性がある可能性があり、2500 mg/kgのベタインを食事に補給した場合、1250 mg/kgのベタインを補給した場合よりも下痢の発生率を低下させる効果が高かったと報告されています。しかし、離乳子豚の発育状態は、どちらの補給量でも同等でした。他の研究者らは、離乳子豚に800 mg/kgのベタインを補給した場合、下痢の発生率と罹患率が低下することを示しました。
興味深いことに、ベタイン塩酸塩はベタイン源として潜在的な酸性化作用を持っています。医療では、胃や消化器系のトラブルを抱える人を助けるために、ベタイン塩酸塩のサプリメントはペプシンと組み合わせて使われることが多いです。この場合、ベタインは安全な塩酸源として機能します。子豚の飼料にベタイン塩酸塩が含まれている場合のこの特性に関する情報はありませんが、重要である可能性があります。離乳した子豚では胃の pH が比較的高くなることがあるため (pH > 4)、ペプシンタンパク質分解酵素の前駆体であるペプシノーゲンの活性化が妨げられることが知られています。最適なタンパク質消化は、動物がこの栄養素を最大限に活用できるようにするためだけでなく、消化不良のタンパク質は日和見病原体の不必要な増殖につながり、離乳後の下痢の問題を悪化させる可能性があります。ベタインのpKa値は約1.8と低いため、摂取すると塩酸ベタインが解離し、胃の酸性化を引き起こします。この一時的な再酸性化は、ヒトを対象とした予備試験およびイヌを対象とした試験で観察されています。制酸剤を投与されたことがあるイヌでは、塩酸ベタイン750mgまたは1500mgを単回投与した後、胃のpHが約pH 7からpH 2へと劇的に低下しました。しかし、本剤を投与されなかった対照群のイヌでは、胃のpHが有意に低下しました。これは、塩酸ベタイン摂取量に関わらず、約pH 2でした。
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