Betain wirkt sich positiv auf den Darm von abgesetzten Ferkeln aus, wird aber bei der Suche nach möglichen Ergänzungsmitteln zur Unterstützung der Darmgesundheit oder zur Linderung von Absetzdurchfall oft übersehen. Die Zugabe von Betain als funktionellem Nährstoff zum Futter kann sich auf vielfältige Weise auf die Tiere auswirken.
Erstens besitzt Betain eine sehr starke Methylgruppendonatorfähigkeit, vor allem in der Leber von Tieren. Durch die Übertragung instabiler Methylgruppen wird die Synthese verschiedener Verbindungen wie Methionin, Carnitin und Kreatin gesteigert. Somit beeinflusst Betain den Protein-, Lipid- und Energiestoffwechsel von Tieren und verändert dadurch die Körperzusammensetzung positiv.
Zweitens kann Betain dem Futter als schützender organischer Penetrationsmittel zugesetzt werden. Betain wirkt als Osmoprotektivum und unterstützt die Zellen im gesamten Körper dabei, den Flüssigkeitshaushalt und die Zellaktivität aufrechtzuerhalten, insbesondere in Stresssituationen. Ein bekanntes Beispiel ist die positive Wirkung von Betain auf Tiere, die unter Hitzestress leiden.
Verschiedene positive Effekte der Betain-Supplementierung in wasserfreier oder Hydrochlorid-Form auf die Tierleistung wurden bereits beschrieben. Dieser Artikel konzentriert sich auf die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Betain als Futterzusatz zur Förderung der Darmgesundheit bei abgesetzten Ferkeln.
Mehrere Studien zu Betain haben dessen Auswirkungen auf die Nährstoffverdaulichkeit im Ileum und Kolon von Schweinen untersucht. Wiederholte Beobachtungen einer erhöhten Faserverdaulichkeit im Ileum (Rohfaser bzw. neutrale und saure Detergenzienfaser) deuten darauf hin, dass Betain die bakterielle Fermentation im Dünndarm anregt, da Enterozyten keine faserabbauenden Enzyme produzieren. Faserreiche Pflanzenteile enthalten Nährstoffe, die bei der Zersetzung mikrobieller Fasern freigesetzt werden können. Dadurch wurde auch eine Verbesserung der Verdaulichkeit von Trockenmasse und Rohasche beobachtet. Auf Ebene des gesamten Magen-Darm-Trakts zeigten Ferkel, die mit 800 mg Betain/kg gefüttert wurden, eine verbesserte Verdaulichkeit von Rohprotein (+6,4 %) und Trockenmasse (+4,2 %). Eine weitere Studie ergab zudem, dass die scheinbare Gesamtverdaulichkeit von Rohprotein (+3,7 %) und Rohfett (+6,7 %) durch eine Betain-Supplementierung von 1250 mg/kg verbessert wurde.
Ein möglicher Grund für die beobachtete Steigerung der Nährstoffaufnahme ist der Einfluss von Betain auf die Enzymproduktion. Eine kürzlich durchgeführte In-vivo-Studie zu den Auswirkungen einer Betain-Supplementierung bei abgesetzten Ferkeln untersuchte die Aktivität von Verdauungsenzymen (Amylase, Maltase, Lipase, Trypsin und Chymotrypsin) im Verdauungsbrei (Abb. 1). Die Aktivität aller Enzyme, mit Ausnahme der Maltase, stieg an, wobei der Effekt von Betain bei einer Dosis von 2500 mg/kg Futter stärker ausgeprägt war als bei einer Dosis von 1250 mg/kg Futter. Die erhöhte Aktivität kann auf eine gesteigerte Enzymproduktion, aber auch auf eine erhöhte katalytische Effizienz der Enzyme zurückzuführen sein. In-vitro-Experimente haben gezeigt, dass die Aktivität von Trypsin und Amylase durch die Erzeugung eines hohen osmotischen Drucks mittels NaCl-Zugabe gehemmt wird. In diesem Experiment hob die Zugabe von Betain in verschiedenen Konzentrationen die hemmende Wirkung von NaCl auf und verbesserte die Enzymaktivität. Wurde der Pufferlösung jedoch kein Natriumchlorid zugesetzt, hatte der Betain-Einschlusskomplex bei niedrigeren Konzentrationen keinen Einfluss auf die Enzymaktivität, zeigte aber bei relativ hohen Konzentrationen eine hemmende Wirkung.
Bei Schweinen, die mit Betain im Futter gefüttert wurden, wurden verbesserte Wachstumsleistungen und Futterverwertungsraten sowie eine verbesserte Verdaulichkeit beobachtet. Die Zugabe von Betain zum Schweinefutter reduziert zudem den Energiebedarf der Tiere. Die Hypothese für diesen beobachteten Effekt lautet, dass durch die Verfügbarkeit von Betain zur Aufrechterhaltung des intrazellulären osmotischen Drucks der Bedarf an Ionenpumpen (ein energieverbrauchender Prozess) sinkt. Daher ist in Situationen mit begrenzter Energiezufuhr zu erwarten, dass die Wirkung einer Betain-Supplementierung eher durch Wachstumssteigerung als durch Deckung des Energiebedarfs erzielt wird.
Die Epithelzellen der Darmwand müssen den stark schwankenden osmotischen Bedingungen standhalten, die durch den Darminhalt während der Verdauung entstehen. Gleichzeitig sind diese Darmepithelzellen essenziell für den Austausch von Wasser und Nährstoffen zwischen Darmlumen und Plasma. Betain ist ein wichtiges organisches Penetrationsmittel, das die Zellen vor diesen extremen Bedingungen schützt. Die Betainkonzentration in verschiedenen Geweben zeigt, dass Darmgewebe relativ hohe Werte aufweist. Zudem wurde festgestellt, dass diese Werte durch die Betainzufuhr über die Nahrung beeinflusst werden können. Ausgewogene Betainwerte führen zu einer besseren Proliferationsfähigkeit und Stabilität der Zellen. Zusammenfassend fanden die Forscher heraus, dass eine Erhöhung des Betainspiegels bei Ferkeln die Höhe der Duodenalzotten und die Tiefe der Ileumkrypten erhöhte und die Zotten einheitlicher wurden.
In einer weiteren Studie konnte im Duodenum, Jejunum und Ileum eine Zunahme der Zottenhöhe ohne Beeinträchtigung der Kryptentiefe beobachtet werden. Die schützende Wirkung von Betain auf die Darmstruktur könnte bei bestimmten (osmotischen) Erkrankungen, wie sie bei Broilerhühnern mit Kokzidien beobachtet wurden, von größerer Bedeutung sein.
Die Darmbarriere besteht hauptsächlich aus Epithelzellen, die über Tight-Junction-Proteine ​​miteinander verbunden sind. Die Integrität dieser Barriere ist essenziell, um das Eindringen schädlicher Substanzen und pathogener Bakterien zu verhindern, die andernfalls Entzündungen hervorrufen könnten. Bei Schweinen werden negative Auswirkungen auf die Darmbarriere auf eine Kontamination des Futters mit Mykotoxinen oder auf Hitzestress zurückgeführt.
Um die Wirkung auf die Barrierefunktion zu messen, werden Zelllinien häufig in vitro mittels Messung des transepithelialen elektrischen Widerstands (TEER) untersucht. In zahlreichen In-vitro-Experimenten wurde durch die Anwendung von Betain eine Verbesserung des TEER beobachtet. Der TEER sinkt, wenn Zellen hohen Temperaturen (42 °C) ausgesetzt werden (Abbildung 2). Die Zugabe von Betain zum Wachstumsmedium dieser erhitzten Zellen wirkte dem Abfall des TEER entgegen, was auf eine verbesserte Thermotoleranz hindeutet. Darüber hinaus zeigten In-vivo-Studien an Ferkeln eine erhöhte Expression von Tight-Junction-Proteinen (Occludin, Claudin-1 und Zonula occlusions-1) im Jejunumgewebe von Tieren, die Betain in einer Dosis von 1250 mg/kg erhielten, im Vergleich zur Kontrollgruppe. Zusätzlich war die Diaminoxidase-Aktivität, ein Marker für Darmmukosaschäden, im Plasma dieser Ferkel signifikant reduziert, was auf eine stärkere Darmbarriere hinweist. Bei der Zugabe von Betain zum Futter von Mastschweinen wurde zum Zeitpunkt der Schlachtung die Zunahme der Darmzugfestigkeit gemessen.
Jüngste Studien brachten Betain mit dem antioxidativen System in Verbindung und beschrieben eine Reduktion freier Radikale, eine Senkung des Malondialdehyd-Spiegels (MDA) sowie eine Steigerung der Glutathionperoxidase-Aktivität (GSH-Px). Eine aktuelle Studie an Ferkeln zeigte eine erhöhte GSH-Px-Aktivität im Jejunum, während Betain in der Nahrung keinen Einfluss auf den MDA-Spiegel hatte.
Betain wirkt nicht nur als Osmoprotektivum bei Tieren, sondern kann auch von verschiedenen Bakterien durch Neusynthese oder Aufnahme aus der Umgebung angereichert werden. Es gibt Hinweise darauf, dass Betain einen positiven Effekt auf die Darmflora von abgesetzten Ferkeln haben kann. Die Gesamtbakterienzahl im Ileum nahm zu, insbesondere die von Bifidobakterien und Laktobazillen. Zudem wurden im Stuhl weniger Enterobakterien nachgewiesen.
Der zuletzt beobachtete Effekt von Betain auf die Darmgesundheit abgesetzter Ferkel war eine Verringerung der Durchfallhäufigkeit. Dieser Effekt scheint dosisabhängig zu sein: Eine Futterergänzung mit 2500 mg/kg Betain war wirksamer bei der Reduzierung der Durchfallhäufigkeit als eine Dosis von 1250 mg/kg. Die Leistung der abgesetzten Ferkel war jedoch bei beiden Supplementierungsstufen vergleichbar. Andere Forscher konnten niedrigere Durchfall- und Krankheitsraten bei abgesetzten Ferkeln nachweisen, wenn diese mit 800 mg/kg Betain supplementiert wurden.
Interessanterweise besitzt Betainhydrochlorid als Betainquelle potenziell säuernde Eigenschaften. In der Medizin werden Betainhydrochlorid-Präparate häufig in Kombination mit Pepsin zur Behandlung von Magen- und Verdauungsproblemen eingesetzt. In diesem Fall dient Betainhydrochlorid als sichere Quelle für Salzsäure. Obwohl keine Informationen zu dieser Eigenschaft bei der Verwendung von Betainhydrochlorid im Ferkelfutter vorliegen, könnte sie von Bedeutung sein. Es ist bekannt, dass der pH-Wert im Magen von abgesetzten Ferkeln relativ hoch sein kann (pH > 4), wodurch die Aktivierung des proteinabbauenden Enzyms Pepsin in seinem Vorläufer Pepsinogen beeinträchtigt wird. Eine optimale Proteinverdauung ist nicht nur wichtig, damit die Tiere diesen Nährstoff optimal verwerten können. Darüber hinaus kann schlecht verdautes Protein zu einer unnötigen Vermehrung opportunistischer Krankheitserreger führen und das Problem des Durchfalls nach dem Absetzen verschlimmern. Betain hat einen niedrigen pKa-Wert von etwa 1,8, wodurch Betainhydrochlorid nach oraler Einnahme dissoziiert und es zu einer vorübergehenden Magensäureansäuerung kommt. Diese erneute Ansäuerung wurde in ersten Studien an Menschen und Hunden beobachtet. Hunde, die zuvor mit Säureblockern behandelt worden waren, zeigten nach einer Einzeldosis von 750 mg oder 1500 mg Betainhydrochlorid einen drastischen Abfall des Magen-pH-Werts von etwa pH 7 auf pH 2. Bei Kontrollhunden, die das Medikament nicht erhielten, sank der Magen-pH-Wert hingegen unabhängig von der Betainhydrochlorid-Aufnahme signifikant auf etwa 2.
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