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Beta-glucano

La celulosa es un ejemplo de un (1→4)-β- D -glucano compuesto de unidades de glucosa .

Los beta-glucanos , β-glucanos, comprenden un grupo de polisacáridos de β- D -glucosa ( glucanos ) que se encuentran de forma natural en las paredes celulares de los cereales , las bacterias y los hongos , con propiedades fisicoquímicas significativamente diferentes según la fuente. Por lo general, los β-glucanos forman una cadena principal lineal con 1-3 enlaces β-glicosídicos , pero varían con respecto a la masa molecular, la solubilidad, la viscosidad, la estructura de ramificación y las propiedades de gelificación, lo que provoca diversos efectos fisiológicos en los animales.

En niveles de ingesta dietética de al menos 3 g por día, el β-glucano de fibra de avena disminuye los niveles sanguíneos de colesterol LDL y, por lo tanto, puede reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares . [1] Los β-glucanos son gomas naturales y se utilizan como agentes texturizantes en diversos productos nutracéuticos y cosméticos , y como suplementos de fibra soluble .

Historia

Los productos a base de cereales y hongos se han utilizado durante siglos con fines medicinales y cosméticos; sin embargo, el papel específico del β-glucano no se exploró hasta el siglo XX. Los β-glucanos se descubrieron por primera vez en los líquenes y, poco después, en la cebada. El interés particular por el β-glucano de la avena surgió después de que en 1981 se informara de un efecto reductor del colesterol del salvado de avena. [2]

En 1997, la FDA aprobó una afirmación de que la ingesta de al menos 3,0 g de β-glucano de avena por día disminuía la absorción de colesterol dietético y reducía el riesgo de enfermedad cardíaca coronaria . La afirmación de salud aprobada fue modificada posteriormente para incluir estas fuentes de β-glucano: avena arrollada (avena), salvado de avena, harina de avena integral, oatrim (la fracción soluble del salvado de avena hidrolizado con alfa-amilasa o harina de avena integral), cebada integral y fibra beta de cebada. Un ejemplo de una afirmación de etiqueta permitida: "La fibra soluble de alimentos como la avena, como parte de una dieta baja en grasas saturadas y colesterol, puede reducir el riesgo de enfermedad cardíaca. Una porción de avena proporciona 0,75 gramos de los 3,0 g de fibra soluble de β-glucano necesarios por día para tener este efecto". El lenguaje de la afirmación se encuentra en el Registro Federal 21 CFR 101.81 Declaraciones de propiedades saludables: "Fibra soluble de ciertos alimentos y riesgo de enfermedad cardíaca coronaria (ECC)". [3]

Estructura

Los glucanos están dispuestos en anillos de D -glucosa de seis lados conectados linealmente en distintas posiciones de carbono según la fuente, aunque lo más común es que los β-glucanos incluyan un enlace glucosídico de 1 a 3 en su estructura principal. Aunque técnicamente los β-glucanos son cadenas de polisacáridos de D -glucosa unidos por enlaces glucosídicos de tipo β , por convención no todos los polisacáridos de β- D -glucosa se clasifican como β-glucanos. [4] La celulosa no se considera convencionalmente un β-glucano, ya que es insoluble y no exhibe las mismas propiedades fisicoquímicas que otros β-glucanos de cereales o levaduras. [5]

Molécula de glucosa, que muestra la notación de numeración de carbono y la orientación β.

Algunas moléculas de β-glucano tienen cadenas laterales de glucosa ramificadas unidas a otras posiciones de la cadena principal de D -glucosa, que se ramifican a partir de la estructura principal del β-glucano. Además, estas cadenas laterales pueden estar unidas a otros tipos de moléculas, como las proteínas, como en el caso del polisacárido-K .

Las formas más comunes de β-glucanos son aquellas que comprenden unidades de D -glucosa con enlaces β-1,3. Los β-glucanos de levaduras y hongos contienen entre 1 y 6 ramificaciones laterales, mientras que los β-glucanos de cereales contienen enlaces de cadena principal β-1,3 y β-1,4, pero ninguna ramificación β-1,3. [6] Las algas marinas constan de una cadena principal que es principalmente β-1,3-glucano, pero con algo de β-1,6-glucano en la cadena principal así como en las cadenas laterales. [6]

La frecuencia, la ubicación y la longitud de las cadenas laterales pueden desempeñar un papel en la inmunomodulación. Las diferencias en el peso molecular, la forma y la estructura de los β-glucanos determinan las diferencias en la actividad biológica. [7] [8]

En general, los enlaces β-1,3 son creados por la 1,3-beta-glucano sintasa y los enlaces β-1,4 son creados por la celulosa sintasa . El proceso que conduce a los enlaces β-1,6 es poco conocido: aunque se han identificado genes importantes en el proceso, no se sabe mucho sobre lo que hace cada uno de ellos. [9]

Tipos de β-glucano

Los β-glucanos forman un componente natural de las paredes celulares de bacterias, hongos, levaduras y cereales como la avena y la cebada. Cada tipo de beta-glucano comprende una estructura molecular, un nivel de ramificación y un peso molecular diferentes que afectan su solubilidad e impacto fisiológico. Una de las fuentes más comunes de β(1,3)D-glucano para uso como suplemento se deriva de la pared celular de la levadura de panadería ( Saccharomyces cerevisiae ). Los β-glucanos que se encuentran en las paredes celulares de la levadura contienen una estructura de glucosa 1,3 con ramificaciones alargadas de glucosa 1,6. [12] Otras fuentes incluyen algas marinas , [13] y varios hongos, como lingzhi , shiitake , chaga y maitake , que se encuentran bajo investigación preliminar por sus posibles efectos inmunológicos . [14]

Fibra fermentable

En la dieta, los β-glucanos son una fuente de fibra soluble fermentable , también llamada fibra prebiótica , que proporciona un sustrato para la microbiota dentro del intestino grueso , aumentando el volumen fecal y produciendo ácidos grasos de cadena corta como subproductos con actividades fisiológicas de amplio alcance. [15] Esta fermentación afecta la expresión de muchos genes dentro del intestino grueso, [16] lo que afecta aún más la función digestiva y el metabolismo del colesterol y la glucosa, así como el sistema inmunológico y otras funciones sistémicas. [15] [17]

La avena es una fuente alimenticia común de β-glucanos.

Cereal

Se han estudiado los efectos de los β-glucanos de cereales de avena, cebada, trigo y centeno sobre los niveles de colesterol en personas con niveles normales de colesterol y en aquellas con hipercolesterolemia . [1] La ingesta diaria de β-glucano de avena en cantidades de al menos 3 gramos reduce los niveles de colesterol total y de lipoproteínas de baja densidad entre un 5 y un 10 % en personas con niveles normales o elevados de colesterol en sangre. [18]

La avena y la cebada difieren en la proporción de enlaces 1-4 de trímeros y tetrámeros. La cebada tiene más enlaces 1-4 con un grado de polimerización superior a 4. Sin embargo, la mayoría de los bloques de cebada siguen siendo trímeros y tetrámeros. En la avena, el β-glucano se encuentra principalmente en el endospermo del grano de avena, especialmente en las capas externas de ese endospermo. [7]

Absorción de β-glucano

Los enterocitos facilitan el transporte de β(1,3)-glucanos y compuestos similares a través de la pared celular intestinal hacia la linfa, donde comienzan a interactuar con los macrófagos para activar la función inmune. [19] Estudios radiomarcados han verificado que se encuentran fragmentos pequeños y grandes de β-glucanos en el suero, lo que indica que se absorben desde el tracto intestinal. [20] Las células M dentro de las placas de Peyer transportan físicamente las partículas de glucano enteras insolubles al tejido linfoide asociado al intestino . [21]

(1,3)-β-D-Aplicación médica del glucano

Un ensayo para detectar la presencia de (1,3)-β- D -glucano en sangre se comercializa como un medio para identificar infecciones fúngicas invasivas o diseminadas. [22] [23] [24] Sin embargo, esta prueba debe interpretarse dentro del contexto clínico más amplio, ya que una prueba positiva no arroja un diagnóstico y una prueba negativa no descarta la infección. Pueden ocurrir falsos positivos debido a contaminantes fúngicos en los antibióticos amoxicilina-clavulanato , [25] y piperacilina/tazobactam . También pueden ocurrir falsos positivos con la contaminación de muestras clínicas con las bacterias Streptococcus pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa y Alcaligenes faecalis , que también producen (1→3)β- D -glucano. [26] Esta prueba puede ayudar en la detección de Aspergillus , Candida y Pneumocystis jirovecii . [27] [28] [29] Esta prueba no se puede utilizar para detectar Mucor o Rhizopus , los hongos responsables de la mucormicosis , ya que no producen (1,3)-beta- D -glucano. [30]

Véase también

Referencias

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