ベタインは離乳子豚の腸内環境に良い影響を与えるが、腸内環境の改善や離乳期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、しばしば見落とされがちである。飼料に機能性栄養素としてベタインを添加することで、動物に様々な影響を与えることができる。
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、クレアチンなどの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、エネルギー代謝に影響を与え、ひいては屠体の組成を好ましい方向に変化させます。
第二に、ベタインは保護的な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働き、特にストレス時において、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。よく知られた例として、熱ストレスを受けた動物に対するベタインの有益な効果が挙げられます。
無水物または塩酸塩のベタインを補給することで、動物の生産性に様々な有益な効果が報告されている。本稿では、離乳子豚の腸内環境を整えるための飼料添加物としてベタインを使用する多くの可能性に焦点を当てる。
ベタインに関するいくつかの研究では、豚の回腸および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報告されている。回腸における繊維消化率（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ていることから、腸上皮細胞は繊維分解酵素を産生しないため、ベタインは小腸における細菌発酵を刺激することが示唆される。繊維質の植物性部位には、微生物繊維が分解されるときに放出される栄養素が含まれている。したがって、乾物および粗灰分の消化率の改善も観察された。消化管全体レベルでは、800 mgベタイン/kgの飼料を与えられた子豚は、粗タンパク質（+6.4%）および乾物（+4.2%）の消化率の改善を示した。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%）およびエーテル抽出物（+6.7%）の見かけ上の全体的な消化率が改善されたことが判明した。
観察された栄養吸収の増加の理由の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。離乳子豚へのベタイン補給の影響に関する最近の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）の活性を評価しました（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、飼料1kgあたり2500mgの投与量の場合の方が、1250mgの投与量の場合よりも顕著でした。活性の増加は、酵素産生の増加によるものかもしれませんが、酵素の触媒効率の増加によるものかもしれません。in vitro実験では、NaClの添加によって高い浸透圧を作り出すと、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と、NaClの阻害効果が回復し、酵素活性が向上しました。しかし、緩衝溶液に塩化ナトリウムを添加しなかった場合、ベタイン包接錯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。
飼料にベタインを添加した豚では、成長性能と飼料効率の向上に加え、消化率の改善も報告されている。また、豚の飼料にベタインを添加することで、動物のエネルギー必要量も減少する。この効果の仮説は、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ある。したがって、エネルギー摂取量が制限される状況では、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る。
腸壁の上皮細胞は、栄養素の消化中に腸管内容物によって生じる非常に変動の大きい浸透圧条件に対処しなければなりません。同時に、これらの腸上皮細胞は、腸管内腔と血漿間の水分および様々な栄養素の交換を制御するために不可欠です。このような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物質です。様々な組織におけるベタインの濃度を見ると、腸組織には比較的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によって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、増殖能力が高く、安定性も良好です。要約すると、研究者らは、子豚のベタインレベルを上げると、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、陰窩の深さには影響を与えずに絨毛の高さが増加することが観察された。ベタインの腸管構造に対する保護効果は、コクシジウム症に罹患したブロイラー鶏に見られるような、特定の（浸透圧性）疾患においてより重要となる可能性がある。
腸管バリアは主に上皮細胞から構成され、これらの細胞はタイトジャンクションタンパク質によって互いに結合している。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菌の侵入を防ぐために不可欠である。豚の場合、腸管バリアへの悪影響は、飼料中のマイコトキシン汚染、あるいは熱ストレスによる悪影響のいずれかが原因と考えられている。
バリア効果への影響を測定するために、細胞株はしばしば経上皮電気抵抗（TEER）を測定することによってin vitroで試験されます。ベタインの使用により、数多くのin vitro実験でTEERの改善が観察されています。TEERは、細胞が高温（42℃）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培養培地にベタインを添加すると、TEERの低下が打ち消され、耐熱性が向上したことが示されました。さらに、子豚を用いた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空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、ゾヌラオクルージョン-1）の発現が増加している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オキシダーゼ活性は、これらの豚の血漿中で有意に低下しており、腸管バリアが強化されたことを示しています。肥育豚の飼料にベタインを添加した場合、屠殺時に腸管の引張強度の増加が測定された。
近年、いくつかの研究でベタインと抗酸化システムとの関連性が指摘されており、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）活性の増加が報告されている。子豚を対象とした最近の研究では、空腸におけるGSH-Px活性は増加したが、食事中のベタインはMDAには影響を与えなかったことが示された。
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ことができる。ベタインは離乳子豚の消化管内細菌叢に好影響を与える可能性があるという証拠がある。回腸内の細菌総数が増加し、特にビフィズス菌と乳酸菌が増加した。さらに、糞便中の腸内細菌科細菌の数は減少した。
離乳子豚の腸内健康に対するベタインの最後の観察された効果は、下痢の発生率の低下でした。この効果は用量依存的である可能性があり、2500 mg/kgのベタインを飼料に添加した場合、1250 mg/kgのベタインを添加した場合よりも下痢の発生率の低下に効果的でした。しかし、離乳子豚の発育はどちらの添加量でも同程度でした。他の研究者らは、800 mg/kgのベタインを添加すると、離乳子豚の下痢および罹病率が低下することを示しています。
興味深いことに、塩酸ベタインはベタイン源として酸性化作用を持つ可能性がある。医学では、塩酸ベタインのサプリメントは、胃や消化器系の問題を抱える人を助けるために、ペプシンと組み合わせてよく使用される。この場合、塩酸ベタインは塩酸の安全な供給源として機能する。塩酸ベタインを子豚の飼料に添加した場合のこの特性に関する情報は入手できないが、これは重要である可能性がある。離乳した子豚では胃のpHが比較的高い（pH > 4）ことが知られており、これにより、前駆体であるペプシノゲン中のタンパク質分解酵素ペプシンの活性化が妨げられる。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するために重要であるだけでなく、消化不良のタンパク質は日和見病原菌の不必要な増殖を招き、離乳後下痢の問題を悪化させる可能性がある。ベタインはpKa値が約1.8と低いため、塩酸ベタインを摂取すると解離し、胃酸分泌が促進されます。この一時的な再酸性化は、予備的なヒト試験およびイヌ試験で観察されています。以前に制酸剤を投与されたイヌでは、塩酸ベタイン750mgまたは1500mgを単回投与すると、胃のpHが約7から2に劇的に低下しました。しかし、薬剤を投与されなかった対照群のイヌでは、塩酸ベタインの摂取量に関わらず、胃のpHは約2に有意に低下しました。
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