stringtranslate.com

Бета-глюкан

Целлюлоза является примером (1→4)-β- D -глюкана, состоящего из единиц глюкозы .

Бета-глюканы , β-глюканы представляют собой группу полисахаридов β- D -глюкозы ( глюканов ), которые естественным образом встречаются в клеточных стенках злаков , бактерий и грибов , и обладают существенно различающимися физико-химическими свойствами в зависимости от источника. Обычно β-глюканы образуют линейную основу с 1–3 β- гликозидными связями , но различаются по молекулярной массе, растворимости, вязкости, структуре разветвления и свойствам гелеобразования, вызывая разнообразные физиологические эффекты у животных.

При потреблении 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 являются натуральными камедь и используются в качестве текстурирующих агентов в различных нутрицевтических и косметических продуктах, а также в качестве растворимых пищевых добавок.

История

Зерновые и грибковые продукты использовались на протяжении столетий в медицинских и косметических целях; однако конкретная роль β-глюкана не была изучена до 20-го века. β-глюканы были впервые обнаружены в лишайниках, а вскоре после этого в ячмене. Особый интерес к β-глюкану овса возник после сообщения о его эффекте снижения уровня холестерина от овсяных отрубей в 1981 году. [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 . Одобренное утверждение о пользе для здоровья было позже изменено, чтобы включить следующие источники β-глюкана: овсянка (овсянка), овсяные отруби, цельная овсяная мука, оатрим (растворимая фракция гидролизованных альфа-амилазой овсяных отрубей или цельной овсяной муки), цельное зерно ячменя и ячменное бета-волокно. Пример разрешенного утверждения 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 обеспечивает 0,75 грамма из 3,0 г растворимой клетчатки β-глюкана, необходимых в день для достижения этого эффекта». Формулировка заявления приведена в Федеральном реестре 21 CFR 101.81 Заявления о влиянии на здоровье: «Растворимая клетчатка из некоторых продуктов питания и риск ишемической болезни сердца (ИБС)». [3]

Структура

Глюканы организованы в шестисторонние D -глюкозные кольца, соединенные линейно в различных положениях углерода в зависимости от источника, хотя чаще всего β-глюканы включают 1-3 гликозидную связь в своей основной цепи. Хотя технически β-глюканы представляют собой цепи полисахаридов D -глюкозы , соединенных гликозидными связями β-типа , по соглашению не все β- D -глюкозные полисахариды классифицируются как β-глюканы. [4] Целлюлоза традиционно не считается β-глюканом, так как она нерастворима и не проявляет тех же физико-химических свойств, что и другие зерновые или дрожжевые β-глюканы. [5]

Молекула глюкозы, показывающая нумерацию атомов углерода и β-ориентацию.

Некоторые молекулы β-глюкана имеют разветвленные боковые цепи глюкозы, прикрепленные к другим позициям на основной цепи D -глюкозы, которые ответвляются от остова β-глюкана. Кроме того, эти боковые цепи могут быть прикреплены к другим типам молекул, таким как белки, как в полисахариде-K .

Наиболее распространенными формами β-глюканов являются те, которые содержат D -глюкозные единицы с β-1,3 связями. Дрожжевые и грибковые β-глюканы содержат 1-6 боковых ответвлений, в то время как зерновые β-глюканы содержат как β-1,3, так и β-1,4 связи остова, но не β-1,3 разветвления. [6] Морские водоросли состоят из остова, который в основном состоит из β-1,3-глюкана, но с некоторым количеством β-1,6-глюкана в остове, а также в боковых цепях. [6]

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. [7] [8]

В целом, связи β-1,3 создаются 1,3-бета-глюкансинтазой , а связи β-1,4 создаются целлюлозосинтазой . Процесс, приводящий к связям β-1,6, плохо изучен: хотя гены, важные для этого процесса, были идентифицированы, мало что известно о том, что делает каждый из них. [9]

Типы β-глюканов

β-глюканы являются естественным компонентом клеточных стенок бактерий, грибов, дрожжей и злаков, таких как овес и ячмень. Каждый тип бета-глюкана состоит из разного молекулярного остова, уровня разветвления и молекулярной массы, что влияет на его растворимость и физиологическое воздействие. Одним из наиболее распространенных источников β(1,3)D-глюкана для использования в качестве добавки является клеточная стенка пекарских дрожжей ( Saccharomyces cerevisiae ). β-глюканы, обнаруженные в клеточных стенках дрожжей , содержат 1,3-глюкозный остов с удлиненными 1,6-глюкозными ветвями. [12] Другие источники включают морские водоросли , [13] и различные грибы, такие как линчжи , шиитаке , чага и майтаке , которые находятся на стадии предварительных исследований на предмет их потенциального иммунного воздействия. [14]

Ферментируемая клетчатка

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. [15] Эта ферментация влияет на экспрессию многих генов в толстом кишечнике, [16] что в дальнейшем влияет на пищеварительную функцию и метаболизм холестерина и глюкозы, а также на иммунную систему и другие системные функции. [15] [17]

Овсянка является распространенным пищевым источником β-глюканов.

Злак

β-глюканы злаков овса, ячменя, пшеницы и ржи изучались на предмет их влияния на уровень холестерина у людей с нормальным уровнем холестерина и у людей с гиперхолестеринемией . [1] Прием β-глюкана овса в суточной дозе не менее 3 граммов снижает общий уровень холестерина и уровень липопротеинов низкой плотности на 5–10 % у людей с нормальным или повышенным уровнем холестерина в крови. [18]

Овес и ячмень различаются по соотношению тримерных и тетрамерных связей 1-4. Ячмень имеет больше связей 1-4 со степенью полимеризации выше 4. Однако большинство блоков ячменя остаются тримерами и тетрамерами. В овсе β-глюкан находится в основном в эндосперме овсяного зерна, особенно во внешних слоях этого эндосперма. [7]

абсорбция β-глюкана

Энтероциты облегчают транспортировку β(1,3)-глюканов и подобных соединений через стенку кишечных клеток в лимфу, где они начинают взаимодействовать с макрофагами, активируя иммунную функцию. [19] Исследования с использованием радиоактивной метки подтвердили, что в сыворотке обнаруживаются как мелкие, так и крупные фрагменты β-глюканов, что указывает на то, что они всасываются из кишечного тракта. [20] М-клетки в пейеровых бляшках физически транспортируют нерастворимые целые частицы глюкана в лимфоидную ткань, связанную с кишечником . [21]

(1,3)-β-Д-глюкан медицинское применение

Анализ для обнаружения наличия (1,3)-β- D -глюкана в крови позиционируется как средство выявления инвазивных или распространенных грибковых инфекций. [22] [23] [24] Однако этот тест следует интерпретировать в более широком клиническом контексте, поскольку положительный тест не ставит диагноз, а отрицательный тест не исключает инфекцию. Ложноположительные результаты могут возникать из-за грибковых контаминантов в антибиотиках амоксициллин -клавуланат [25] и пиперациллин/тазобактам . Ложноположительные результаты также могут возникать при загрязнении клинических образцов бактериями Streptococcus pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa и Alcaligenes faecalis , которые также продуцируют (1→3)β- D -глюкан. [26] Этот тест может помочь в обнаружении Aspergillus , Candida и Pneumocystis jirovecii . [27] [28] [29] Этот тест не может быть использован для обнаружения Mucor или Rhizopus , грибков, ответственных за мукормикоз , поскольку они не вырабатывают (1,3)-бета- D -глюкан. [30]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Ho, H. V; Sievenpiper, J. L; Zurbau, A; Blanco Mejia, S; Jovanovski, E; Au-Yeung, F; Jenkins, A. L; Vuksan, V (2016). «Влияние β-глюкана овса на холестерин ЛПНП, холестерин не-ЛПВП и апоВ для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований». British Journal of Nutrition . 116 (8): 1369–1382. doi : 10.1017/S000711451600341X . PMID  27724985.
  2. ^ Kirby RW, Anderson JW, Sieling B, Rees ED, Chen WJ, Miller RE, Kay RM (1981). «Прием овсяных отрубей селективно снижает концентрацию холестерина липопротеинов низкой плотности в сыворотке у мужчин с гиперхолестеринемией». Am. 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_181 21 CFR 101.81 Заявления о пользе для здоровья: Растворимая клетчатка из определенных продуктов питания и риск ишемической болезни сердца (ИБС)
  4. ^ Zeković, Djordje B. (10 октября 2008 г.). «Природные и модифицированные (1→3)-β-D-глюканы в укреплении здоровья и облегчении течения заболеваний». Critical Reviews in Biotechnology . 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 b-глюкана и локализация и химическая характеристика b-глюканов в их зернах семян». Пищевая химия . 137 (1–4): 83–91. doi :10.1016/j.foodchem.2012.10.007. PMID  23199994.
  6. ^ ab Nakashima A, Yamada K, Suzuki K (2018). «β-Глюкан в пищевых продуктах и ​​его физиологические функции». Журнал диетологии и витаминологии . 64 (1): 8–17. doi : 10.3177/jnsv.64.8 . PMID  29491277.
  7. ^ abc Chu, YiFang (2014). Oats Nutrition and Technology . Баррингтон, Иллинойс: Wiley Blackwell. ISBN 978-1-118-35411-7.
  8. ^ ab Volman, Julia J (20 ноября 2007 г.). «Диетическая модуляция иммунной функции β-глюканами». Physiology & Behavior . 94 (2): 276–284. doi :10.1016/j.physbeh.2007.11.045. PMID  18222501. S2CID  24758421.
  9. ^ Ruiz-Herrera J, Ortiz-Castellanos L (май 2010). «Анализ филогенетических отношений 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.
  10. ^ 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.
  11. ^ Хан, Ман Деук (март 2008 г.). «Солюбилизация водонерастворимого β-глюкана, выделенного из Ganoderma lucidum». Журнал экологической биологии .
  12. ^ Мэннерс, Дэвид Дж. (2 февраля 1973 г.). «Структура β-(1→3)-D-глюкана из клеточных стенок дрожжей». Biochemical Journal . 135 (1): 19–30. doi :10.1042/bj1350019. PMC 1165784 . PMID  4359920. 
  13. ^ Teas, J (1983). «Пищевое потребление ламинарина, бурой морской водоросли, и профилактика рака груди». Nutrition and Cancer . 4 (3): 217–222. doi :10.1080/01635588209513760. ISSN  0163-5581. PMID  6302638.
  14. ^ Ваннуччи, Л; Кризан, Дж; Сима, П; Стахеев Д; Каха, 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. 
  15. ^ ab McRorie Jr, J. W; McKeown, N. M (2017). «Понимание физики функциональных волокон в желудочно-кишечном тракте: основанный на фактических данных подход к разрешению устойчивых заблуждений о нерастворимых и растворимых волокнах». Журнал Академии питания и диетологии . 117 (2): 251–264. doi : 10.1016/j.jand.2016.09.021 . PMID  27863994.
  16. ^ Кинан, М.Дж.; Мартин, Р.Дж.; Раджио, А.М.; Маккатчеон, К.Л.; Браун, И.Л.; Биркетт, А.; Ньюман, С.С.; Скаф, Дж.; Хегстед, М.; Тулли, Р.Т.; Блэр, Э.; Чжоу, Дж. (2012). «Высокоамилозоустойчивый крахмал повышает уровень гормонов и улучшает структуру и функцию желудочно-кишечного тракта: исследование с использованием микрочипов». Журнал нутригенетики и нутригеномики . 5 (1): 26–44. doi :10.1159/000335319. PMC 4030412. PMID  22516953. 
  17. ^ Симпсон, HL; Кэмпбелл, BJ (2015). «Обзорная статья: взаимодействие пищевых волокон и микробиоты». Alimentary Pharmacology & Therapeutics . 42 ( 2): 158–79. doi :10.1111/apt.13248. PMC 4949558. PMID  26011307. 
  18. ^ Отман, Р. А.; Могадасян, М. Х.; Джонс, П. Дж. (2011). «Эффекты снижения холестерина β-глюкана овса». Nutrition Reviews . 69 (6): 299–309. doi : 10.1111/j.1753-4887.2011.00401.x . PMID  21631511.
  19. ^ 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 пероральных вакцин». Журнал экспериментальной медицины . 184 (3): 1045–1059. doi : 10.1084 /jem.184.3.1045. PMC 2192803. PMID  9064322. 
  20. ^ Цукагоши С., Хашимото Ю., Фуджи Г., Кобаяши Х., Номото К., Орита К. (июнь 1984 г.). «Крестин (ПСК)». Обзоры лечения рака . 11 (2): 131–155. дои : 10.1016/0305-7372(84)90005-7. ПМИД  6238674.
  21. ^ Hong, F; Yan J; Baran JT; Allendorf DJ; Hansen RD; Ostroff GR; Xing PX; Cheung NK; Ross GD (15 июля 2004 г.). «Механизм, посредством которого перорально вводимые β-1,3-глюканы усиливают противоопухолевую активность противоопухолевых моноклональных антител в моделях опухолей у мышей». Журнал иммунологии . 173 (2): 797–806. doi : 10.4049/jimmunol.173.2.797 . ISSN  0022-1767. PMID  15240666.
  22. ^ Obayashi T, Yoshida M, Mori T и др. (1995). «Измерение плазменного (13)-бета-D-глюкана в диагностике инвазивного глубокого микоза и грибковых лихорадочных эпизодов». Lancet . 345 (8941): 17–20. doi :10.1016/S0140-6736(95)91152-9. PMID  7799700. S2CID  27299444.
  23. ^ Ostrosky-Zeichner L, Alexander BD, Kett DH, et al. (2005). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1→3)β-D-глюкана как средства диагностики грибковых инфекций у людей». Clin Infect Dis . 41 (5): 654–659. doi :10.1086/432470. PMID  16080087.
  24. ^ Одабаси З., Маттиуцци Г., Эстей Э. и др. (2004). «Бета-D-глюкан как диагностическое дополнение к инвазивным грибковым инфекциям: валидация, разработка пороговых значений и эффективность у пациентов с острым миелоидным лейкозом и миелодиспластическим синдромом». Clin Infect Dis . 39 (2): 199–205. doi : 10.1086/421944 . PMID  15307029.
  25. ^ 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.
  26. ^ 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.
  27. ^ Lahmer, Tobias; da Costa, Clarissa Prazeres; Held, Jürgen; Rasch, Sebastian; Ehmer, Ursula; Schmid, Roland M.; Huber, Wolfgang (4 апреля 2017 г.). «Польза обнаружения 1,3-бета-D-глюкана у не-ВИЧ-иммуноскомпрометированных пациентов с механической вентиляцией легких в критическом состоянии с ОРДС и подозрением на пневмонию Pneumocystis jirovecii». Mycopathologia . 182 (7–8): 701–708. doi :10.1007/s11046-017-0132-x. ISSN  1573-0832. PMID  28378239. S2CID  3870306.
  28. ^ He, Song; Hang, Ju-Ping; Zhang, Ling; Wang, Fang; Zhang, De-Chun; Gong, Fang-Hong (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 инфекции = Wei Mian Yu Gan Ran Za Zhi . 48 (4): 351–361. doi : 10.1016/j.jmii.2014.06.009 . ISSN  1995-9133. PMID  25081986.
  29. ^ Куллберг, Барт Ян; Арендарруп, Майкен К. (8 октября 2015 г.). «Инвазивный кандидоз». Медицинский журнал Новой Англии . 373 (15): 1445–1456. дои : 10.1056/NEJMra1315399. hdl : 2066/152392 . ISSN  1533-4406. PMID  26444731. S2CID  43788.
  30. ^ Ostrosky-Zeichner, Luis; Alexander, Barbara D.; Kett, Daniel H.; Vazquez, Jose; Pappas, Peter G.; Saeki, Fumihiro; Ketchum, Paul A.; Wingard, John; Schiff, Robert (1 сентября 2005 г.). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1→3) бета-D-глюкана как средства диагностики грибковых инфекций у людей». Clinical Infectious Diseases . 41 (5): 654–659. doi :10.1086/432470. ISSN  1537-6591. PMID  16080087.

Внешние ссылки