Бета-глюкан: полисахарид клеточных стенок¶
Бета-глюканы — группа полисахаридов, состоящих из остатков глюкозы, связанных β-гликозидными связями. Встречаются в клеточных стенках грибов, бактерий, дрожжей, водорослей, а также в злаках (овёс, ячмень) и некоторых растениях. От альфа-глюканов (крахмала, гликогена) бета-глюканы отличаются типом гликозидной связи, что определяет их физико-химические свойства и биологическую активность.
¶Химическая структура
Бета-глюканы относятся к некрахмальным полисахаридам. В зависимости от типа связи между остатками глюкозы выделяют:
- β-1,3-глюканы — наиболее распространены у грибов и водорослей (ламинарин у бурых водорослей, пуллулан у дрожжей);
- β-1,4-глюканы — характерны для целлюлозы;
- β-1,3/1,6-глюканы — типичны для дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) и грибов;
- β-1,3/1,4-глюканы — содержатся в злаках (овсяный и ячменный бета-глюкан).
Степень разветвлённости, молекулярная масса и третичная структура различаются у разных источников, что влияет на растворимость и физиологические эффекты. Растворимые формы (овсяный бета-глюкан, ламинарин) образуют вязкие растворы, нерастворимые (целлюлоза, грибной β-1,3-глюкан) — нет.
¶История изучения
Интерес к бета-глюканам возник в 1940-х годах, когда исследователи обнаружили, что дрожжевые и грибные полисахариды стимулируют иммунную систему. В 1951 году Брюс Блох и Пирс Нолан изучили противоопухолевую активность дрожжевых клеточных стенок. В 1960-х годах была выделена фракция зерновых бета-глюканов, а в 1970-х начались клинические исследования их гипохолестеринемического действия. В России изучение бета-глюканов связано прежде всего с работами по иммунологии и созданию адаптогенных препаратов на основе дрожжевых и грибных полисахаридов.
¶Источники
| Источник | Тип бета-глюкана | Особенности |
|---|---|---|
| Дрожжи (S. cerevisiae) | β-1,3/1,6 | Наиболее изученный иммуномодулятор |
| Грибы (шиитаке, рейши, вёшенька) | β-1,3/1,6 | Содержат лентинан, ганодерман |
| Бурые водоросли (ламинария) | β-1,3 | Ламинарин, фукоидан-связанные фракции |
| Овёс и ячмень | β-1,3/1,4 | Растворимые пищевые волокна |
| Бактерии (Bacillus, Streptococcus) | β-1,3 | Капсульные полисахариды |
¶Биологическая активность
¶Иммуномодулирующее действие
Наиболее изученный эффект бета-глюканов — активация врождённого иммунитета. Молекулы распознаются рецепторами Dectin-1, маннозным рецептором и TLR-2 на макрофагах, дендритных клетках и нейтрофилах. Связывание запускает сигнальные каскады, приводящие к усиленной выработке цитокинов, повышению фагоцитарной активности и активации естественных киллеров. Лентинан (β-1,3-глюкан из шиитаке) в Японии зарегистрирован как препарат для вспомогательной терапии при раке желудка.
¶Гипохолестеринемический эффект
Растворимые злаковые бета-глюканы связывают желчные кислоты в кишечнике, что приводит к повышению их выведения и компенсаторной утилизации холестерина на синтез новых желчных кислот. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в 1997 году одобрило заявление о снижении риска сердечно-сосудистых заболеваний при употреблении овсяных β-1,3/1,4-глюканов в дозе не менее 3 г в сутки.
¶Влияние на гликемию
Вязкие растворы бета-глюканов замедляют опорожнение желудка и всасывание глюкозы, снижая постпрандиальный гликемический ответ. Это свойство используется в диетологии при сахарном диабете 2-го типа.
¶Противоопухолевая активность
Прямого цитотоксического действия бета-глюканы не оказывают; их эффект связан с активацией иммунного надзора. Лентинан и шизофиллан применяются в Японии в составе комплексной терапии опухолей с 1980-х годов.
¶Применение
- Пищевая промышленность — овсяный бета-глюкан как функциональный ингредиент (йогурты, каши, батончики); загущающий агент.
- Фармацевтика — лентинан, шизофиллан, пахиман (экстракт трутовика Poria cocos); иммуномодуляторы на основе дрожжевых бета-глюканов.
- Биотехнология — β-1,3-глюканазы используются для осветления пива и соков.
- Медицина — исследуется как адъювант в вакцинах, компонент гидрогелей для заживления ран.
¶Регулирование и безопасность
В Российской Федерации бета-глюканы не имеют статуса лекарственного средства как самостоятельная группа; дрожжевые и грибные экстракты продаются как БАД. FDA США относит овсяный бета-глюкан к признанным безопасным пищевым ингредиентам. Побочные эффекты при пероральном приёме в рекомендуемых дозах (до 10 г/сут) редки; возможны метеоризм и послабление стула. При иммунодефицитах и аутоиммунных заболеваниях приём бета-глюканов требует консультации врача.
¶Литература
- Akramiene D., Kondrotas A., Didziapetriene J., Kevelaitis E. Effects of β-glucans on the immune system // Medicina. 2007.
- Bohn J.A., BeMiller J.N. (1→3)-β-D-Glucans as biological response modifiers // Carbohydrate Polymers. 1995.
- Воробьёв А. А., Покровский В. И. Иммунология: национальное руководство. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015.