El valor de la betaína como reemplazo de DL-metionina y colina

Pollos-de-engorda

En dietas para pollos de engorde

Franco J. Mussini, Ph.D.
Technical Services Manager
Evonik Corporation

Información clave

En dietas para pollos de engorde adecuadamente suplementadas con grupos metilo a través de colina, hay evidencia suficiente para demostrar que la betaína no puede reemplazar a la metionina.

Durante algunos años se ha sugerido que la betaína podría reemplazar parcialmente a la metionina en dietas prácticas de pollos de engorde sin perder desempeño productivo. La razón detrás de esta idea es la estrecha relación entre los roles de la metionina, la colina y la betaína en el ciclo de re metilación de homocisteína, encargado de proveer de grupos metilo al organismo.

Relación entre metionina, colina y betaína

Hay una estrecha y compleja relación entre el metabolismo de la metionina, la colina y la betaína (Figura 1). La metionina es utilizada en el organismo para la síntesis de proteínas. Al mismo tiempo es la precursora de la cisteína y forma la S-adenosil metionina que actúa como dador de grupos metilo. Estos grupos metilo son utilizados para sintetizar diferentes compuestos pero su mayor destino es combinarse con fosfatidiletanolamina para formar fosfatidilcolina, el componente más importante de las membranas celulares.

La colina provista por la dieta también puede ser utilizada para sintetizar fosfatidilcolina con el mismo objetivo funcional. Al mismo tiempo, la colina es el único precursor disponible para sintetizar el neurotransmisor Acetilcolina.

La betaína puede ser obtenida a partir de la oxidación de la colina o puede ser administrada al ave directamente en la dieta. Este compuesto es un componente del ciclo de la re metilación de la homocisteina, convirtiendo homocisteína (HCY) en metionina que a su vez es transformada en S-adenosyl metionina, el dador activo de grupos metilo.

Cada molécula de betaína, ya sea proviniendo de la oxidación de la colina o del alimento, puede metilar dos moléculas de homocisteína reciclando así dos moléculas de metionina mediante diferentes procesos metabólicos. La metionina puede ser reciclada desde HCY por la betaina-homocisteína metil transferasa (BHMT) o por la metionina sintetasa (MT). Ambos procesos necesitan grupos metilo provistos por la betaína propiamente o por la N,N-dimetilglicina, un producto secundario de la acción de la BHMT. Los grupos metilo de la N,N- dimetilglicina son usados para formar N5-tetrahidrofolatometilo, que a su vez donará su grupo metilo usado para formar metionina a partir de HCY.

Figura 1. Metabolismo de la metionina, colina y betaína

metionina-tabla

Como consecuencia de estos procesos metabólicos, la fosfatidilcolina puede ser sintetizada a partir de grupos metilos provenientes de la betaína incluida en el alimento, o de la colina. De esta forma, la betaína puede reemplazar la colina necesaria para el ciclo de re metilación de la homocisteína pero no puede reemplazar la colina necesaria para sintetizar acetilcolina. Dilger et al (2007) reportaron que el 50% de los requerimientos de colina del ave de engorde puede ser reemplazado por betaína.

La posibilidad de que la betaína pueda reemplazar a la metionina provista en el pienso ha sido objeto de estudio. Debido a que la betaína juega un papel importante en el ciclo de la homocisteína se ha propuesto que podría reemplazar la metionina dietaria. Al estudiar los procesos metabólicos de estas tres moléculas queda claro cómo la betaína puede reemplazar la colina necesaria para proveer de grupos metilo al ciclo de la homocisteína que tiene como fin la síntesis de fosfatidilcolina. Del mismo modo, como la metionina es parte del mismo ciclo y es reciclada cada vez que este proceso tiene lugar, no hay chance para que la betaina reemplace a este amino ácido esencial. La betaína efectivamente recicla la metionina pero en ningún momento la reemplaza en este proceso metabólico.

Una gran cantidad de trabajos de investigación en el valor de reemplazo de la metionina por betaína proveen evidencia de que este compuesto no puede reemplazar a la metionina en dieta de aves de engorde.

La betaína no puede reemplazar a la metionina

A los efectos de explorar el posible reemplazo de la metionina por parte de la betaína, Rostagno y Pack (1996) alimentaron pollitos bb con una dieta basal deficiente en metionina (Met total: 0.31%, Met+Cys: 0.63%) con diferentes niveles de metionina y betaína. Los resultados demostraron que la inclusión de betaína no mejoró la ganancia de peso ni la conversión alimenticia comparada con pollos alimentados con niveles adecuados de DL-metionina (Tabla 1).

Tabla 1. Desempeño productivo de pollos de engorde machos y rendimiento de pechuga alimentados con diferentes niveles de metionina y betaína (1-40 días de edad). Adaptado de Rostagno y Pack (1996).

DL-metionina % Betaína % Ganancia de peso (g) Eficiencia de conversión Rendimiento de pechuga %
1 0 0 1378d 2.205a 15.0d
2 0 0.05 1438d 2.143a 15.7d
3 0 0.10 1393d 2.173a 15.5d
4 0.06 0 1710c 1.983b 17.3bc
5 0.06 0.05 1688c 1.979b 16.9c
6 0.06 0.10 1743c 1.992b 18.0b
7 0.12 0 1959b 1.845c 19.6a
8 0.18 0 2078a 1.787c 19.9a
SEM 8.2 0.0082 0.033
Probabilidad <0.05 <0.05 <0.05

Schutte et al., (1997) llevaron a cabo un estudio similar para estudiar el potencial de la betaína como reemplazo de la DL-metionina como un dador de grupos metilo. Para llevar a cabo la prueba, los investigadores usaron dos dietas basales diferentes, una usando ingredientes típicos de una dieta holandesa (maíz, tapioca y trigo) y otra basada en maíz y harina de soya. Ambas dietas eran deficientes en aminoácidos azufrados (TSAA) y fueron suplementadas con niveles crecientes de DL-metionina o betaína. La adición de ésta última a las dos dietas basales no produjo ninguna mejora en el desempeño productivo; sin embargo, la inclusión de DL-metionina aumentó la ganancia de peso y el rendimiento de pechuga reduciendo al mismo tiempo la conversión alimenticia (Tabla 2).

Tabla 2. Desempeño y rendimiento de pechuga de pollos de engorde machos alimentados con diferentes niveles de metionina y betaína (1-38 días). Adaptado de Schutte et al., (1997).

Tratamiento DL-metionina % Betaína % Ganancia de peso (g) Eficiencia de conversión Rendimiento de pechuga %
1 0 0 1378d 2.205a 15.0d
2 0 0.05 1438d 2.143a 15.7d
3 0 0.10 1393d 2.173a 15.5d
4 0.06 0 1710c 1.983b 17.3bc
5 0.06 0.05 1688c 1.979b 16.9c
6 0.06 0.10 1743c 1.992b 18.0b
7 0.12 0 1959b 1.845c 19.6a
8 0.18 0 2078a 1.787c 19.9a
SEM 8.2 0.0082 0.033
Probabilidad <0.05 <0.05 <0.05

Schutte et al. ,(1997) llevaron a cabo un estudio similar para estudiar el potencial de la betaína como reemplazo de la DL-metionina como un dador de grupos metilo. Para llevar a cabo la prueba, los investigadores usaron dos dietas basales diferentes, una usando ingredientes típicos de una dieta holandesa (maíz, tapioca y trigo) y otra basada en maíz y harina de soya. Ambas dietas eran deficientes en aminoácidos azufrados (TSAA) y fueron suplementadas con niveles crecientes de DL-metionina o betaína. La adición de esta última a las dos

dietas basales no produjo ninguna mejora en el desempeño productivo; sin embargo, la inclusión de DL-metionina aumentó la ganancia de peso y el rendimiento de pechuga reduciendo al mismo tiempo la conversión alimenticia. (Tabla 2).

Tabla 2. Desempeño y rendimiento de pechuga de pollos de engorde machos alimentados con diferentes niveles de metionina y betaína (1-38 días). Adaptado de Schutte et al., (1997).

Tratamiento DL-metionina % Betaína % Ganancia de peso (g) Conversión alimenticia Pechuga %
Dieta holandesa  
1 0 0 2.046a 1.723a 14.00a
2 0.05 0 2.235b 1.638c 15.52c
3 0.1 0 2.312c 1.584d x
4 0 0.04 2.071a 1.686b 14.64b
5 0.05 0.04 2.239b 1.641c 15.79c
6 0.1 0.04 2.325c 1.592d x
Dieta maíz-soya  
7 0 0 2.085a 1.562de 13.91a
8 0.5 0 2.314c 1.503f 15.41c
9 0.1 0 2.357c 1.479fg x
10 0 0.04 2.112a 1.544e 14.42ab
11 0.05 0.04 2.32c 1.501f 15.97c
12 0.1 0.04 2.356c 1.463g x
SEM   23.8 0.0109 0.214
    Probabilidad
Dieta basal (DB)   <0.01 <0.01 0.70
Metionina <0.01 <0.01 <0.01
Betaína 0.37 0.10 <0.01
DB x metionina 0.38 0.09 0.54
DB x betaína 0.90 0.80 0.78
Metionina x betaína 0.78 0.15 0.59
DB x metionina x betaína 0.96 0.39 0.51

Diferentes experimentos utilizando dietas deficientes en aminoácidos azufrados han sido realizados en forma repetida aclarando cualquier duda al respecto del valor de reemplazo de la metionina por la betaína. McDevitt et al., (2000) obtuvieron resultados similares al alimentar pollos machos durante 42 días con diferentes niveles de betaína y DL-metionina (Tabla3).

Tabla 3. Desempeño y rendimiento de pechuga de pollos machos alimentados con diferentes niveles de metionina y betaína (7-21 y 21-42 días). Adaptado de McDevitt et al., (2000).

Tratamiento

7-21 d

Ganancia de peso g

7-21 d

Conversión alimenticia

21-42 d

Ganancia de peso g

21-42 d

Conversión alimenticia

Pechuga g
DL-metionina % Betaína %
0 0 695a 1.83a 1916a 2.31a 213a
0 0.05 673a 1.8a 1837a 2.35a 204a
0.06 0 809b 1.64b 2347b 2.07b 310b
0.06 0.05 826b 1.6b 2376b 2.11b 340c
0.12 0 863c 1.57b 2501b 2.09b 366d
0.12 0.05 846bc 1.59b 2432b 2.14b 376d
SEM 10.5 0.038 26.3 0.051 7.25
Probabilidad <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05

Resultados similares fueron reportados por Esteve Garcia y Mack (2000), Swain y Johri (2000), Baghei et al., (2009). Waldroup et al., (2006) alimentaron pollos machos con dietas basándose en los estándares de la industria y reduciendo gradualmente la metionina para estudiar un posible efecto de reemplazo de la colina o la betaína. Un efecto de reemplazo de la metionina no pudo ser demostrado por la suplementación de la betaína o de la colina en este experimento.

Algunos investigadores han observado un efecto de reemplazo de la metionina por la betaína. Zhan et al., (2006) utilizaron dietas deficientes en TSAA (Met total: 0.29% y TSAA: 0.63%) para alimentar aves de engorde machos entre los 22 y los 42 días de edad y observaron una mejora en el performance de las aves con respecto a la dieta basal cuando 0.1% de metionina fue suplementada. La misma mejora fue observada cuando 0.05% de betaina se agregó a la dieta basal. Estos resultados pueden deberse a que la suplementación de 0.1% de metionina no fue suficiente para alcanzar los niveles recomendados. Las recomendaciones de Rostagno (Rostagno et al 2011) para el período de entre 22 y 33 días son de 0.486% Met total y 0.91% TSAA.

En una serie de experimentos conducidos por Emmert y sus colaboradores (Emmert et al., 1996; Pillai et al., 2006a, Pillai et al 2006b) se estudió cómo los diferentes niveles de metionina, colina y betaína afectaban la expresión de las enzimas involucradas en el ciclo de la re metilación de la homocisteina. Los resultados mostraron que en pollos de engorde alimentados con dietas deficientes en metionina o con excesos de colina o betaína se incrementaba la expresión de la betaína-homocisteina metil transferasa (BHMT) y de la metionina sintetasa (MT). Sin embargo, la adición de betaína a dietas deficientes en metionina no mejoró los rendimientos productivos comparados con aves alimentadas con niveles adecuados de metionina. No obstante, cuando colina o betaína fueron suplementadas dietas altamente deficientes en metionina una pequeña mejoría pudo ser observada (Pillai et al., 20016a, Pillai et al., 2006b). Saunderson y Mackinlay (1990) ya habían reportado rendimientos similares en cuanto a performance y expresión de enzimas cuando una dieta marginalmente deficiente en metionina era comparada a una dieta altamente deficiente en metionina suplementada con colina.

Cuando pruebas de este tipo son llevadas a cabo, es habitual utilizar una dieta deficiente en TSAA como dieta basal y suplementarla con diferentes valores de metionina, colina y betaína. Los trabajos previamente citados han demostrado que la variación en los niveles de estos aditivos altera la actividad de las enzimas que actúan en el ciclo de la re metilación de la homocisteína. Este cambio en la actividad enzimática podría conducir a mejoras marginales en el desempeño productivo resultado de la inclusión de colina o betaína en dietas deficientes en TSAA. Por lo tanto, es necesario siempre incluir un control positivo que contenga niveles recomendados de TSAA en el diseño experimental para que el potencial genético de las aves puede expresarse.

Conclusión

Numerosos ensayos confirman que la betaína no puede reemplazar a la metionina cuando las dietas son adecuadamente suplementadas con donantes de grupos metilo. La metionina forma parte del ciclo de re metilación de la homocisteína y es constantemente reciclada a través de un proceso de metilación mientras que la betaína, ya sea proveniente del alimento o de la oxidación de la colina, es el dador del grupo metilo. La betaína no puede reemplazar a la metionina ya que juega un rol diferente en el mismo proceso metabólico.

Referencias

  1. Baghaei, M., Ashayerizadeh, A., Eslami, M., Bojarpour, M., Roshanfekr, H., and Mirzadeh, K.H. (2009) Betaine (Betafin) replacement for methionine in diet on growth performance and carcass characteristics of broiler chickens. Research Journal of Biological Sciences 4(9):1037-1040.
  2. Dilger, R.N., Garrow, T.A. and Baker, D.H. (2007). Betaine can partially spare choline in chicks but only when added to diets containing a minimal level of choline. J. Nutr., 137:2224-2228.
  3. Emmert, J.L., Garrow, T.A., and Baker, D.H. (1996). Hepatic Betaine- Homocysteine Methyltransferase actrivity in the chicken is influenced by dietary intake of sulfur amino acids, choline and betaine. J. Nutr. 126(8):2050-2058.
  4. Esteve-Garcia, E. and Mack, S. (2000). The effect of DL-methionine and betaine on growth performance and carcass characteristics in broilers. Animal Feed Science and Technology 87:85-93.
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  6. Pillai, P.B., Fanatico, A.C., Blair, M.E., and Emmert, J.L. (2006). Homocysteine Remethylation in broilers fed surfeit choline or betaine and varying levels and sources of methionine from eight to twenty two days of age. Poultry Science 85:1729-1736.
  7. Pillai, P.B., Fanatico, A.C., Blair, M.E., and Emmert, J.L. (2006b). Homocysteine Remethylation in young broilers fed varying levels of methionine, choine, and betaine. Poultry Science 85:90-95.
  8. Rostagno, H.R., Albino, L.F. T., Donzele, J. L., Gomes, P. C., de Olveira, R.F., Lopes, D. C., Ferreira, A.S., Barreto, S. L. de T., and Euclides, R.F. 2011. Brazilian Tables for Poultry and Swine. Composition of Feedstuffs and Nutritional Requirements. 3rd ed. H. S. Rostagno, ed. Universidade Federal de Vocosa, Dept. Zootecnia, Vicosa, MG, Brazil.
  9. Rostagno, H.S., and Pack, M. (1996). ¿Can betaine replace supplemental DL- methionine in broiler diets? J. Appl. Poultry Res.5:150-154.
  10. Saunderson, C.L, and Mackinlay, J. (1990). Changes in body-weight, composition and hepatic enzyme activities in response to dietary methionine, betaine and choline levels in growing chicks. British Journal of Nutrition 63:339- 349.
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