Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с бетагликаном .
Целлюлоза является примером (1 → 4) -β- D- глюкана, состоящего из единиц глюкозы.

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. Как правило, β-глюканы образуют линейный скелет с 1-3 β- гликозидными связями, но различаются по молекулярной массе, растворимости, вязкости, разветвленной структуре 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 [ править ]

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 сообщения о снижении холестерина из-за действия овсяных отрубей в 1981 г. [2]

В 1997 году FDA одобрило утверждение 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 достижения этого эффекта. Заявления указаны в Федеральном регистре 21 CFR 101.81 Заявления о здоровье:Растворимая клетчатка из определенных продуктов и риск ишемической болезни сердца (ИБС).[3]

Структура [ править ]

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 традиционно не считают β-глюканом, поскольку она нерастворима и не проявляет тех же физико-химических свойств, как другие β-глюканы зерновых или дрожжей. [5]

Молекула глюкозы с обозначением углеродной нумерации и β-ориентацией.

Некоторые молекулы β-глюкана имеют разветвленные 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]

Обычно 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]

Структура β-глюкана по источникам
Источник (пример)МагистральРазветвлениеРастворимость в воде
Бактерии ( Курдлан )
НиктоНерастворим [9]
Грибок
Короткое разветвление β-1,6Нерастворим [10]
Дрожжи
Длинное разветвление β-1,6Нерастворим [7]
Зерновые ( овсяный бета-глюкан )
НиктоРастворимый [6]

типы β-глюканов [ править ]

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-углеродную основу с удлиненными 1,6-углеродными ответвлениями. [11] Другие источники включают водоросли , [12] и различные грибы, такие как линчжи , шиитаке , чага имаитаке , потенциальные иммунные эффекты которых проходят предварительные исследования . [13]

Ферментируемое волокно [ править ]

Основная статья: Пищевые волокна

В рационе β-глюканы являются источником растворимой ферментируемой клетчатки, также называемой пребиотической клетчаткой, которая обеспечивает субстрат для микробиоты в толстой кишке , 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]

Овсянка - распространенный источник β-глюканов.

Хлопья [ править ]

Основная статья: овсяный бета-глюкан

Β-глюканы злаков 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 суточной дозе 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 1-4 связей тримеров и тетрамеров. 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 [ править ]

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] Исследования с использованием радиоактивных меток подтвердили, что в сыворотке обнаруживаются как маленькие, так и большие фрагменты β-глюканов, что указывает на их всасывание 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 [ править ]

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 иAlcaligenes 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 не может быть использован для обнаружения Mucor или Rhizopus , грибыответственные за мукормикоз ,как они не производят (1,3) -beta- D глюкана. [29]

См. Также [ править ]

  • Пребиотик (питание)
  • Устойчивый крахмал
  • Ксилоолигосахариды

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Хо, H. V; 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 .
  2. ^ Кирби RW, Anderson JW, Sieling B, Риз ED, Чэнь WJ, Миллер RE, Кей Р. (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 . 
  3. ^ 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&r=PART#se21.2.101_181 для здоровья продукты и риск ишемической болезни сердца (ИБС)
  4. ^ Зекович, Djordje B. (10 октября 2008). «Натуральные 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 .  
  5. ↑ 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 . 
  6. ^ a b c Чу, Ифан (2014). Питание и технология овса . Баррингтон, Иллинойс: Уайли Блэквелл. ISBN 978-1-118-35411-7.
  7. ^ a b Волман, Юлия J (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 .  
  8. Перейти ↑ Ruiz-Herrera J, Ortiz-Castellanos L (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 . 
  9. ^ Макинтош, M (19 октября 2004). «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 .  
  10. ↑ Хан, Ман Деук (март 2008 г.). «Солюбилизация водонерастворимого β-глюкана, выделенного из Ganoderma lucidum». Журнал экологической биологии .
  11. ^ Маннерс, Дэвид Дж. (2 февраля 1973). «Структура β- (1 → 3) - D- глюкана из клеточных стенок дрожжей» . Биохимический журнал . 135 (1): 19–30. DOI : 10.1042 / bj1350019 . PMC 1165784 . PMID 4359920 .  
  12. ^ Чаев, 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 .  
  13. ^ Ваннуччи, L; 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 .  
  14. ^ а б МакРори младший, Дж. У; МакКаун, 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 . 
  15. ^ 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 высоким содержанием амилозы повышает уровень гормонов 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 .  
  16. ^ 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 .  
  17. ^ 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 . 
  18. ^ Фрея А, Giannasca КТ, Weltzin R, Giannasca PJ, Реджо Н, Lencer WI, Неутра MR (1 сентября 1996 года). «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 .  
  19. ^ Tsukagoshi S, Хасимото Y, G Фуджи, Кобаяши Н, Номото К, Orita К (июнь 1984). «Крестин (ПСК)». Обзоры лечения рака . 11 (2): 131–155. DOI : 10.1016 / 0305-7372 (84) 90005-7 . PMID 6238674 . 
  20. ^ Хонг, 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 .  
  21. ^ Обаяси Т., Ёсида М., Мори Т. и др. (1995). « Измерение плазмы (13) -бета- D- глюкана в диагностике инвазивных глубоких микозов и эпизодов грибковой лихорадки». Ланцет . 345 (8941): 17–20. DOI : 10.1016 / S0140-6736 (95) 91152-9 . PMID 7799700 . S2CID 27299444 .  
  22. ^ Ostrosky-Zeichner L, 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 . 
  23. ^ Odabasi Z, Mattiuzzi G, Estey E, et al. (2004). « Бета- D- глюкан в качестве диагностического дополнения для инвазивных грибковых инфекций: валидация, 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 . 
  24. ^ 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 . 
  25. ^ Mennink-Керстен М.А., Ruegebrink D, ВЕРВЕЙ 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 . 
  26. ^ Лахмер, Тобиас; да Кошта, Кларисса Празереш; Хельд, Юрген; Раш, Себастьян; Эмер, Урсула; Schmid, Roland M .; 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 .   
  27. ^ 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 .  
  28. ^ 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 .  
  29. ^ 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 [ править ]

  • бета-глюканы в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)