Beta-glukan
β-glukani so naravni polisaharidi,[1][2] ki se nahajajo v celični steni kvasovk in bakterij, najdemo pa jih tudi v gobah, žitaricah in morskih algah.[1][3] Gre za linearno molekulo, ki jo sestavljajo glukozne enote med seboj povezane z 1-3 vezmi. Osnovna veriga pa je preko 1-6 ali 1-4 vezi razvejana z oligosaharidnimi stranskimi verigami.[1][3][4]
Fizikalno-kemijske lastnosti β-glukanov
Struktura β-glukanov se med seboj razlikuje po molekulski masi, dolžini in razvejanosti,[1][3] posledično pa tudi v primarni, sekundarni in terciarni strukturi.[1] Stranske verige so pripete z 1-4 ali 1-6 vezmi na osnovno verigo in dajejo s tem specifičnost β-glukanom. Tako najdemo v bakterijah 1-4 povezave, v glivah pa 1-6. V vodni raztopini so β-glukani v trojni ali enojni vijačnici oziroma v naključni spirali. [3] Te fizikalno-kemijske razlike vplivajo na biološko aktivnost β-glukanov[1][3] Vpliv β-glukanov na imunski sistem je odvisen od njihove konformacijske kompleksnosti. Višja kot je kompleksnost, močnejši je imunomodulatorni in protirakavi učinek.[3]
Analizne metode
Strukturo β-glukanov ugotavljamo s tekočinsko kromatografijo (LC), masno spektrometrijo (MS), tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC) ter X- žarkovno rentgensko kristalografijo. Zaradi kemijskih modifikacij prihaja do sprememb v konformaciji, zato s temi metodami ne moremo povsem potrditi odnos med strukturo in delovanjem. Zato je bolj primerna metoda obarvanja z anilinom, ki ohrani naravno konformacijo β-glukanov. Ta metoda ima dobro specifičnost, njena omejitev pa je, da meri le 1-3 vezi.[3]
Farmakokinetika in farmakodinamika
Za večino β-glukanov velja, da so neprebavljivi. V GIT-u jih črevesna mikroflora pri fermentaciji cepi na manjše enote. Porazdeljevanje β-glukanov po telesu (farmakokinetika) in načine njihovega učinkovanja (farmakodinamika) so proučevali pri živalih in ljudeh.[3]
Študije na živalih
Podganam so dajali radioaktivno označen β-glukan ter proučevali absorbcijo in tkivno porazdelitev. Ugotovljeno je bilo, da se 5 minut po zaužitju večina β-glukana nahaja v dvanajstniku in želodcu. Kljub majhni koncentraciji v krvi (0.5 %) pride do efektivnih imunomodulatornih učinkov, ki zajamejo humoralni in celični imunski odziv.Intravensko aplicirane β-glukane, pa so proučevali s kovalentno vezanim fluoroforom.Ugotovitve so pokazale, da molekulska masa, razvejanost in konformacija vplivajo na t1/2 eliminacije, Vd in izčistek.[3]
Študije na ljudeh
Proučevali so varnost in toleranco peroralno zaužitih β-glukanov. Primerjali so različne jakosti dnevno zaužitih β-glukanov 4 dni zapored in ugotovili, da ni prišlo do nobenih neželenih učinkov. [3]
Biološka aktivnost in uporaba β-glukanov
β-glukani so modifikatorji biološkega odziva z imunomodulatornim delovanjem.[3], [1][2] Splošno imunomodulatorji delujejo kot imunostimulanti in imunosupresanti, β-glukani pa imajo le imunostimulativni učinek. Ta učinek je bil potrjen s študijami na različnih živalskih vrstah kot tudi na ljudeh.[1] Ko pride telo v stik z mikroorganizmom (bakterija, gliva, virus, parazit), se aktivira prirojeni imunski sistem.[3][1] Ta prepozna mikroorganizem preko receptorjev PRR, ki se nahajajo na makrofagih, dendritičnih celicah, nevtrofilcih in naravnih celicah ubijalkah. Ligandi za te receptorje so visoko ohranjene strukture mikroorganizmov, ki se imenujejo PAMP. β-glukani imajo vlogo PAMP-a, receptorji PRR pa so TLR-2, dektin-1 in CR3.[1] Aktivacija receptorjev TLR-2 in dektin-1 poveča izločanje citokinov IL-2, IL-6, IL-10, IL-12 , IL-23 in TNF-α, ki so del pridobljenega imunskega sistema.[3][1] Ti citokini aktivirajo B-celice, ki so odgovorne za humoralni imunski odziv ali pa aktivirajo receptorje CR3 na naravnih celicah ubijalkah, ki povzročijo lizo tarčnih celic. β-glukani z vezavo na receptorje CR3 na nevtrofilcih pa povzročijo fagocitozo tarčnih celic [3] β-glukani, še posebej tisti, izolirani iz kvasovk, tako odstranjujejo povzročitelja. bolezni (bakterija, virus, gliva, parazit) in lajšajo simptome okužb zgornjega respiratornega trakta ter izboljšajo splošno počutje.[5]
β-glukani izolirani iz ječmena in gob uspešno znižujejo nevarnost ateroskleroze in srčno-žilnih bolezni,[1] saj vežejo holesterol in žolčne kisline in s tem zmanjšajo njihovo absorbcijo in posledično njihovo koncentracijo v krvi.[1][6]
Črevesna mikroflora fermentira žolčne kisline na krajše maščobne kisline, ki se absorbirajo in inhibirajo sintezo holesterola v jetrih.[6]Ker so β-glukani pretežno neprebavljivi, olajšajo peristaltiko, izboljšajo črevesne težave in pomagajo pri obstipaciji.[1]
β-glukani izolirani iz gliv in gob imajo vlogo dopolnilne terapije pri rakavih pacientih, ki se zdravijo s kemoterapijo ali radioterapijo.[3][1][4][2] Delujejo radioprotektivno,[1][4] stimulirajo hematopoezo,[1][4][2] z angiogenezo zavirajo proliferacijo tumorskih celic [2] in delujejo citostatično.[3][4] Ščitijo rakave bolnike pred infekcijami z bakterijami in praživalmi. [1] β-glukani nimajo direktne citotoksičnosti. Delujejo posredno z vezavo na dektin-1 in TLR-2 receptor na makrofagih. Sledi razgraditev β-glukanov na manjše fragmente, ki se vežejo na CR3 receptor na granulocitih. Tako vezani β-glukani uničijo tumorske celice.[3]Narejena je bila študija na bolnikih, ki so prejemali hkrati kemoterapijo in β-glukane. Izkazalo se je, da noben pacient ni dobil nobenih novih simptomov, 60 % pacientov je poročalo o dobrem splošnem počutju, 40 % pacientov, ki so se zaradi kemoterapije počutili utrujeno pa so se počutili bolje. Pri pacientih so primerjali število krvnih celic v času, ko so prejemali le kemoterapijo in potem, ko so prejemali kombinirano terapijo z β-glukani. Izakazalo se je, da se je število krvnih celic močno povečalo, še posebej belih. Rakavi bolniki, dobro prenašajo β-glukane, saj niso poročali o nobenih neželenih učinkih ali toksičnosti.[4]