Hệ thống miễn dịch có vai trò vô cùng quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân gây bệnh. Lối sống hiện đại (mức độ căng thẳng cao, ăn uống không đủ chất, khả năng hấp thu kém, rối loạn nội tiết tố, ô nhiễm môi trường, v.v.) đặt ra những thách thức ngày càng tăng đối với hệ thống miễn dịch, dẫn đến những phản ứng không cân bằng của cơ thể đối với các tác nhân gây bệnh.
Do đó những thành phần bổ sung giúp tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể đang càng ngày được quan tâm và nghiên cứu.
Glucans là một phần của nhóm các phân tử tự nhiên có hoạt tính sinh học và đang dần thu hút được sự chú ý mạnh mẽ không chỉ như một chất bổ sung thực phẩm quan trọng mà còn là một chất kích thích miễn dịch và thuốc tiềm năng. Beta-glucan đã được nghiên cứu rộng rãi ở cả động vật và người và được công nhận là tăng khả năng miễn dịch, hạ đường huyết, giảm mỡ máu, chống ung thư, chống oxy hóa và chống viêm.
1. CẤU TRÚC BETA-GLUCAN
Tính chất vật lý
Các polysacarit nhớt, hòa tan trong nước. β-Glucan cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm nhờ khả năng tạo gel và tăng độ nhớt của dung dịch nước. Nó được sử dụng để tăng cường kết cấu và hình thức của nước xốt salad, nước thịt và kem. β-Glucan cũng được sử dụng như một chất mô phỏng chất béo để phát triển các sản phẩm thực phẩm giảm calo.
Tuy nhiên, độ chảy và đặc tính tạo gel của β-glucan gây ra một số vấn đề kỹ thuật cho ngành công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn như quá trình lọc dung dịch hoặc lọc bùn chậm, năng suất thấp và kết tủa trong quá trình bảo quản bia.
Do đó, các ứng dụng của β-glucan trong ngành thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm đã bị hạn chế do trọng lượng phân tử và độ nhớt cao của nó. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng việc áp dụng các phương pháp hóa học, enzyme và vật lý để thay đổi cấu trúc phân tử của β-glucan có tác động đáng kể đến độ hòa tan, độ nhớt và các thông số lưu biến khác của nó.
Cấu trúc hóa học
Glucan là các dạng polysaccharide không đồng nhất của phức hợp polyme glucose, trong đó glucose được liên kết với nhau thông qua các liên kết β-1,3 tạo thành lõi chuỗi glycosid. Các glucan này có thể ngắn hoặc dài, phân nhánh hoặc không phân nhánh, đồng phân α hoặc β, và hòa tan hoặc ở dạng hạt nhỏ.
Các nhánh bắt đầu từ chuỗi glycosid rất đa dạng và có 2 nhóm phân nhánh chính là β-1,4 và β-1,6. Các phân nhánh này dường như là đặc trưng cho loài, ví dụ β-glucans của nấm có nhánh bên β-1,6 trong khi của vi khuẩn có nhánh bên β-1,4. Sự sắp xếp của các nhánh tuân theo một tỷ lệ nhất định và các nhánh có thể phát sinh từ các nhánh (nhánh thứ cấp).
Trong dung dịch nước, β-glucan trải qua sự thay đổi về hình dạng thành chuỗi xoắn ba, chuỗi xoắn đơn hoặc cuộn ngẫu nhiên. Các chức năng miễn dịch của β-glucan rõ ràng phụ thuộc vào độ phức tạp về hình dạng của chúng.
Khi nói về chức năng điều hòa miễn dịch của glucan, người ta thường xem xét β-1,3-glucan được tinh chế từ thành tế bào nấm. β-glucan của nấm kích thích miễn dịch phổ biến nhất là β-(1,3)-glucan với nhiều mức độ phân nhánh β-(1,6)-glucan khác nhau.
Nguồn gốc
Beta-glucan là thành phần của thành tế bào của nấm men bia và bánh mì và vỏ cám của ngũ cốc, lúa mạch,… Các nguồn phổ biến của β-1,3-glucans được sử dụng trong thực nghiệm bao gồm nấm men (điển hình là S. cerevisiae ), nấm (Sclerotium glucanicum và các loại khác), vi khuẩn (curdlan từ Alcaligenes faecalis) và rong biển (laminarin từ Laminaria Digitata).
2. DƯỢC LỰC HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA BETA-GLUCAN
Hầu hết các beta-glucan được coi là carbohydrate không tiêu hóa được và được lên men ở các mức độ khác nhau bởi hệ vi khuẩn đường ruột. Do đó, người ta đã suy đoán rằng các đặc tính điều hòa miễn dịch của chúng có thể một phần là do phụ thuộc vào hệ vi sinh vật.
Tuy nhiên, trên thực tế, β-glucans có thể liên kết trực tiếp với các thụ thể cụ thể của các tế bào miễn dịch, cho thấy tác dụng điều hòa miễn dịch độc lập với vi sinh vật. Dược lực học và dược động học của β-glucans đã được nghiên cứu rõ hơn trên mô hình động vật.
Nghiên cứu sử dụng mô hình chuột đang bú để đánh giá sự hấp thụ và phân bố mô của β-glucan đánh dấu phóng xạ được sử dụng qua đường ruột, người ta thấy rằng phần lớn beta-glucan được phát hiện trong dạ dày và tá tràng 5 phút sau khi sử dụng.
Số lượng này giảm nhanh chóng trong 30 phút đầu tiên. Một lượng đáng kể beta-glucan đi vào ruột non ngay sau khi ăn. Quá trình vận chuyển của nó qua ruột non giảm dần theo thời gian với sự gia tăng đồng thời ở hồi tràng. Mặc dù nồng độ trong máu toàn thân thấp (dưới 0,5%), tác dụng điều hòa miễn dịch toàn thân đáng kể về mặt đáp ứng miễn dịch dịch thể và tế bào đã được chứng minh.
Dược động học sau khi tiêm tĩnh mạch 3 loại beta-glucan đặc trưng và có độ tinh khiết cao đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng carbohydrate được đánh dấu cộng hóa trị bằng chất huỳnh quang ở đầu cuối khử. Sự thay đổi về kích thước phân tử, tần số phân nhánh và cấu trúc dung dịch đã được chứng minh là có tác động đến thời gian bán thải, thể tích phân bố và độ thanh thải.
Nồng độ beta-glucan trong máu thấp sau khi uống không phản ánh đầy đủ về dược lực học của beta-glucan và không loại trừ tác dụng in vivo của nó. Cheung-VKN và cộng sự gắn beta-glucans với fluorescein để theo dõi quá trình hấp thu và xử lý qua đường miệng của chúng in vivo. Beta-glucan dùng đường uống được đại thực bào hấp thụ thông qua thụ thể Dectin-1 và sau đó được vận chuyển đến lá lách, hạch bạch huyết và tủy xương.
Trong tủy xương, các đại thực bào đã phân hủy β-1,3-glucan lớn thành các mảnh β-1,3-glucan hòa tan nhỏ hơn. Những mảnh vỡ này sau đó được đưa lên thông qua thụ thể bổ thể 3 (CR3) của các bạch cầu hạt ở rìa. Các bạch cầu hạt này với β-glucan-fluorescein gắn với CR3 đã được chứng minh là có khả năng tiêu diệt các tế bào khối u được opsonin hóa bổ thể bất hoạt 3b (iC3b) sau khi đến vị trí hoạt hóa bổ thể, như các tế bào khối u được phủ kháng thể đơn dòng.
Người ta cũng chứng minh rằng β-glucans hòa tan được tiêm tĩnh mạch có thể được chuyển trực tiếp đến CR3 trên bạch cầu hạt lưu thông. Hơn nữa, Rice PJ và cộng sự thấy rằng các beta-glucan hòa tan như laminarin và scleroglucan có thể được liên kết và nội hóa trực tiếp bởi các tế bào biểu mô ruột và tế bào mô lympho liên quan đến ruột (GALT). Không giống như đại thực bào, quá trình tiếp nhận beta-glucan hòa tan bởi các tế bào biểu mô ruột không phụ thuộc vào Dectin-1.
Tuy nhiên, Dectin-1 và TLR-2 chịu trách nhiệm cho sự hấp thu β- glucan hòa tan của các tế bào GALT. Một phát hiện quan trọng khác của nghiên cứu này là các beta-glucan được hấp thụ có thể làm tăng sức đề kháng của chuột đối với nguy cơ nhiễm khuẩn.
Tài liệu tham khảo
[1] B. Du, M. Meenu, H. Liu, và B. Xu, “A Concise Review on the Molecular Structure and Function Relationship of β-Glucan”, Int J Mol Sci, vol 20, số p.h 16, tr 4032, tháng 8 2019, doi: 10.3390/ijms20164032.
[2] H. S. Goodridge, A. J. Wolf, và D. M. Underhill, “β-glucan Recognition by the Innate Immune System”, Immunol Rev, vol 230, số p.h 1, tr 38–50, tháng 7 2009, doi: 10.1111/j.1600-065X.2009.00793.x.
[3] G. C.-F. Chan, W. K. Chan, và D. M.-Y. Sze, “The effects of β-glucan on human immune and cancer cells”, J Hematol Oncol, vol 2, tr 25, tháng 6 2009, doi: 10.1186/1756-8722-2-25.
Tìm hiểu bài viết liên quan: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
