бета-глюканы ( бета- глюкан ) содержат группу бета- D -глюкозы полисахаридов в природе в клеточных стенках злаков , бактерий и грибов , со значительно различающихся физико - химических свойств в зависимости от источника. Обычно β-глюканы образуют линейный остов с 1-3 β- гликозидными связями, но различаются по молекулярной массе, растворимости, вязкости, структуре разветвления и свойствам гелеобразования, вызывая различные физиологические эффекты у животных.
При уровне потребления с пищей не менее 3 г в день β-глюкан овсяных волокон снижает уровень холестерина ЛПНП в крови и, таким образом, может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний . [1] β-глюканы используются в качестве текстурирующих агентов в различных нутрицевтических и косметических продуктах, а также в качестве добавок с растворимой клетчаткой .
История
Зерновые и грибные продукты веками использовались в лечебных и косметических целях; однако конкретная роль β-глюкана не была исследована до 20 века. β-глюканы были впервые обнаружены в лишайниках, а вскоре после этого и в ячмене. Особый интерес к овсяному β-глюкану возник после того, как в 1981 г. было сообщено о снижающем холестерин эффекте овсяных отрубей [2].
В 1997 году FDA одобрило заявление о том, что потребление по крайней мере 3,0 г β-глюкана из овса в день снижает абсорбцию пищевого холестерина и снижает риск ишемической болезни сердца. Утвержденное заявление о пользе для здоровья позже было изменено, чтобы включить следующие источники β-глюкана: овсяные хлопья (овсяные хлопья), овсяные отруби, цельнозерновые овсяные отруби, овсянку (растворимую фракцию овсяных отрубей, гидролизованных альфа-амилазой, или цельнозерновой овсяной муки), цельнозерновой ячмень. и бета-клетчатка ячменя. Пример разрешенного заявления на этикетке: Растворимая клетчатка из таких продуктов, как овсянка, как часть диеты с низким содержанием насыщенных жиров и холестерина, может снизить риск сердечных заболеваний. Порция овсянки содержит 0,75 грамма из 3,0 г растворимой клетчатки β-глюкана, необходимой в день для этого эффекта. Формулировка заявления находится в Федеральном регистре 21 CFR 101.81 Заявления о вреде для здоровья: растворимая клетчатка из определенных продуктов и риск ишемической болезни сердца (ИБС). [3]
Состав
Глюканы расположены в виде шестигранных D- глюкозных колец, линейно связанных в различных положениях углерода в зависимости от источника, хотя чаще всего β-глюканы включают в себя 1-3 гликозидные связи в своей основной цепи. Хотя технически β-глюканы представляют собой цепи полисахаридов D- глюкозы, связанных гликозидными связями β-типа , по соглашению не все полисахариды β- D- глюкозы классифицируются как β-глюканы. [4] Целлюлозу обычно не считают β-глюканом, поскольку она нерастворима и не проявляет тех же физико-химических свойств, как другие β-глюканы зерновых или дрожжей. [5]
Некоторые молекулы β-глюкана имеют ответвляющиеся боковые цепи глюкозы, прикрепленные к другим положениям на основной цепи D- глюкозы, которые ответвляются от основной цепи β-глюкана. Кроме того, эти боковые цепи могут быть присоединены к другим типам молекул, например к белкам, как в полисахариде-K .
Наиболее распространенными формами β-глюканов являются те, которые содержат звенья D- глюкозы со связями β-1,3. Β-глюканы дрожжей и грибов содержат 1-6 боковых ответвлений, в то время как β-глюканы злаков содержат как β-1,3, так и β-1,4 связи основной цепи. Частота, расположение и длина боковых цепей могут играть роль в иммуномодуляции. Различия в молекулярной массе, форме и структуре β-глюканов определяют различия в биологической активности. [6] [7]
Как правило, связи β-1,3 создаются 1,3-бета-глюкансинтазой , а связи β-1,4 создаются синтазой целлюлозы . Процесс, приводящий к связям β-1,6, плохо изучен: хотя гены, важные в этом процессе, были идентифицированы, мало что известно о том, что каждый из них делает. [8]
Источник (пример) | Магистраль | Разветвление | Растворимость в воде |
---|---|---|---|
Бактерии ( Курдлан ) | Никто | Нерастворим [9] | |
Грибок | Короткое разветвление β-1,6 | Нерастворим [10] | |
Дрожжи | Длинное разветвление β-1,6 | Нерастворим [7] | |
Зерновые ( овсяный бета-глюкан ) | Никто | Растворимый [6] |
типы β-глюканов
β-глюканы образуют естественный компонент клеточных стенок бактерий, грибов, дрожжей и злаков, таких как овес и ячмень. Каждый тип бета-глюкана имеет различную молекулярную основу, уровень разветвления и молекулярную массу, которая влияет на его растворимость и физиологическое воздействие. Одним из наиболее распространенных источников β (1,3) D-глюкана для использования в качестве добавок является клеточная стенка пекарских дрожжей ( Saccharomyces cerevisiae ). β-глюканы, обнаруженные в клеточных стенках дрожжей, содержат 1,3-углеродный скелет с удлиненными 1,6-углеродными ответвлениями. [11] Другие источники включают морские водоросли , [12] и различные грибы, такие как линчжи , шиитаке , чага и майтаке , потенциальные иммунные эффекты которых проходят предварительные исследования . [13]
Ферментируемое волокно
В рационе β-глюканы являются источником растворимой ферментируемой клетчатки, также называемой пребиотической клетчаткой, которая обеспечивает субстрат для микробиоты в толстом кишечнике , увеличивая объем фекалий и производя короткоцепочечные жирные кислоты в качестве побочных продуктов с широким спектром физиологической активности. . [14] Эта ферментация влияет на экспрессию многих генов в толстом кишечнике, [15] что дополнительно влияет на пищеварительную функцию, метаболизм холестерина и глюкозы, а также на иммунную систему и другие системные функции. [14] [16]
Каша
Зерновые β-глюканы из овса, ячменя, пшеницы и ржи были изучены на предмет их влияния на уровень холестерина у людей с нормальным уровнем холестерина и людей с гиперхолестеринемией . [1] Прием овсяного β-глюкана в суточном количестве не менее 3 граммов снижает общий уровень холестерина и холестерина липопротеинов низкой плотности на 5-10% у людей с нормальным или повышенным уровнем холестерина в крови. [17]
Овес и ячмень различаются соотношением тримерных и тетрамерных 1-4 связей. Ячмень имеет более 1-4 связей со степенью полимеризации выше 4. Однако большинство блоков ячменя остаются тримерами и тетрамерами. В овсе β-глюкан находится в основном в эндосперме ядра овса, особенно во внешних слоях этого эндосперма. [6]
абсорбция β-глюкана
Энтероциты способствуют транспортировке β (1,3) -глюканов и подобных соединений через стенку кишечных клеток в лимфу, где они начинают взаимодействовать с макрофагами для активации иммунной функции. [18] Радиоактивно меченые исследования подтвердили, что в сыворотке обнаруживаются как маленькие, так и большие фрагменты β-глюканов, что указывает на то, что они всасываются из кишечного тракта. [19] М-клетки внутри пейеровских бляшек физически переносят нерастворимые цельные частицы глюкана в лимфоидную ткань кишечника . [20]
(1,3) -β- D- глюкан медицинское применение
Анализ для обнаружения присутствия (1,3) -β- D- глюкана в крови продается как средство выявления инвазивных или диссеминированных грибковых инфекций. [21] [22] [23] Этот тест следует интерпретировать в более широком клиническом контексте, однако, поскольку положительный тест не ставит диагноз, а отрицательный тест не исключает инфекции. Ложные срабатывания могут возникать из - за грибковых загрязняющих веществ в антибиотиков амоксициллин-клавуланат , [24] и пиперациллина / тазобактама . Ложноположительные результаты могут также возникнуть при заражении клинических образцов бактериями Streptococcus pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa и Alcaligenes faecalis , которые также продуцируют (1 → 3) β- D- глюкан. [25] Этот тест может помочь в обнаружении Aspergillus , Candida и Pneumocystis jirovecii . [26] [27] [28] Этот тест нельзя использовать для обнаружения Mucor или Rhizopus , грибов, ответственных за мукормикоз , поскольку они не продуцируют (1,3) -бета- D- глюкан. [29]
Смотрите также
- Пребиотик (питание)
- Устойчивый крахмал
- Ксилоолигосахариды
Рекомендации
- ^ а б Хо, Х. В; Сивенпайпер, Дж. Л; Зурбау, А; Бланко Мехиа, S; Йовановски, Э; Au-Yeung, F; Jenkins, A. L; Вуксан, В (2016). «Влияние овсяного β-глюкана на холестерин ЛПНП, холестерин не-ЛПВП и апоВ для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований» . Британский журнал питания . 116 (8): 1369–1382. DOI : 10.1017 / S000711451600341X . PMID 27724985 .
- ^ Кирби Р. У., Андерсон Дж. В., Силинг Б., Риз Э. Д., Чен В. Дж., Миллер Р. Э., Кей Р. М. (1981). «Потребление овсяных отрубей избирательно снижает концентрацию холестерина липопротеидов низкой плотности в сыворотке крови мужчин с гиперхолестеринемией». Являюсь. J. Clin. Nutr . 34 (5): 824–9. DOI : 10.1093 / ajcn / 34.5.824 . PMID 6263072 .
- ^ Https://www.ecfr.gov/cgi-bin/retrieveECFR?gp=1&SID=4bf49f997b04dcacdfbd637db9aa5839&ty=HTML&h=L&mc=true&n=pt21.2.101&r=PART#se21.2.101_181 21 CFR 101,81 Здоровье Требования: Растворимые волокна от некоторых продукты и риск ишемической болезни сердца (ИБС)
- ^ Зекович, Джордже Б. (10 октября 2008 г.). «Природные и модифицированные (1 → 3) -β- D- глюканы в укреплении здоровья и облегчении заболеваний». Критические обзоры в биотехнологии . 25 (4): 205–230. DOI : 10.1080 / 07388550500376166 . PMID 16419618 . S2CID 86109922 .
- ^ Сикора, Пер (14 июня 2012 г.). «Идентификация линий овса с высоким содержанием β-глюкана, а также локализация и химическая характеристика β-глюканов их семенного ядра». Пищевая химия . 137 (1–4): 83–91. DOI : 10.1016 / j.foodchem.2012.10.007 . PMID 23199994 .
- ^ а б в Чу, Ифан (2014). Питание и технология овса . Баррингтон, Иллинойс: Уайли Блэквелл. ISBN 978-1-118-35411-7.
- ^ а б Волман, Юлия Дж (20 ноября 2007 г.). «Диетическая модуляция иммунной функции с помощью β-глюканов». Физиология и поведение . 94 (2): 276–284. DOI : 10.1016 / j.physbeh.2007.11.045 . PMID 18222501 . S2CID 24758421 .
- ^ Руис-Эррера Дж., Ортис-Кастелланос Л. (май 2010 г.). «Анализ филогенетических взаимоотношений и эволюции клеточных стенок дрожжей и грибов» . FEMS Yeast Research . 10 (3): 225–43. DOI : 10.1111 / j.1567-1364.2009.00589.x . PMID 19891730 .
- ^ Макинтош, М. (19 октября 2004 г.). «Курдлан и другие бактериальные (1 → 3) -β- D- глюканы». Прикладная микробиология и биотехнология . 68 (2): 163–173. DOI : 10.1007 / s00253-005-1959-5 . PMID 15818477 . S2CID 13123359 .
- ^ Хан, Ман Деук (март 2008 г.). «Солюбилизация водонерастворимого β-глюкана, выделенного из Ganoderma lucidum». Журнал экологической биологии .
- ^ Маннерс, Дэвид Дж. (2 февраля 1973 г.). «Структура β- (1 → 3) - D- глюкана из клеточных стенок дрожжей» . Биохимический журнал . 135 (1): 19–30. DOI : 10.1042 / bj1350019 . PMC 1165784 . PMID 4359920 .
- ^ Чаи, J (1983). «Диетическое потребление ламинарина, бурых морских водорослей и профилактика рака груди». Питание и рак . 4 (3): 217–222. DOI : 10.1080 / 01635588209513760 . ISSN 0163-5581 . PMID 6302638 .
- ^ Ваннуччи, Л; Кризан, Дж; Сима, П; Стахеев, Д; Caja, F; Райсиглова, Л; Горак, В; Сайе, М. (2013). «Иммуностимулирующие свойства и противоопухолевое действие глюканов (Обзор)» . Международный журнал онкологии . 43 (2): 357–64. DOI : 10.3892 / ijo.2013.1974 . PMC 3775562 . PMID 23739801 .
- ^ а б McRorie Jr, J. W; Маккеун, Н. М. (2017). «Понимание физики функциональных волокон в желудочно-кишечном тракте: научно обоснованный подход к разрешению стойких заблуждений о нерастворимой и растворимой клетчатке» . Журнал Академии питания и диетологии . 117 (2): 251–264. DOI : 10.1016 / j.jand.2016.09.021 . PMID 27863994 .
- ^ Кинан, MJ; Martin, RJ; Раджио, AM; McCutcheon, KL; Браун, Иллинойс; Birkett, A .; Ньюман, СС; Skaf, J .; Hegsted, M .; Талли, RT; Blair, E .; Чжоу, Дж. (2012). «Крахмал с высокой устойчивостью к амилозе увеличивает гормональный фон и улучшает структуру и функцию желудочно-кишечного тракта: исследование на микрочипах» . Журнал нутригенетики и нутригеномики . 5 (1): 26–44. DOI : 10.1159 / 000335319 . PMC 4030412 . PMID 22516953 .
- ^ Симпсон, HL; Кэмпбелл, Би Джей (2015). «Обзорная статья: взаимодействие пищевых волокон и микробиоты» . Пищевая фармакология и терапия . 42 (2): 158–79. DOI : 10.1111 / apt.13248 . PMC 4949558 . PMID 26011307 .
- ^ Осман, Р. А; Moghadasian, M.H; Джонс, П. Дж (2011). «Снижающие холестерин эффекты β-глюкана овса» . Обзоры питания . 69 (6): 299–309. DOI : 10.1111 / j.1753-4887.2011.00401.x . PMID 21631511 .
- ^ Frey A, Giannasca KT, Weltzin R, Giannasca PJ, Reggio H, Lencer WI, Neutra MR (1 сентября 1996 г.). «Роль гликокаликса в регулировании доступа микрочастиц к апикальным плазматическим мембранам эпителиальных клеток кишечника: последствия для прикрепления микробов и нацеливания пероральной вакцины» . Журнал экспериментальной медицины . 184 (3): 1045–1059. DOI : 10,1084 / jem.184.3.1045 . PMC 2192803 . PMID 9064322 .
- ^ Цукагоши С., Хашимото Ю., Фудзи Г., Кобаяши Х., Номото К., Орита К. (июнь 1984 г.). «Крестин (ПСК)». Обзоры лечения рака . 11 (2): 131–155. DOI : 10.1016 / 0305-7372 (84) 90005-7 . PMID 6238674 .
- ^ Hong, F; Ян Дж; Baran JT; Аллендорф DJ; Hansen RD; Острофф ГР; Xing PX; Cheung NK; Росс Г.Д. (15 июля 2004 г.). «Механизм, с помощью которого перорально вводимые β-1,3-глюканы усиливают опухолевую активность противоопухолевых моноклональных антител в моделях опухолей мышей» . Журнал иммунологии . 173 (2): 797–806. DOI : 10.4049 / jimmunol.173.2.797 . ISSN 0022-1767 . PMID 15240666 .
- ^ Обаяси Т., Ёсида М., Мори Т. и др. (1995). « Измерение плазмы (13) -бета- D- глюкана в диагностике инвазивного глубокого микоза и эпизодов грибковой лихорадки». Ланцет . 345 (8941): 17–20. DOI : 10.1016 / S0140-6736 (95) 91152-9 . PMID 7799700 . S2CID 27299444 .
- ^ Остроски-Цайхнер Л., Александр Б.Д., Кетт Д.Х. и др. (2005). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1 → 3) β- D- глюкана как помощь в диагностике грибковых инфекций у людей» . Clin Infect Dis . 41 (5): 654–659. DOI : 10.1086 / 432470 . PMID 16080087 .
- ^ Odabasi Z, Mattiuzzi G, Estey E, et al. (2004). « Бета- D- глюкан в качестве вспомогательного средства диагностики инвазивных грибковых инфекций: проверка, предельное развитие и эффективность у пациентов с острым миелогенным лейкозом и миелодиспластическим синдромом» . Clin Infect Dis . 39 (2): 199–205. DOI : 10.1086 / 421944 . PMID 15307029 .
- ^ Mennink-Kersten MA, Warris A, Verweij PE (2006). «1,3-β- D- глюкан у пациентов, получающих внутривенно амоксициллин – клавулановую кислоту». NEJM . 354 (26): 2834–2835. DOI : 10.1056 / NEJMc053340 . PMID 16807428 .
- ^ Mennink-Kersten MA, Ruegebrink D, Verweij PE (2008). « Pseudomonas aeruginosa как причина реактивности анализа 1,3-β- D- глюкана» . Clin Infect Dis . 46 (12): 1930–1931. DOI : 10.1086 / 588563 . PMID 18540808 .
- ^ Ламер, Тобиас; да Кошта, Кларисса Празереш; Хельд, Юрген; Раш, Себастьян; Эмер, Урсула; Шмид, Роланд М .; Хубер, Вольфганг (4 апреля 2017 г.). «Полезность обнаружения 1,3- бета- D- глюкана у пациентов с механической вентиляцией, не связанных с ВИЧ, у тяжелобольных пациентов с ОРДС и подозрением на пневмонию Pneumocystis jirovecii». Микопатология . 182 (7–8): 701–708. DOI : 10.1007 / s11046-017-0132-х . ISSN 1573-0832 . PMID 28378239 . S2CID 3870306 .
- ^ Он, Песня; Hang, Ju-Ping; Чжан, Линь; Ванга, Фанг; Чжан, Де-Чун; Гонг, Фан-Хун (август 2015 г.). «Систематический обзор и метаанализ диагностической точности сывороточного 1,3-β- D- глюкана для инвазивной грибковой инфекции: фокус на пороговых уровнях» . Журнал микробиологии, иммунологии и инфекций = Вэй Миан Ю Ган Ран За Чжи . 48 (4): 351–361. DOI : 10.1016 / j.jmii.2014.06.009 . ISSN 1995-9133 . PMID 25081986 .
- ^ Кульберг, Барт Ян; Арендруп, Майкен К. (8 октября 2015 г.). «Инвазивный кандидоз». Медицинский журнал Новой Англии . 373 (15): 1445–1456. DOI : 10.1056 / NEJMra1315399 . hdl : 2066/152392 . ISSN 1533-4406 . PMID 26444731 .
- ^ Остроски-Цайхнер, Луис; Александр, Барбара Д .; Кетт, Дэниел Х .; Васкес, Хосе; Папас, Питер Г .; Саэки, Фумихиро; Ketchum, Paul A .; Вингард, Джон; Шифф, Роберт (1 сентября 2005 г.). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1 → 3) бета- D- глюкана как помощь в диагностике грибковых инфекций у людей» . Клинические инфекционные болезни . 41 (5): 654–659. DOI : 10.1086 / 432470 . ISSN 1537-6591 . PMID 16080087 .
Внешние ссылки
- бета-глюканы в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)