ベタインは、植物や動物に広く分布する天然化合物です。飼料添加物としては、無水物または塩酸塩の形で提供されます。様々な目的で動物飼料に添加することができます。
まず第一に、これらの目的は、主に肝臓で発生するベタインの非常に効果的なメチル供与能力に関連している可能性があります。不安定なメチル基の転移により、メチオニン、カルニチン、クレアチンなどのさまざまな化合物の合成が促進されます。このように、ベタインはタンパク質、脂質、エネルギー代謝に影響を与え、それによって死体組成を有益に変化させます。
第二に、飼料にベタインを添加する目的は、保護有機浸透剤としての機能に関係している可能性があります。この機能において、ベタインは、特にストレスの期間中、体全体の細胞の水分バランスと細胞活動を維持するのに役立ちます。よく知られている例としては、熱ストレス下にある動物に対するベタインの良い効果があります。
豚においては、ベタイン補給によるさまざまな有益な効果があることが報告されています。この記事では、離乳豚の腸の健康における飼料添加物としてのベタインの役割に焦点を当てます。
いくつかのベタイン研究では、豚の回腸または消化管全体における栄養素の消化率に対する効果が報告されています。繊維（粗繊維または中性および酸性デタージェント繊維）の回腸消化率の増加が繰り返し観察されていることから、腸細胞は繊維分解酵素を生成しないため、ベタインが小腸内にすでに存在する細菌の発酵を刺激することがわかります。植物の繊維部分には栄養素が含まれており、この微生物繊維の分解中に放出される可能性があります。
そのため、乾物および粗灰分の消化率も向上していることが観察されました。消化管全体では、飼料1kgあたり800 mgのベタインを補給した子豚は、粗タンパク質（+6.4%）および乾物（+4.2%）の消化率が向上したことが報告されています。さらに、別の研究では、1,250 mg/kgのベタインを補給することで、粗タンパク質（+3.7%）およびエーテル抽出物（+6.7%）の見かけの総消化率が向上したことが示されています。
栄養素の消化率の増加が観察された理由の 1 つとして、酵素生成に対するベタインの効果があります。離乳した子豚にベタインを添加した最近の in vivo 研究では、糜粥中の消化酵素 (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)。マルターゼ以外のすべての酵素の活性が上昇し、ベタインの効果は 1,250 mg/kg 飼料よりも 2,500 mg/kg 飼料の方が顕著でした。この活性の上昇は、酵素生成の増加によるものか、酵素の触媒効率の増加によるものと考えられます。
図1 - 0 mg/kg、1,250 mg/kg、または2,500 mg/kgのベタインを補給した子豚の腸内消化酵素活性。
試験管内実験では、NaClを添加して高浸透圧を生成することで、トリプシンとアミラーゼの活性が阻害されることが証明されました。この試験に異なる濃度のベタインを添加すると、NaClの阻害効果が回復し、酵素活性が増加しました。しかし、緩衝液にNaClを添加しない場合、ベタインは低濃度では酵素活性に影響を与えませんが、高濃度では阻害効果を示します。
消化率の向上だけでは、飼料ベタインを補給した豚の成長パフォーマンスと飼料要求率の向上が報告されている理由を説明できません。豚の飼料にベタインを添加すると、動物の維持エネルギー要件も軽減されます。この観察された効果の仮説は、ベタインが細胞内浸透圧の維持に使用できる場合、エネルギーを必要とするプロセスであるイオンポンプの需要が軽減されるというものです。エネルギー摂取量が限られている場合、維持ではなく成長のためのエネルギー供給を増やすことで、ベタイン補給の効果はより顕著になると予想されます。
腸壁の内層を覆う上皮細胞は、栄養素の消化中に管腔の内容物によって生成され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、これらの腸細胞は、腸腔と血漿の間での水とさまざまな栄養素の交換を制御する必要があります。これらの厳しい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観察すると、腸組織のベタイン含有量はかなり高くなっています。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ことが観察されています。バランスの取れた細胞は、より優れた増殖とより優れた回復能力を備えています。したがって、研究者は、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、回腸の絨毛の高さの増加が観察されましたが、陰窩の深さには影響がありませんでした。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）負荷下では、ベタインの腸構造に対する保護効果はさらに重要である可能性があります。
腸管バリアは主に上皮細胞で構成されており、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。豚の場合、腸管バリアの悪影響は、飼料中のマイコトキシン汚染の結果、または熱ストレスの悪影響の1つであると考えられています。
バリア効果への影響を測定するために、細胞株のin vitro試験は、経上皮電気抵抗（TEER）を測定するためによく使用されます。ベタインを適用すると、複数のin vitro実験でTEERの改善が見られます。バッテリーが高温（42°C）にさらされると、TEERは減少します（図2）。これらの熱にさらされた細胞の成長培地にベタインを添加すると、TEERの減少が相殺され、耐熱性が向上したことが示されました。
図 2 - 高温とベタインによる細胞上皮透過抵抗 (TEER) に対する in vitro 効果。
さらに、子豚の生体内研究では、1,250 mg/kgのベタインを投与された動物の小腸組織において、コントロール群と比較して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、ゾヌラオクルデンス1）の発現の増加が測定されました。また、腸粘膜損傷のマーカーとして、これらの豚の血漿中のジアミンオキシダーゼ活性が大幅に減少し、腸バリアが強化されたことが示されました。成長期および肥育期の豚の飼料にベタインを添加した場合、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システムが関連付けられ、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) 活性の改善が報告されています。
ベタインは動物の浸透圧保護剤として作用するだけではありません。さらに、多くの細菌が、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ます。離乳した子豚の消化管内の細菌数にベタインがプラスの影響を与える可能性があるという兆候があります。回腸細菌、特にビフィズス菌と乳酸菌の総数が増加しました。さらに、糞便中に少量のエンテロバクターが検出されました。
最後に、離乳子豚の腸の健康に対するベタインの効果は、下痢の発生率の減少であることが観察されています。この効果は用量依存的である可能性があり、2,500 mg/kg ベタインを食事から摂取した場合、1,250 mg/kg ベタインを摂取した場合よりも下痢の発生率を減少させるのに効果的です。ただし、2 つの補給レベルでの離乳子豚のパフォーマンスは同様でした。他の研究者は、800 mg/kg のベタインを追加すると、離乳子豚の下痢の発生率と発生率が低くなることを示しました。
ベタインは pKa 値が約 1.8 と低いため、摂取後にベタイン HCl が解離し、胃の酸性化を引き起こします。
興味深い食品は、ベタイン源としてのベタイン塩酸塩の潜在的な酸性化です。人間の医学では、ベタインHClサプリメントは、胃の問題や消化の問題を抱える人々をサポートするためにペプシンと組み合わせて使用​​されることがよくあります。この場合、ベタイン塩酸塩は安全な塩酸源として使用できます。ベタイン塩酸塩が子豚の飼料に含まれている場合、この特性に関する情報はありませんが、非常に重要である可能性があります。
離乳した子豚の胃液の pH が比較的高い (pH>4) 場合があり、これがペプシン前駆体からその前駆体であるペプシノーゲンへの活性化に影響することはよく知られています。最適なタンパク質消化は、動物がこの栄養素を十分に利用できるようにするために重要であるだけではありません。さらに、消化不良のタンパク質は日和見病原体の有害な増殖を引き起こし、離乳後の下痢の問題を増大させる可能性があります。ベタインは pKa 値が約 1.8 と低いため、摂取後にベタイン HCl が解離し、胃の酸性化につながります。
この短期的な再酸性化は、人間での予備研究および犬での研究で観察されています。750 mg または 1,500 mg の塩酸ベタインを 1 回投与した後、以前に胃酸減少剤で治療した犬の胃の pH は約 7 から pH 2 に大幅に低下しました。ただし、未治療のコントロール犬では胃の pH は約 2 であり、これは塩酸ベタイン補給とは関係ありませんでした。
ベタインは離乳した子豚の腸の健康に良い影響を及ぼします。この文献レビューでは、ベタインが栄養素の消化と吸収をサポートし、物理的な保護バリアを改善し、微生物叢に影響を与え、子豚の防御能力を強化するさまざまな可能性について取り上げています。