بيتا جلوكان

تُشكل بيتا جلوكانات مجموعة من عديدات السكاريد بيتا - دي - جلوكوز ( الجلوكانات ) الموجودة طبيعيًا في جدران خلايا النباتات (بما في ذلك الحبوب ) والبكتيريا والطحالب والفطريات ، وتختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية اختلافًا كبيرًا تبعًا لمصدرها. عادةً ما تُشكل بيتا جلوكانات هيكلًا خطيًا يتكون من 1-3 روابط جليكوسيدية بيتا ، ولكنها تختلف فيما يتعلق بالكتلة الجزيئية، والذوبانية، واللزوجة، وبنية التفرع، وخصائص التجلط ، ولها أدوار فسيولوجية متعددة في هذه الكائنات الحية، وتُسبب تأثيرات فسيولوجية متنوعة في أي حيوان يستهلكها.

تُعدّ بيتا جلوكان صمغًا طبيعيًا ، وتُستخدم كعوامل مُحسّنة للقوام في العديد من المنتجات الغذائية والتجميلية ، وكمكملات للألياف القابلة للذوبان . عند تناولها بكميات لا تقل عن 3 غرامات يوميًا، تُخفّض بيتا جلوكان الموجودة في ألياف الشوفان مستويات الكوليسترول الضار (LDL) في الدم ، وبالتالي قد تُقلّل من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية . ^{[ 1 ]}

استُخدمت منتجات الحبوب والفطريات لقرون لأغراض طبية وتجميلية؛ إلا أن الدور المحدد لبيتا جلوكان لم يُستكشف إلا في القرن العشرين. اكتُشف بيتا جلوكان لأول مرة في الأشنات، وبعد ذلك بفترة وجيزة في الشعير. وقد ازداد الاهتمام ببيتا جلوكان الشوفان بعد الإبلاغ عن تأثيره في خفض الكوليسترول في نخالة الشوفان عام ١٩٨١. ^{[ ٢ ]}

في عام ١٩٩٧، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على ادعاء مفاده أن تناول ما لا يقل عن ٣ غرامات من بيتا جلوكان من الشوفان يوميًا يقلل من امتصاص الكوليسترول الغذائي ويخفض خطر الإصابة بأمراض القلب التاجية . وتم تعديل هذا الادعاء الصحي لاحقًا ليشمل مصادر بيتا جلوكان التالية: الشوفان الملفوف (دقيق الشوفان)، ونخالة الشوفان، ودقيق الشوفان الكامل، ومستخلص الشوفان (الجزء القابل للذوبان من نخالة الشوفان المحللة بواسطة إنزيم ألفا-أميليز أو دقيق الشوفان الكامل)، والشعير الكامل، وألياف بيتا من الشعير. ومن الأمثلة على الادعاءات المسموح بها على الملصقات: "قد تقلل الألياف القابلة للذوبان من الأطعمة مثل دقيق الشوفان، كجزء من نظام غذائي منخفض الدهون المشبعة والكوليسترول، من خطر الإصابة بأمراض القلب. وتوفر حصة من دقيق الشوفان ٠.٧٥ غرام من أصل ٣ غرامات من ألياف بيتا جلوكان القابلة للذوبان اللازمة يوميًا لتحقيق هذا التأثير." نص الادعاء موجود في السجل الفيدرالي 21 CFR 101.81 الادعاءات الصحية: "الألياف القابلة للذوبان من بعض الأطعمة وخطر الإصابة بأمراض القلب التاجية (CHD)". ^{[ 3 ]}

تترتب جزيئات الغلوكانات في حلقات سداسية من D- غلوكوز متصلة خطيًا عند مواقع كربونية مختلفة تبعًا للمركب، مع أن معظم جزيئات بيتا-غلوكان تحتوي على رابطة غليكوسيدية من النوع 1-3 في هيكلها الأساسي. وتحتوي عمومًا على 20-30 حلقة من D- غلوكوز. على الرغم من أن بيتا-غلوكان، من الناحية التقنية، عبارة عن سلاسل من عديدات سكاريد D- غلوكوز مرتبطة بروابط غليكوسيدية من النوع بيتا ، إلا أنه اصطلاحًا لا تُصنف جميع عديدات سكاريد بيتا- D- غلوكوز على أنها بيتا-غلوكان. ^{[ 4 ]} لا يُعتبر السليلوز تقليديًا من بيتا-غلوكان، لأنه غير قابل للذوبان ولا يُظهر نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية لبيتا-غلوكان الأخرى الموجودة في الحبوب أو الخميرة. ^{[ 5 ]}

تحتوي بعض جزيئات بيتا جلوكان على سلاسل جانبية متفرعة من الجلوكوز مرتبطة بمواقع أخرى على سلسلة الجلوكوز الرئيسية ، والتي تتفرع بدورها من هيكل بيتا جلوكان. إضافةً إلى ذلك، يمكن لهذه السلاسل الجانبية أن ترتبط بأنواع أخرى من الجزيئات، مثل البروتينات، كما هو الحال في عديد السكاريد-ك .

أكثر أشكال بيتا جلوكان شيوعًا هي تلك التي تتكون من وحدات D- جلوكوز بروابط β-1,3. تحتوي بيتا جلوكان الخميرة والفطريات على 1-6 فروع جانبية، بينما تحتوي بيتا جلوكان الحبوب على روابط β-1,3 وβ-1,4 في السلسلة الرئيسية، ولكن بدون تفرعات β-1,3. ^{[ 6 ]} تتكون جلوكان الأعشاب البحرية من سلسلة رئيسية تتكون أساسًا من β-1,3-جلوكان، ولكن مع وجود بعض β-1,6-جلوكان في السلسلة الرئيسية وكذلك في السلاسل الجانبية. ^{[ 6 ]}

تؤدي الغلوكانات دورًا هامًا في تخزين الكربون، لا سيما في الطحالب البحرية، ويُقدّر أنها تُساهم بنحو 25% من إنتاج الكربون العضوي عالميًا. ^{[ 7 ]} كما أنها تُعدّ من مكونات جدار الخلية، ويمكنها أن تُسهم في التواصل بين الفطريات والنباتات والحيوانات، وخاصةً في التفاعلات التكافلية أو المرضية. ^{[ 8 ]} وقد يلعب تواتر السلاسل الجانبية وموقعها وطولها دورًا في تعديل الاستجابة المناعية . وتُحدد الاختلافات في الوزن الجزيئي والشكل والبنية لغلوكانات بيتا الاختلافات في النشاط البيولوجي. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

بشكل عام، تتكون روابط β-1,3 بواسطة إنزيم 1,3-بيتا-غلوكان سينثاز ، بينما تتكون روابط β-1,4 بواسطة إنزيم سيلولوز سينثاز . أما عملية تكوين روابط β-1,6 فلا تزال غير مفهومة بشكل كامل: فعلى الرغم من تحديد الجينات المهمة في هذه العملية، إلا أن المعلومات المتوفرة حول وظيفة كل منها قليلة. ^{[ 11 ]}

بنية بيتا جلوكان حسب المصدر

المصدر (مثال)	العمود الفقري	التفرع	الذوبان في الماء
البكتيريا ( كوردلان )	β-1,3	لا أحد	غير قابل للذوبان [ 12 ]
الفطريات	β-1,3	تفرعات قصيرة من نوع β-1,6	غير قابل للذوبان [ 13 ]
خميرة	β-1,3	تفرعات طويلة من نوع β-1,6	غير قابل للذوبان [ 10 ]
حبوب ( غلوكان مختلط الارتباط )	β-1,3-1,4	لا أحد	قابل للذوبان [ 9 ]

تُنتج البكتيريا أنواعًا مختلفة من السكريات المرتبطة بروابط β-1,3. وتوجد السكريات الخطية المرتبطة بروابط β-1,3 ومشتقاتها ذات التفرعات المرتبطة بروابط β-1,2 عادةً في كبسولة البكتيريا . أما السكريات الحلقية المرتبطة بروابط β-1,3-1,6 فتوجد في الغالب في الفراغ المحيط بالخلية، حيث تؤدي دورًا في التكيف الأسموزي. وتوجد هذه السكريات بكثرة في بكتيريا التربة والبكتيريا الممرضة. ^{[ 14 ]}

يُعد جدار خلية خميرة الخباز ( Saccharomyces cerevisiae ) أحد أكثر مصادر بيتا جلوكان شيوعًا للاستخدام في المكملات الغذائية . يحتوي بيتا جلوكان الموجود في جدران خلايا هذه الخميرة على سلسلة أساسية من بيتا-1،3 جلوكوز مع تفرعات طويلة من بيتا-1،6 جلوكوز. ^{[ 15 ]} تشمل المصادر الأخرى الأعشاب البحرية ، ^{[ 16 ]} وأنواعًا مختلفة من الفطر، مثل فطر لينجزي ، وشيتاكي ، وتشاجا ، ومايتاكي ، والتي تخضع لأبحاث أولية لدراسة تأثيراتها المناعية المحتملة . ^{[ 17 ]}

ألياف قابلة للتخمر

في النظام الغذائي، تُعدّ بيتا جلوكان مصدرًا للألياف القابلة للذوبان والتخمر - والتي تُسمى أيضًا بالألياف البريبايوتيكية - والتي تُوفّر بيئةً مناسبةً للميكروبات في الأمعاء الغليظة ، مما يزيد من حجم البراز ويُنتج أحماضًا دهنية قصيرة السلسلة كمنتجات ثانوية ذات أنشطة فسيولوجية واسعة النطاق. ^{[ 18 ]} يؤثر هذا التخمر على التعبير عن العديد من الجينات في الأمعاء الغليظة، ^{[ 19 ]} مما يؤثر بدوره على وظائف الجهاز الهضمي واستقلاب الكوليسترول والجلوكوز، بالإضافة إلى الجهاز المناعي ووظائف أخرى في الجسم. ^{[ 18 ] [ 20 ]}

تُسهّل الخلايا المعوية نقل بيتا (1،3) غلوكان والمركبات المشابهة عبر جدار الخلية المعوية إلى اللمف، حيث تبدأ بالتفاعل مع البلاعم لتنشيط وظائف الجهاز المناعي. ^{[ 22 ]} وقد أكدت الدراسات التي استخدمت الوسم الإشعاعي وجود شظايا صغيرة وكبيرة من بيتا غلوكان في مصل الدم، مما يشير إلى امتصاصها من الأمعاء. ^{[ 23 ]} تقوم خلايا M الموجودة في بقع باير بنقل جزيئات الغلوكان الكاملة غير القابلة للذوبان إلى النسيج اللمفاوي المرتبط بالأمعاء . ^{[ 24 ]}

يُسوَّق اختبارٌ للكشف عن وجود (1,3)-β- D- غلوكان في الدم كوسيلةٍ لتحديد العدوى الفطرية الغازية أو المنتشرة. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} يُمكن لهذا الاختبار المساعدة في الكشف عن فطر الرشاشيات (Aspergillus ) وفطر المبيضات (Candida ) وفطر المتكيسة الرئوية الجيروفيسية (Pneumocystis jirovecii) . ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} لا يُمكن استخدام هذا الاختبار للكشف عن فطر العفن المخاطي (Mucor) أو فطر الرايزوبوس (Rhizopus) ، وهما الفطران المسؤولان عن داء العفن المخاطي ، لأنهما لا يُنتجان (1,3)-β- D- غلوكان. ^{[ 31 ]}

ينبغي تفسير هذا الاختبار في سياق سريري أوسع، إذ لا تُعدّ النتيجة الإيجابية تشخيصًا، ولا تنفي النتيجة السلبية وجود عدوى. قد تحدث نتائج إيجابية خاطئة بسبب تلوث المضادات الحيوية المشتقة من الفطريات بالفطريات، مثل مشتقات البنسلين أموكسيسيلين-كلافولانات وبيبيراسيلين /تازوباكتام . ^{[ 32 ]} كما قد تحدث نتائج إيجابية خاطئة في حال وجود بكتيريا المكورات الرئوية ، والزائفة الزنجارية ، والأغروبكتيريوم (تجرثم الدم أو تلوث العينة ) ، ^{[ أ ]} التي تُنتج أيضًا (1→3)β- D- غلوكان. ^{[ 33 ]}

• البريبايوتيك (التغذية)
• النشا المقاوم
• سكريات قليلة الزيلو
• زيموسان

• بيتا جلوكان في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب