Vztah mezi methioninem, cholinem a betainem ve výživě drůbeže

Stalo se konsensem, že methionin je první omezující aminokyselinou pro drůbež. Jako nezbytný aminokyselina, zvířata nemohou syntetizovat nebo syntetizovat v malém množství a musí být poskytována exogenní strava, aby se udržovala na živočišném výrobě. Obsah methioninu v obyčejném krmivu typu kukuřice s minci je omezený a pro uspokojení poptávky zvířete je zapotřebí další methionin. V současné době je cena methioninu na trhu poměrně vysoká. Cholin a betain se široce používají při výrobě krmiva jako částečná náhrada methioninu. Tento článek shrnuje metabolismus a funkční vztah methioninu, cholinu a betainu u drůbeže.

1. Fyziologické účinky methioninu, cholinu a betainu

Methionin je aminokyselina obsahující síru, její chemický název je kyselina 2-amino-4-methylthiobutyrová a jeho molekulární vzorec je C5H11No2. Cholin je hydroxid (β-hydroxyethyl) trimethylaminu s molekulárním vzorcem C5H15NO2S. Betain, také známý jako trimethylglycin, má molekulární vzorec C5H11NO2. Tyto tři produkty mají podobnou strukturu.

1.1 Fyziologická role methioninu

Většina zvířat, zejména ptáků, nemůže syntetizovat methionin ve svých tělech nebo syntetizovat velmi málo. Většina methioninu je přímo zapojena do syntézy proteinů u zvířat, a když množství cystinu ve stravě nestačí k uspokojení potřeb zvířat pro syntézu proteinů, bude methionin přeměněn na cystein potřebný pro syntézu proteinů.

Další důležitou úlohou methioninu je poskytovat methylové skupiny pro různé methylační reakce u zvířat. Skupina methylu je nezbytná pro syntézu několika látek s důležitými fyziologickými funkcemi. Například proces syntézy kyseliny močové u ptáků vyžaduje aminokyseliny, jako je methionin, aby poskytoval methylové skupiny. Methionin se účastní řady methylačních reakcí v tělech zvířat poskytováním methylových skupin a tyto methylační reakce syntetizují některé důležité metabolity, včetně cholinu, karnitinu, kreatinu, fosfolipidů, epinefrinu, RNA a DNA.

1.2 Fyziologická role cholinu

Cholin U zvířat existuje hlavně ve formě lecitinu, lysolecitinu, fosforylcholinu, neurocholinu, acetátu cholinu atd. A obsah volného cholinu je velmi malý. Cholin je důležitou látkou pro syntézu fosfolipidů a lecitinu u zvířat a podílí se na syntéze tuku v játrech a transportuje jej do tukové tkáně pro skladování. V drůbeži může účinně zabránit tvrdohlavým kostem a mastným jaterům. Poté, co je cholin acetylován v těle, účastní se nervové aktivity v těle ve formě acetylcholinu. Další důležitou rolí cholinu je poskytnout methyl pro účast na syntéze methioninu. Na druhé straně cholin také přijímá methylovou skupinu poskytovanou methioninem pro syntézu cholinu. V tomto procesu je methionin jak methylový akceptor, tak i methyl donorem.

1.3 Fyziologická role betainu

Jako cholin, Betaine může také podpořit metabolismus tuků a inhibovat mastné játra. V akvakultuře byla Betaine široce používána jako atrakntka s jídlem. Zároveň je Betaine přímým a efektivním dárcem methyl. Jedna z jeho tří methylových skupin se může přímo podílet na přenosu methyl, zatímco ostatní dva jsou oxidovány a nepřímo se účastní methylačních reakcí.

2. Vztah mezi cholinem, betainem a methioninem jako dárcem methyl

Syntéza methioninu u zvířat vyžaduje, aby cholin poskytoval methylové skupiny. Cholin musí být nejprve oxidován na betain v mitochondriích, který poskytuje methylové skupiny. Proto je cholin předchůdcem betainu a tento proces je nevratný. Betaine může přenést methylovou skupinu na homocystein, aby se syntetizoval methionin. Na druhé straně homocystein může být metabolizován pouze z methioninu v těle. Tato aminokyselina téměř chybí v přírodním proteinu, takže Betaine nemůže nahradit methionin pro syntézu proteinů. Pokud však je dodávka cholinu nebo betainu nedostatečná, bude však inhibován výše uvedený transmethylační cyklus. Na jedné straně bude ovlivněna syntéza methioninu u zvířete. Na druhé straně, kvůli nedostatku methylových skupin, bude methionin, který nelze ve stravě regenerovat, k poskytnutí methylových skupin k účasti na methylačních reakcích, aby vyhovovaly různým fyziologickým potřebám zvířat. To ovlivní rychlost syntézy proteinů a růst zvířat.

Pokud je dodávka methioninu nadměrná a chybí v těle velké množství homocysteinu, což povede k tibiální chondrodysplasii a ateroskleróze velkého množství homocysteinu.

3. Vzájemná substituce cholinu, betainu a methioninu

Betain jako dárce methyl je účinnější než cholin jako dárce methyl. Betaine je 12-15krát účinnější jako methyl donor než cholin. Proto jako dárce methyl může betain zcela nahradit cholin. Důležité fyziologické funkce cholinu však zahrnují fosfolipidy, transport tuku atd. A betain nelze převést na cholin. Betain proto nemůže zcela nahradit funkci cholinu. Studie ukázaly, že 75% potřeb těla na cholin musí být poskytováno samotným cholinem a zbývajících 25% může být nahrazeno betainem.

Substituční účinek betainu na methionin souvisí hlavně s obsahem cholinu ve stravě. Velké množství studií ukázalo, že když obsah obsahu cholin Ve stravě je nedostatečné, přidání betainu může částečně nahradit funkci methioninu, poskytnout methylové skupiny ke zlepšení rychlosti růstu a šetření methioninu. Tato substituce však není úplná a krmivo musí obsahovat asi 0,5% methionin. Ve stravě brojlerů nahrazuje Betaine methionin, optimální množství náhrady v rané fázi je 1/2 a optimální množství náhrady v pozdějším stádiu je 2/3. Pokud však množství cholinu ve stravě splňuje potřeby růstu zvířat, přidání betainu nemůže nahradit methionin k syntetizaci proteinu a nebude vykazovat lepší produkční výkon.

Ve skutečné produkci je obsah cholinu v kukuřičné a sójové stravovací stravě nízký a je zde slabost nedostatečných methylových skupin. Přidání cholinu může zmírnit negativní účinky nedostatku methylu. Zda cholin dokáže zcela nahradit methionin, bylo vždy kontroverzní a klíč souvisí s hladinou methioninu v potravě a věkem testovacích kuřat. Pokud je dietní methionin nedostatečný, bude zřejmý účinek přidání cholinu. Protože cholin fosfatidylethanolaminu a methioninu v těle nemůže vyhovět růstovým potřebám kuřat, musí být ve stravě zajištěno dostatečné množství cholinu.

Závěrem lze říci, že betain jako methyl donor může částečně nahradit cholin; cholin a betain může částečně nahradit methionin. Jeho substituční účinek by však měl být komplexně zvažován podle složení stravy, specifických nutričních potřeb zvířat a ceny.