Beta-Glucane

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Beta-Glucane (β-Glucane) sind eine Gruppe von hochmolekularen, linear verzweigten β-D-Glucose-Polysacchariden, welche in den Zellwänden von Getreide, Bakterien und Pilzen vorkommen. In Abhängigkeit von der Quelle weisen sie signifikant unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaften und vielfältige positive Effekte auf die Gesundheit auf.

In verschiedenen Studien wurden die potenziellen Auswirkungen von β-Glucanen auf die Gesundheit untersucht. Die Aufnahme von mindestens 3 Gramm Beta-Glucan pro Tag aus Hafer oder Gerste bewirkt eine Verringerung der gesättigten Fettsäuren im Blut und senkt damit das Risiko von Herzerkrankungen. Beta-Glucane aus Gerste vermindern den Anstieg des Blutzuckerspiegels nach den Mahlzeiten. Eine tägliche Aufnahme von 3 g Beta-Glucan aus Gerste reduziert nachweislich den Blutcholesterinspiegel.[1] Einige Studien lassen darauf schließen, dass Beta-Glucane aus Getreide auch immunmodulatorische Eigenschaften haben. Beta-Glucane, welche aus Hefepilzen oder Heilpilzen gewonnen wurden, wurden auf ihre Eigenschaften untersucht, das Immunsystem zu modulieren. Beta-Glucane finden als lösliche Ballaststoffe in verschiedenen medizinisch wirksamen Nahrungsergänzungsmitteln und in kosmetischen Produkten Anwendung, außerdem als Texturierungsmittel, können aber in Brauerei-Prozessen problematisch sein.

Vorkommen und Funktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

β-Glucane sind ein natürlicher Bestandteil der Zellwände von Bakterien, Pilzen, Hefen und Getreidesorten wie Hafer und Gerste. Die verschiedenen Arten von Beta-Glucanen sind durch unterschiedliche Molekülgerüste charakterisiert, außerdem durch verschiedene Verzweigungsgrade und unterschiedliches Molekulargewicht, wodurch seine Löslichkeit und physiologischen Eigenschaften bewirkt werden. Beta-Glucane aus Getreide bestehen aus β -1,3- und β -1,4-verknüpften D-Glucopyranose-Einheiten, Hefe-Beta-Glucane sind β -1,3- und β -1,6-glyosidisch verknüpft. Glycosidische Bindungen können nicht von den körpereigenen Enzymen aufgespalten werden, deshalb zählen Beta-Glucane zur Kategorie der Ballaststoffe. Die Beta-Glucane in Gerste sind zu 27 % in den Wänden der Aleuronzellen und zu 73 % in den Zellwänden des Endosperms vorhanden[2], während sich die Beta-Glucane des Hafers in der Subaleuronschicht konzentrieren.[3] Die Brotgetreide Weizen (0,8 %) und Roggen (2,3 %) enthalten nur geringe Mengen Beta-Glucan. Eine der häufigsten Quellen von Beta-1,3-D-Glucanen für Nahrungsergänzungsmittel wird aus der Zellwand der Backhefe, lat.-wiss. Saccharomyces cerevisiae, gewonnen. Die aus Backhefe gewonnenen β(1,3)D-Glucane sind oft unlöslich. Beta-1,3/1,4-Glucane werden auch aus Haferkleie sowie aus dem Korninneren von Gerste extrahiert. Von Beta-Glucan-Gersten dienen die Körner auch in Form von Gersten-Flocken und Gerstenmehl für Brote und Backwaren als Beta-Glucan-Lieferant. Andere Quellen sind einige Algen-Arten[4] und verschiedene Arten von Pilzen wie Reishi (Glänzender Lackporling (Ganoderma lucidum)), Ganoderma applanatum,[5] Shiitake, Chaga (Schiefer Schillerporling) und Maitake (Gemeiner Klapperschwamm).[6]

Beta-Glucan und Gesundheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beta-Glucane aus Getreide senken erhöhten Cholesterinspiegel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beta-Glucane aus Hafer und Gerste erzeugen eine Vielzahl von physiologischen Wirkungen, die sich positiv auf die Gesundheit auswirken. β-Glucane aus Gerste und Hafer wurden bei Probanden mit Hypercholesterinämie im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf die Senkung des Herzinfarkt-Risikos untersucht.[7] Beta-1,3/1,4-Glucan ist in der Lage, einen erhöhten Cholesterinspiegel zu senken und vermindert damit einen wichtigen Risikofaktor für Gefäßerkrankungen, wie Arteriosklerose, Bluthochdruck, Herzinfarkt und Schlaganfall.[8] Bereits die Aufnahme von 3 g Beta-Glucan aus Gerste am Tag senkt nachweislich den Cholesterinspiegel. Dies geschieht, indem die Beta-Glucane überschüssiges Cholesterin und Gallensäuren im Verdauungstrakt binden und aus dem Körper transportieren. Dadurch wird die Leber angeregt, neue Gallensäuren aus Cholesterin zu bilden und der LDL-Cholesterinspiegel im Blut sinkt. Auf diese Weise wird ein wesentlicher Risikofaktor für die koronare Herzerkrankung reduziert.[9]

Beta-Glucane aus Hafer und Gerste senken Blutzucker[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beta-Glucane aus Getreide können bei einer ausreichend hohen Konzentration in der Nahrung den Speisebrei im Magen-Darmtrakt gelartig binden.[10] Sie verzögern so den Abbau der Nährstoffe, insbesondere den Aufschluss von Kohlenhydraten zu Zucker und die Resorption ins Blut. Der Verzehr von Hafer- und Gerstenprodukten mit einem hohen Beta-Glucan-Gehalt führt so zu einem geringeren Anstieg des Blutzuckerspiegels nach den Mahlzeiten und einer verringerten Insulinausschüttung.[11] Das Risiko von Übergewicht und anderen ernährungsbedingten Erkrankungen, wie Typ 2-Diabetes, Herzinfarkt und Schlaganfall sinkt.[12]

Beta-Glucane aus Getreide verbessern als Präbiotika die Darmgesundheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als lösliche Ballaststoffe werden die Beta-Glucane vom Mikrobiom zu kurzkettigen Fettsäuren wie Acetat, Butyrat und Propionat fermentiert. Die hierdurch bedingte Senkung des pH-Wertes verhindert insbesondere die Fehlbesiedlung des Dickdarms durch krankmachende Keime.[13] Kurzkettige Fettsäuren sind wichtige Regulatoren für einen gesunden Stoffwechsel, Butyrat ist der wichtigste Energielieferant für die Darmschleimhautzellen und wirkt entzündungshemmend.[14]

Beta-Glucane aus Pilzen: Anti-Tumor-Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gießkannenschimmel
Elektronenmikroskopaufnahme des Sporenträgers von Aspergillus fumigatus

Elektronenmikroskopaufnahme des Sporenträgers von Aspergillus fumigatus

Systematik
Unterabteilung: Echte Schlauchpilze (Pezizomycotina)
Klasse: Eurotiomycetes
Unterklasse: Eurotiomycetidae
Ordnung: Eurotiales
Familie: Trichocomaceae
Gattung: Gießkannenschimmel
Wissenschaftlicher Name
Aspergillus
P. Micheli ex Link

β-D-Glucan ist ein Teil der Zellwand von gewissen medizinisch relevanten Pilzen, insbesondere der Pilzarten Gießkannenschimmel (Aspergillus) und Champignons (auch Agaricus). Die Bestimmung der Anwesenheit von β-D-Glucan im Blut wird auch als Methode zur Diagnose invasiver Pilzinfektionen bei Patienten vermarktet.[15][16][17] Falsch positive Ergebnisse können aufgrund von Pilz-Kontaminationen in Antibiotika wie Clavulansäure-Amoxicillin,[18] und Piperacillin/Tazobactam auftreten. Falsch positive Ergebnisse können auch durch Kontamination klinischer Proben mit den Bakterien Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa und Alcaligenes faecalis auftreten, welche auch (1→3)β-D-Glucan erzeugen.[19] Pilz-Beta-Glucane wurden als "Modifikatoren der biologischen Immunantwort" erkannt.[20] Beta-1,3-1,6-Glucane als wesentliche Bestandteile der Zellwände von Pilzen, einigen Pflanzen und Bakterien sind Strukturen, die von unserem Immunsystem als Quasi-Erreger erkannt werden. Ohne ein Krankheitserreger zu sein, lösen sie eine Immunaktivierung aus, rufen jedoch keine Krankheitssymptome hervor. Beta-Glucane werden über spezielle Rezeptoren (Dectin-1 u. a.) von Fresszellen erkannt und aufgenommen. Dadurch aktivieren die Fresszellen die Bildung von weiteren Zellen für die Immunabwehr, die dann im Blut- und Lymphsystem den Körper vor neuen Erregern schützen können.[21][22] Diese Regulation der Immunantwort bewirkt auch Anti-Tumor-Eigenschaften.[23][24][25] Mehrere Studien stellten Auswirkungen auf die epitheliale Zell-Zytokin-Erzeugung fest.[26][27]

Beta-Glucane aus Hefe: Senkung von Infektionen in der Chirurgie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine Reihe von klinischen Studien am Menschen bewertete in den 1990er Jahren die Auswirkungen von PGG-Glucan auf Infektionen bei chirurgischen Hochrisiko-Patienten. In diesen Studien reduzierte PGG-Glucan die Komplikationen deutlich.[28][29][30][31] Es wurde auch berichtet, dass oral verabreichtes Glucan aus Backhefe die Konzentrationen der IL-4- und IL-5-Zytokine verringerte, welche für die klinische Manifestation von allergischer Rhinitis verantwortlich sind, während jedoch die Konzentration von IL-12 erhöht wird.[32]

Anwendungen und Absorption[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cholesterinsenkende Wirkung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Getreide- und Pilz-Produkte wurden seit Jahrhunderten für medizinische und kosmetische Zwecke verwendet; jedoch wurde dabei die spezifische Rolle von Beta-Glucan bis zum 20. Jahrhundert nicht erforscht. Beta-Glucane wurde zum ersten Mal in Flechten entdeckt und kurz darauf in Gerste. Besonderes Interesse an Beta-Glucanen aus Hafer kam auf, als 1984 erstmals über deren cholesterinsenkende Wirkung berichtet wurde.[33][34]

Im Jahr 1997 bestätigte die FDA in den USA erstmals, dass die Aufnahme von mindestens 3 g Beta-Glucan pro Tag aus Hafer die gesättigten Fettsäuren im Blut verringert und das Risiko für Herzerkrankungen reduziert. Im Jahr 2006 bestätigte die FDA dies auch für Beta-Glucan aus Gerste, seit November 2012 erlaubt die EU-Kommission die cholesterinsenkende Aussage für Produkte aus Gerste mit einem hohen Beta-Glucan-Gehalt.[35]

Absorption von Beta-Glucan im Darmtrakt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Enterozyten erleichtern den Transport von Beta-1,3-Glucanen und ähnlicher Verbindungen durch die Darmzellwand in die Lymphe, wo sie beginnen, mit Makrophagen zu interagieren und die Immunfunktion zu aktivieren.[36] In Studien mit radioaktiven Markern konnte verifiziert werden, dass sowohl kleine als auch große Fragmente von Beta-Glucanen im Blut-Serum gefunden wurden, was zeigt, dass sie aus dem Darmtrakt absorbiert werden.[37] M-Zellen innerhalb der Peyer-Plaques transportieren die unlöslichen ganzen Beta-Glucan-Teilchen in das Darmassoziierte Immunsystem.[38]

Anwendungen bei Darmproblemen, entzündlichen Darmerkrankungen und Reizdarm[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beta-Glucane aus Getreide, Pilzen und Hefe erleichtern die Darm-Motilität und können zur Linderung von Darmproblemen, insbesondere Verstopfung, verwendet werden.[39][40] Unverdauliche Beta-Glucane, welche einen bemerkenswerten Anteil dieser Substanzen bilden, können auch die mukosale Immunität des Darmtraktes modulieren.[27]

Die Zufuhr ballaststoffreicher Nahrungsmittel trägt zur Prävention der Obstipation bei. Durch das hohe Quellvermögen der Beta-Glucane wird die Darmperistaltik angeregt und die Transitzeit der Nahrung verkürzt. Für Ballaststoffe aus dem Gerstenkorn zeigt sich der Effekt auch in der Erhöhung der Bakterienmasse, da Beta-Glucane aus Gerste den nützlichen Darmbakterien als Nährstoff dienen und die Vitalität der Darmflora erhöhen.[41] Auch bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa ist die Aufnahme von Beta-Glucan-Gersten sinnvoll, denn Butyrat, welches bei der Fermentation von Beta-Glucan entsteht, besitzt eine entzündungshemmende Wirkung. Zudem stabilisiert die Buttersäure die epitheliale Barrierefunktion des Darms. Die erhöhte Durchlässigkeit des Darms für Krankheitserreger, gelöste Stoffe und Wasser gilt als eine Ursache für die vermehrt auftretenden Diarrhoen bei entzündlichen Darmerkrankungen sowie beim Reizdarmsyndrom.[42][43][44]

Entzündungsreaktionen des eigenen Körpers stärken[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wenn der Körper von einem schädlichen Mikroorganismus (Pathogen) befallen wird und die akute Entzündungsantwort des Körpers unzureichend ist, um diese Bedrohung zu beseitigen, kann der Infektionserreger im Körper verweilen. Der Körper kann dann auf eine chronische Entzündungs-Antwort umschalten, welche schädlich ist und zu schweren Krankheiten führen kann. Deshalb kann z. B. schlechte Mundhygiene mit nachfolgender chronischer Zahnfleischentzündung mit Herzerkrankungen in kausalem Zusammenhang stehen. Und deshalb ist es auch wichtig, sicherzustellen, dass die akute Immunantwort auf externe Herausforderungen möglichst immer wirksam ist. Die effektivste (und natürlichste) Möglichkeit, die Immunität zu steigern, ist es, Beta-1,3-1,6-Glucane (aus Backhefe) einzunehmen. Dabei handelt es sich um eine Klasse von Polysacchariden, gewonnen aus Backhefe, von welchen nachgewiesen wurde, dass sie die Wirksamkeit von Makrophagen und Neutrophilen, welche die wichtigsten Abwehrmittel gegen Bakterien und Viren im Körper sind, erhöhen.[45]

Die Wirksamkeit der Beta-1,3-1,6-Glucane (nicht zu verwechseln mit den Beta-1,3-1,4-Glucanen aus anderen Getreidesorten) wurde erfolgreich zur Abwehr einer breiten Palette von Krankheitserregern getestet, von Escherichia coli bis Grippeviren und des tödlichen Milzbrand-Bazillus.[46] Die Beta-1,3-1,6-Glucane erwiesen sich dabei als sehr guter Schutz gegen alle diese Krankheitserreger. Als das kanadische Verteidigungsministerium nach einem Immunsystemverstärker suchte, der vor Milzbrand schützen sollte, wurden über 300 Wirkstoffe getestet. Die aus Backhefe extrahierten Beta-1,3-1,6-Glucane erreichten bei diesen Tests die höchste Punktezahl betreffend Schutz-Wirksamkeit.[45]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Amtsblatt der Europäischen Union, Verordnung (EU) Nr. 1048/2012 Der Kommission vom 8. November 2012 zur Zulassung einer gesundheitsbezogenen Angabe über Lebensmittel betreffend die Verringerung eines Krankheitsrisikos, Artikel 14 Absatz 1 Buchstabe a: gesundheitsbezogene Angabe über die Verringerung eines Krankheitsrisikos.
  2. Bhatty, R.S. (1986). Physiochemical and functional breadmaking properties of hull-les barley fractions. Cereal Chemistry. 63 (1): 31.
  3. Ternes, W. (1994). Naturwissenschaftliche Grundlagen der Lebensmittel-Zubereitung. Behrs Verlag. 2. Auflage.
  4. Teas, J (1983). The dietary intake of Laminarin, a brown seaweed, and breast cancer prevention. Nutrition and cancer. Lawrence Erlbaum Associates. 4 (3): 217–222. doi:10.1080/01635588209513760, PMID 6302638.
  5. Isolation and characterization of antitumor active β-d-glucans from the fruit bodies of Ganoderma applanatum. Carbohydrate Research. 115, 16 April 1983: 273–280. doi:10.1016/0008-6215(83)88159-2.
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  7. Keogh, GF; Cooper GJ; Mulvey TB; McArdle BH; Coles GD; Monro JA; Poppitt SD (October 2003). Randomized controlled crossover study of the effect of a highly beta-glucan-enriched barley on cardiovascular disease risk factors in mildly hypercholesterolemic men. The American Journal of Clinical Nutrition. United States: American Society of Clinical Nutrition. 78 (4): 711–718. PMID 14522728.
  8. Braaten JT, Wood PJ, Scott FW, Wolynetz MS, Lowe MK, Bradley-White P, Collins MW: Oat (-glucan reduces blood cholesterol concentration in hypercholesterolemic subjects. Eur J Clin Nutrition 1994; 48:465-474.
  9. Schulze-Lohmann P. (2012). Ballaststoffe. Grundlagen – präventives Potenzial – Empfehlungen für die Lebensmittelauswahl. Ernährungs Umschau. 7: 408–407.
  10. Anttila H., Sontag-Strohm T and Salovaara H. (2004). Viscosity of beta-glucan in oat products. Agricultural and Food Science. 13: 80-87.
  11. Amtsblatt der Europäischen Union, Verordnung (EU) Nr. 1048/2012 Der Kommission vom 8. November 2012 zur Zulassung einer gesundheitsbezogenen Angabe über Lebensmittel betreffend die Verringerung eines Krankheitsrisikos, Artikel 14 Absatz 1 Buchstabe a: gesundheitsbezogene Angabe über die Verringerung eines Krankheitsrisikos.
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  13. Kasper, H. (2000). Ernährungsmedizin und Diätetik. Kapitel 1. 76-85 (2.1.). Urban & Fischer Verlag. München/Jena.
  14. Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) e.V. (2013). Ballaststoffe neu betrachtet. DGEinfo. 08: 114-118.
  15. Obayashi T, Yoshida M, Mori T, et al. (1995). Plasma (13)-beta-D-glucan measurement in diagnosis of invasive deep mycosis and fungal febrile episodes. Lancet. 345 (8941): 17–20. doi:10.1016/S0140-6736(95)91152-9.
  16. Ostrosky-Zeichner L, Alexander BD, Kett DH, et al. (2005). Multicenter clinical evaluation of the (1→3)β-D-glucan assay as an aid to diagnosis of fungal infections in humans. Clin Infect Dis. 41 (5): 654–659. doi:10.1086/432470, PMID 16080087.
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  19. Mennink-Kersten MA, Ruegebrink D, Verweij PE (2008). Pseudomonas aeruginosa as a cause of 1,3-β-D-glucan assay reactivity. Clin Infect Dis. 46 (12): 1930–1931. doi:10.1086/588563, PMID 18540808.
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  25. Barsanti, Laura (17 January 2011). Chemistry, physico-chemistry and applications linked to biological activities of β-glucans.. Natural Product Reports.
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  43. Schulze-Lohmann P. (2012). Ballaststoffe. Grundlagen – präventives Potenzial – Empfehlungen für die Lebensmittelausweis. Ernährungs Umschau 7: 408 – 407.
  44. Schwiertz A. (2013). Morbus-Crohn: Die Rolle der Darmbakterien. UGB-Forum spezial Ernährungstherapie 40-42.
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  46. Kournlkakis B, Mandeville R, Brousseau P, Ostroff G. Anthrax protective effects of yeast beta 1,3 glucans. Med-GenMed. 2003 Mar 21 ;5(1):1.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]