Бета-глюкан
В этой статье отсутствует информация о биосинтезе. ( август 2019 г. ) |

Бета-глюканы , β-глюканы представляют собой группу β- D -глюкозы полисахаридов ( глюканов ), встречающихся в природе в клеточных стенках злаков , бактерий и грибов , со значительно различающимися физико-химическими свойствами в зависимости от источника. Обычно β-глюканы образуют линейную основную цепь с 1–3 β- гликозидными связями , но различаются по молекулярной массе, растворимости, вязкости, разветвленной структуре и свойствам гелеобразования, вызывая разнообразные физиологические эффекты у животных.
При потреблении с пищей не менее 3 г в день β-глюкан овсяной клетчатки снижает уровень холестерина ЛПНП в крови и, таким образом, может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний . [ 1 ] β-глюканы представляют собой натуральные смолы и используются в качестве текстурирующих агентов в различных нутрицевтических и косметических продуктах, а также в качестве добавок с растворимой клетчаткой .
История
[ редактировать ]Зерновые и грибковые продукты веками использовались в лечебных и косметических целях; однако конкретная роль β-глюкана не изучалась 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 году сообщалось о снижении уровня холестерина в результате воздействия овсяных отрубей. [ 2 ]
В 1997 году FDA одобрило утверждение о том, что потребление не менее 3,0 г β-глюкана из овса в день снижает всасывание пищевого холестерина и снижает риск ишемической болезни сердца . Утвержденное заявление о пользе для здоровья было позже изменено и теперь включает следующие источники β-глюкана: овсяные хлопья (овсянка), овсяные отруби, цельнозерновая овсяная мука, оатрим (растворимая фракция овсяных отрубей, гидролизованная альфа-амилазой или цельнозерновая мука), цельнозерновой ячмень. и бета-волокно 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 β». -растворимая клетчатка глюкана, необходимая в день для достижения такого эффекта». Формулировка заявления содержится в Федеральном реестре 21 CFR 101.81 «Заявления о здоровье»: «Растворимая клетчатка из определенных продуктов питания и риск ишемической болезни сердца (ИБС)». [ 3 ]
Структура
[ редактировать ]Глюканы расположены в виде шестисторонних колец D -глюкозы, соединенных линейно 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 D -глюкозы, полисахаридов соединенных гликозидными связями β-типа , по соглашению не все полисахариды β- D -глюкозы относят к категории β-глюканов. [ 4 ] Целлюлозу традиционно не считают β-глюканом, поскольку она нерастворима и не проявляет тех же физико-химических свойств, что и другие β-глюканы злаков или дрожжей. [ 5 ]

Некоторые молекулы β-глюкана имеют разветвленные боковые цепи глюкозы, прикрепленные к другим положениям основной цепи D -глюкозы, которые разветвляются от основной цепи β-глюкана. Кроме того, эти боковые цепи могут быть присоединены к другим типам молекул, например к белкам, как в полисахариде-К .
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 разветвлений, тогда как β-глюканы злаков содержат как β-1,3, так и β-1,4 основные связи. Частота, расположение и длина боковых цепей могут играть роль в иммуномодуляции. Различия в молекулярной массе, форме и структуре β-глюканов диктуют различия в биологической активности. [ 6 ] [ 7 ]
Как правило, связи β-1,3 создаются 1,3-бета-глюкансинтазой , а связи β-1,4 создаются целлюлозосинтазой . Процесс, приводящий к образованию связей β-1,6, плохо изучен: хотя гены, важные в этом процессе, идентифицированы, мало что известно о том, что делает каждый из них. [ 8 ]
Источник (пример) | Магистраль | Ветвление | Растворимость в воде |
---|---|---|---|
Бактерии ( Курдлан ) | ![]() |
Никто | нерастворимый [ 9 ] |
Грибок | ![]() |
Короткое разветвление β-1,6 | нерастворимый [ 10 ] |
Дрожжи | ![]() |
Длинное разветвление β-1,6 | нерастворимый [ 7 ] |
Зерновые ( бета-глюкан овса ) | ![]() |
Никто | Растворимый [ 6 ] |
типы β-глюканов
[ редактировать ]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, что влияет на его растворимость и физиологическое воздействие. Одним из наиболее распространенных источников β(1,3)D-глюкана для пищевых добавок является клеточная стенка пекарских дрожжей ( Saccharomyces cerevisiae ). β-глюканы, обнаруженные в клеточных стенках дрожжей, содержат глюкозный остов 1,3 с удлиненными ветвями глюкозы 1,6. [ 11 ] Другие источники включают морские водоросли , [ 12 ] и различные грибы, такие как линчжи , шиитаке , чага и майтаке , которые находятся на стадии предварительных исследований на предмет их потенциального иммунного воздействия. [ 13 ]
Ферментируемая клетчатка
[ редактировать ]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 в дальнейшем влияет на пищеварительную функцию и метаболизм холестерина и глюкозы, а также на иммунную систему и другие системные функции. [ 14 ] [ 16 ]

Злак
[ редактировать ]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 у людей с гиперхолестеринемией . [ 1 ] Прием овсяного β-глюкана в суточном количестве не менее 3 граммов снижает уровень общего 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 связей 1-4. Ячмень имеет больше 1-4 связей со степенью полимеризации выше 4. Однако большинство блоков ячменя остаются тримерами и тетрамерами. В овсе β-глюкан обнаруживается главным образом в эндосперме ядра овса, особенно во внешних слоях этого эндосперма. [ 6 ]
поглощение β-глюкана
[ редактировать ]Энтероциты облегчают транспортировку β(1,3)-глюканов и подобных соединений через клеточную стенку кишечника в лимфу, где они начинают взаимодействовать с макрофагами для активации иммунной функции. [ 18 ] Исследования с радиоактивной меткой подтвердили, что в сыворотке обнаруживаются как мелкие, так и крупные фрагменты β-глюканов, что указывает на их всасывание из кишечного тракта. [ 19 ] М-клетки внутри пейеровых бляшек физически транспортируют нерастворимые цельные частицы глюкана в лимфоидную ткань, связанную с кишечником . [ 20 ]
(1,3)-β- D -глюкан медицинское применение
[ редактировать ]Анализ для выявления присутствия (1,3)-β- D -глюкана в крови продается как средство выявления инвазивных или диссеминированных грибковых инфекций. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] Однако этот тест следует интерпретировать в более широком клиническом контексте, поскольку положительный тест не позволяет поставить диагноз, а отрицательный тест не исключает инфекции. Ложноположительные результаты могут возникать из-за грибковых примесей в антибиотиках амоксициллин-клавуланат . [ 24 ] и пиперациллин/тазобактам . Ложноположительные результаты могут также возникать при контаминации 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 выявления Mucor или Rhizopus , грибов, вызывающих мукормикоз , поскольку они не производят (1,3)-бета- D -глюкан. [ 29 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хо, Х.В.; Сивенпайпер, Дж. Л.; Зурбау, А; Бланко Мехия, С; Йовановский, Э; Ау-Юнг, Ф; Дженкинс, А.Л.; Вуксан, В (2016). «Влияние β-глюкана овса на уровень холестерина ЛПНП, холестерина не-ЛПВП и апоВ на снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований» . Британский журнал питания . 116 (8): 1369–1382. дои : 10.1017/S000711451600341X . ПМИД 27724985 .
- ^ Кирби Р.В., Андерсон Дж.В., Силинг Б., Рис Э.Д., Чен В.Дж., Миллер Р.Э., Кей Р.М. (1981). «Прием овсяных отрубей избирательно снижает концентрацию холестерина липопротеинов низкой плотности в сыворотке крови у мужчин с гиперхолестеринемией» . Являюсь. Дж. Клин. Нутр . 34 (5): 824–9. дои : 10.1093/ajcn/34.5.824 . ПМИД 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 Заявления о пользе для здоровья: растворимая клетчатка из некоторых продуктов питания 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 по биотехнологии . 25 (4): 205–230. дои : 10.1080/07388550500376166 . ПМИД 16419618 . S2CID 86109922 .
- ^ Сикора, Пер (14 июня 2012 г.). «Идентификация линий овса с высоким содержанием b-глюкана, а также локализация и химическая характеристика b-глюканов их семенных зерен». Пищевая химия . 137 (1–4): 83–91. doi : 10.1016/j.foodchem.2012.10.007 . ПМИД 23199994 .
- ^ Jump up to: а б с Чу, Ифан (2014). Питание и технология овса . Баррингтон, Иллинойс: Уайли Блэквелл. ISBN 978-1-118-35411-7 .
- ^ Jump up to: а б Волман, Джулия Дж (20 ноября 2007 г.). «Диетическая модуляция иммунной функции β-глюканами». Физиология и поведение . 94 (2): 276–284. дои : 10.1016/j.physbeh.2007.11.045 . ПМИД 18222501 . S2CID 24758421 .
- ^ Руис-Эррера Х., Ортис-Кастелланос Л. (май 2010 г.). «Анализ филогенетических связей и эволюции клеточных стенок дрожжей и грибов» . Исследование дрожжей FEMS . 10 (3): 225–43. дои : 10.1111/j.1567-1364.2009.00589.x . ПМИД 19891730 .
- ^ Макинтош, М. (19 октября 2004 г.). «Курдлан и другие бактериальные (1→3)-β-D-глюканы». Прикладная микробиология и биотехнология . 68 (2): 163–173. дои : 10.1007/s00253-005-1959-5 . ПМИД 15818477 . S2CID 13123359 .
- ^ Хан, Ман Дык (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 стенок дрожжевых клеток» . Биохимический журнал . 135 (1): 19–30. дои : 10.1042/bj1350019 . ПМЦ 1165784 . ПМИД 4359920 .
- ^ Чаи, Дж (1983). «Диетический прием ламинарина, бурых морских водорослей, и профилактика рака молочной железы». Питание и рак . 4 (3): 217–222. дои : 10.1080/01635588209513760 . ISSN 0163-5581 . ПМИД 6302638 .
- ^ Ваннуччи, Л; Кризан, Дж.; Тогда П; Стахеев Д; Коробка, Ф; Райсиглова, Л; Горак, В; Сайе, М (2013). «Иммуностимулирующие свойства и противоопухолевая активность глюканов (Обзор)» . Международный журнал онкологии . 43 (2): 357–64. дои : 10.3892/ijo.2013.1974 . ПМЦ 3775562 . ПМИД 23739801 .
- ^ Jump up to: а б МакРори-младший, Дж. В.; Маккеун, Нью-Йорк (2017). «Понимание физики функциональных волокон в желудочно-кишечном тракте: научно обоснованный подход к разрешению устойчивых заблуждений о нерастворимой и растворимой клетчатке» . Журнал Академии питания и диетологии . 117 (2): 251–264. дои : 10.1016/j.jand.2016.09.021 . ПМИД 27863994 .
- ^ Кинан, MJ; Мартин, Р.Дж.; Раджо, AM; Маккатчеон, КЛ; Браун, Иллинойс; Биркетт, А.; Ньюман, СС; Скаф, Дж.; Хегстед, М.; Талли, RT; Блэр, Э.; Чжоу, Дж. (2012). «Высокоамилозорезистентный крахмал повышает уровень гормонов и улучшает структуру и функцию желудочно-кишечного тракта: исследование на микрочипах» . Журнал нутригенетики и нутригеномики . 5 (1): 26–44. дои : 10.1159/000335319 . ПМК 4030412 . ПМИД 22516953 .
- ^ Симпсон, Х.Л.; Кэмпбелл, Би Джей (2015). «Обзорная статья: взаимодействие пищевых волокон и микробиоты» . Алиментарная фармакология и терапия . 42 (2): 158–79. дои : 10.1111/кв.13248 . ПМЦ 4949558 . ПМИД 26011307 .
- ^ Отман, Р.А.; Могадасян, М.Х.; Джонс, П.Дж. (2011). «Снижающее уровень холестерина действие β-глюкана овса» . Обзоры питания . 69 (6): 299–309. дои : 10.1111/j.1753-4887.2011.00401.x . ПМИД 21631511 .
- ^ Фрей А., Джаннаска К.Т., Вельцин Р., Джаннаска П.Дж., Реджио Х., Ленсер В.И., Нейтра М.Р. (1 сентября 1996 г.). «Роль гликокаликса в регулировании доступа микрочастиц к апикальным плазматическим мембранам эпителиальных клеток кишечника: значение для прикрепления микробов и нацеливания пероральных вакцин» . Журнал экспериментальной медицины . 184 (3): 1045–1059. дои : 10.1084/jem.184.3.1045 . ПМК 2192803 . ПМИД 9064322 .
- ^ Цукагоши С., Хашимото Ю., Фуджи Г., Кобаяши Х., Номото К., Орита К. «Крестин (PSK)». 11 ( 2 ): 131–155. doi : 10.1016/0305-7372 (). 84 ) 6238674 . 90005-7.PMID
- ^ Хонг, Ф; Ян Дж; Баран Дж.Т.; Аллендорф диджей; Хансен Р.Д.; Острофф Г.Р.; Син ПХ; Чунг Н.К.; Росс Г.Д. (15 июля 2004 г.). «Механизм, с помощью которого перорально вводимые β-1,3-глюканы усиливают туморицидную активность противоопухолевых моноклональных антител на моделях опухолей мышей» . Журнал иммунологии . 173 (2): 797–806. doi : 10.4049/jimmunol.173.2.797 . ISSN 0022-1767 . ПМИД 15240666 .
- ^ Обаяши Т., Ёсида М., Мори Т. и др. (1995). «Измерение (13)-бета-D-глюкана в плазме при диагностике инвазивного глубокого микоза и грибковых лихорадочных эпизодов». Ланцет . 345 (8941): 17–20. дои : 10.1016/S0140-6736(95)91152-9 . ПМИД 7799700 . S2CID 27299444 .
- ^ Остроски-Цейхнер Л., Александр Б.Д., Кетт Д.Х. и др. (2005). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1 → 3)β-D-глюкана как средства диагностики грибковых инфекций у человека». Клин Инфекционный Дис . 41 (5): 654–659. дои : 10.1086/432470 . ПМИД 16080087 .
- ^ Одабаси З., Маттиуцци Г., Эсти Э. и др. (2004). «Бета-D-глюкан как диагностическое дополнение при инвазивных грибковых инфекциях: валидация, разработка пороговых значений и эффективность у пациентов с острым миелогенным лейкозом и миелодиспластическим синдромом» . Клин Инфекционный Дис . 39 (2): 199–205. дои : 10.1086/421944 . ПМИД 15307029 .
- ^ Меннинк-Керстен М.А., Уоррис А., Вервей П.Е. (2006). «1,3-β-D-глюкан у пациентов, получающих внутривенно амоксициллин-клавулановую кислоту» . НЭМ . 354 (26): 2834–2835. дои : 10.1056/NEJMc053340 . ПМИД 16807428 .
- ^ Меннинк-Керстен М.А., Рюгебринк Д., Вервей П.Е. (2008). « Pseudomonas aeruginosa как причина реактивности анализа на 1,3-β-D-глюкан» . Клин Инфекционный Дис . 46 (12): 1930–1931. дои : 10.1086/588563 . ПМИД 18540808 .
- ^ Ламмер, Тобиас; да Коста, Кларисса Празерес; Хельд, Юрген; Раш, Себастьян; Эмер, Урсула; Шмид, Роланд М.; Хубер, Вольфганг (4 апреля 2017 г.). «Полезность обнаружения 1,3-бета-D-глюкана у больных без ВИЧ с ослабленным иммунитетом, находящихся на механической вентиляции легких, в критическом состоянии, с ОРДС и подозрением на пневмоцистную пневмонию jiroveciis». Микопатология . 182 (7–8): 701–708. дои : 10.1007/s11046-017-0132-x . ISSN 1573-0832 . ПМИД 28378239 . S2CID 3870306 .
- ^ Он, Сун; Ханг, Цзюй-Пин; Чжан, Лин; Ван, Фанг; Чжан, Де-Чун; Гонг, Фан-Хонг (август 2015 г.). «Систематический обзор и метаанализ диагностической точности сывороточного 1,3-β-D-глюкана при инвазивной грибковой инфекции: фокус на пороговых уровнях» . Журнал микробиологии, иммунологии и инфекций = Вэй Миан Юй Ган Ран За Чжи . 48 (4): 351–361. дои : 10.1016/j.jmii.2014.06.009 . ISSN 1995-9133 . ПМИД 25081986 .
- ^ Куллберг, Барт Ян; Арендарруп, Майкен Дж. (8 октября 2015 г.). «Инвазивный кандидоз». Медицинский журнал Новой Англии . 373 (15): 1445–1456. дои : 10.1056/NEJMra1315399 . hdl : 2066/152392 . ISSN 1533-4406 . ПМИД 26444731 . S2CID 43788 .
- ^ Остроски-Цайхнер, Луис; Александр, Барбара Д.; Кетт, Дэниел Х.; Васкес, Хосе; Паппас, Питер Г.; Саэки, Фумихиро; Кетчам, Пол А.; Вингард, Джон; Шифф, Роберт (1 сентября 2005 г.). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1 → 3) бета-D-глюкана как средство диагностики грибковых инфекций у человека». Клинические инфекционные болезни . 41 (5): 654–659. дои : 10.1086/432470 . ISSN 1537-6591 . ПМИД 16080087 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- бета-глюканы Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)