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 ), 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

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 вреде для здоровья было позже изменено и теперь включает следующие источники β-глюкана: овсяные хлопья (овсянка), овсяные отруби, цельнозерновая овсяная мука, овсянка (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]

Состав

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 полисахаридов D -глюкозы , 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]

Молекула глюкозы с обозначением нумерации атомов углерода и β-ориентацией.

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 определяют 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 для этого процесса, идентифицированы, мало что известно о том, что делает каждый из них. [8]

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, 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

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 и метаболизм холестерина и глюкозы, а также на иммунную систему и другие системные функции. [14] [16]

Овсянка является распространенным пищевым источником β-глюканов.

Злак

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] Потребление 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

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 маленькие, так и большие фрагменты β-глюканов, что указывает на их всасывание из кишечного тракта. [19] М-клетки в пейеровых бляшках физически транспортируют нерастворимые цельные частицы глюкана в лимфоидную ткань, связанную с кишечником . [20]

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

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 ставит 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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Хо, HV; Сивенпайпер, Дж. Л.; Зурбау, А; Бланко Мехия, С; Йовановский, Э; Ау-Юнг, Ф; Дженкинс, А.Л; Вуксан, В (2016). «Влияние β-глюкана овса на холестерин ЛПНП, холестерин 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.
  2. ^ 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.
  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 вреде для здоровья: Растворимая клетчатка из некоторых Продукты питания и риск ишемической болезни сердца (ИБС)
  4. ↑ 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. PMID  16419618. S2CID  86109922.
  5. ↑ 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.
  6. ^ abc Чу, Ифан (2014). Питание и технология овса . Баррингтон, Иллинойс: Уайли Блэквелл. ISBN 978-1-118-35411-7.
  7. ^ аб Волман, Джулия Дж (20 ноября 2007 г.). «Диетическая модуляция иммунной функции β-глюканами». Физиология и поведение . 94 (2): 276–284. doi :10.1016/j.physbeh.2007.11.045. PMID  18222501. S2CID  24758421.
  8. ^ Руис-Эррера Дж., 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.
  9. ^ 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. PMID  15818477. S2CID  13123359.
  10. ^ Хан, Ман Дык (март 2008 г.). «Солюбилизация водонерастворимого β-глюкана, выделенного из Ganoderma lucidum». Журнал экологической биологии .
  11. ↑ 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. 
  12. ^ Чай, J (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.
  13. ^ 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. 
  14. ^ аб 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.
  15. ^ 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. 
  16. ^ Симпсон, HL; 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. 
  17. ^ 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.
  18. ^ Фрей А., Джаннаска К.Т., Вельцин Р., Джаннаска П.Дж., Реджио Х., Ленсер В.И., Neutra MR (1 сентября 1996 г.). «Роль гликокаликса в регулировании доступа микрочастиц к апикальным плазматическим мембранам кишечных эпителиальных клеток: 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. 
  19. ^ 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.
  20. ^ 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.
  21. ^ 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. PMID  7799700. S2CID  27299444.
  22. ^ Остроски-Цайхнер 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.
  23. ^ 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.
  24. ^ 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.
  25. ^ 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.
  26. ^ 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 искусственной вентиляции легких в критических состояниях, с ОРДС и подозрением на пневмоцистную пневмонию jirovecii». Микопатология . 182 (7–8): 701–708. дои : 10.1007/s11046-017-0132-x. ISSN  1573-0832. PMID  28378239. S2CID  3870306.
  27. ^ Он, Сонг; 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.
  28. ^ 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.
  29. ^ Остроски-Цайхнер, Луис; Александр, Барбара Д.; Кетт, Дэниел Х.; Васкес, Хосе; Паппас, Питер Г.; Саэки, Фумихиро; Кетчум, Пол А.; Вингард, Джон; Шифф, Роберт (1 сентября 2005 г.). «Многоцентровая клиническая оценка анализа (1 → 3) бета-D-глюкана как помощь в диагностике грибковых инфекций у человека». Клинические инфекционные болезни . 41 (5): 654–659. дои : 10.1086/432470. ISSN  1537-6591. ПМИД  16080087.

Внешние ссылки