激活免疫系統(tǒng)、增強(qiáng)抗病力... 「β-葡聚糖」是如何做到的？

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最近看高曉松的新節(jié)目“探世界”，這期他來(lái)加州采訪一位大廚朋友，就聊到多吃菇類(lèi)可以增強(qiáng)免疫力。

哈哈，有意思。為啥菇類(lèi)可以增強(qiáng)免疫力？這其中的主角便是「β-葡聚糖」。

今天我們就來(lái)聊聊「β-葡聚糖」增強(qiáng)免疫力的原理吧！

β-葡聚糖屬于碳水化合物。話說(shuō)兩年前我寫(xiě)過(guò)幾篇關(guān)于碳水化合物的基礎(chǔ)知識(shí)，廢了不少腦細(xì)胞。在傳統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中，碳水化合物無(wú)疑是幾大營(yíng)養(yǎng)素中最主要的能量來(lái)源；而如今它的身份又升級(jí)了 --- 隨著現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)對(duì)腸道健康越來(lái)越多的了解，我們對(duì)碳水化合物的理解除了傳統(tǒng)的“燃料”之外，還有了越來(lái)越多的「功能性認(rèn)識(shí)」。這個(gè)大家族里面的諸多成員，也開(kāi)始在動(dòng)物養(yǎng)殖、尤其是無(wú)抗養(yǎng)殖中發(fā)揮重要作用。

植物性碳水化合物的分類(lèi)

來(lái)，開(kāi)始了！Beta-葡聚糖 (β-glucans)是什么？名字叫葡聚糖，顧名思義就是「葡萄糖聚合起來(lái)的多糖」。

淀粉和糖原也是葡萄糖聚合起來(lái)的多糖啊，有什么不一樣呢？其實(shí)他們本是同根生，都屬于「葡聚糖」(glucan)，只不過(guò)，根據(jù)葡萄糖的「差向異構(gòu)」 （就是同樣的原子有不同的立體結(jié)構(gòu)），淀粉和糖原是由 alpha-葡萄糖組合而成，所以屬于α-葡聚糖；而β-葡聚糖由beta-葡萄糖組合而成，所以就是β嘛。

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所以β-葡聚糖不是淀粉，而屬于「非淀粉多糖」(non-starch polysaccharides)， 也屬于可溶性纖維的范圍。

就像淀粉有直鏈有支鏈， β-葡聚糖也是一個(gè)統(tǒng)稱 --- 根據(jù)其來(lái)源的不同，它的結(jié)構(gòu)有所差異，主要表現(xiàn)在糖苷鍵和是否有支鏈上。我們比較熟知的 β-葡聚糖主要來(lái)源有這些：

β-葡聚糖的主要來(lái)源

β-葡聚糖作為可溶性纖維，纖維能干的它都能干，關(guān)于這點(diǎn)我之前的文章里有具體寫(xiě)過(guò)，就不再展開(kāi)了。但它在免疫調(diào)控上有其特別之處，能夠激活免疫系統(tǒng)，從而提高機(jī)體免疫力。

這是為什么呢？

這其中的奧妙，就在于β-葡聚糖也存在于某些「致病性細(xì)菌和真菌」的細(xì)胞壁中；并且，人和單胃動(dòng)物自身并沒(méi)有能夠消化β-葡聚糖的酶（β-glucanase），所以對(duì)于機(jī)體來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)外來(lái)人員，而且還可能代表著敵人呢。

我們知道，免疫系統(tǒng)的唯一任務(wù)就是保護(hù)身體免受“外來(lái)敵人“（病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)等等等等，統(tǒng)稱病原體，pathogens）的傷害嘛，腸道屏障啊皮膚啊等就是第一層防線。那如果有敵人真的闖過(guò)層層屏障進(jìn)來(lái)了，免疫系統(tǒng)就得集中火力消滅它。

而動(dòng)物腸道中有一個(gè)特殊的細(xì)胞，叫做M細(xì)胞，它的任務(wù)就是專門(mén)把腸腔中它覺(jué)得不好的東西，管它三七二十一，都“轉(zhuǎn)交”給腸道的「淋巴集結(jié)」(peyer’s patches, 就是免疫細(xì)胞開(kāi)集會(huì)的地方)來(lái)處理。

β-glucan在動(dòng)物腸道中不能被消化吸收，它在腸腔中穿過(guò)時(shí)，一旦被M細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了，就會(huì)被上交。這時(shí)候，首先激活的便是機(jī)體的「非特異性免疫功能」。

腸道中的M細(xì)胞和淋巴集結(jié)

說(shuō)他們“非特異”，顧名思義，就是他們不會(huì)識(shí)別特定的某種細(xì)菌或病毒，它們也記不住之前發(fā)生的事情（沒(méi)有免疫記憶），而是會(huì)自動(dòng)對(duì)所有它們認(rèn)為是病原體的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。

那么，β-葡聚糖一進(jìn)來(lái)，非特異性免疫系統(tǒng)一看 --- 嘿，這家伙不是咱家的，估計(jì)不是個(gè)好人，讓我來(lái)處理吧！于是就派吞噬細(xì)胞 (phagocytes)上場(chǎng)了。

「吞噬細(xì)胞」是非特異性免疫的重要玩家，有幾個(gè)主要的成員--- 中性細(xì)胞， 巨噬細(xì)胞，樹(shù)狀細(xì)胞。它們的共同任務(wù)，就是吞噬 --- 吃掉病原體！把病原體吞進(jìn)自己肚子里。緊接著，細(xì)胞自身的溶菌酶等工具就會(huì)開(kāi)工，將其處理成一個(gè)個(gè)小分子，這可以想象成一個(gè)微觀的消化過(guò)程。

巨噬細(xì)胞的吞噬過(guò)程

然后！神奇的地方來(lái)了。吞噬細(xì)胞很聰明，它知道自己記性不好，下次同樣的敵人又來(lái)也記不住，那咋辦？趕緊通報(bào)記性好的同事??！于是它把這些消化產(chǎn)物分子，通過(guò)一個(gè)叫做「MHC II 」的蛋白質(zhì)運(yùn)送到自己的細(xì)胞膜上，等于向外發(fā)出了信號(hào) --- “ 看，敵人長(zhǎng)這樣！“。這便是為什么吞噬細(xì)胞也叫做「專業(yè)抗原遞呈細(xì)胞」(professional antigen presenting cells， 專業(yè)的，就靠這本事養(yǎng)家糊口呢)。

巨噬細(xì)胞吞噬 + 遞呈抗原的過(guò)程

這時(shí)候，T淋巴細(xì)胞中的輔助細(xì)胞(Helper T Cell)就上場(chǎng)了，它的細(xì)胞膜上有相應(yīng)的受體，接收到吞噬細(xì)胞的信號(hào)，于是被激活，開(kāi)始大量復(fù)制自己，分化成效應(yīng)細(xì)胞。而T效應(yīng)細(xì)胞就像一個(gè)警報(bào)器， 開(kāi)始釋放「細(xì)胞因子」(cytokines), 說(shuō)白了就是到處去給別的免疫細(xì)胞送信 （“新敵人，新敵人，大家走過(guò)路過(guò)不要錯(cuò)過(guò)哇 ”）。

而B(niǎo)淋巴細(xì)胞聽(tīng)了細(xì)胞因子的話，再自己確認(rèn)好機(jī)體里確實(shí)有這么一個(gè)敵人（通過(guò)細(xì)胞膜抗體結(jié)合抗原；這是一個(gè)雙重的保護(hù)機(jī)制），于是也被激活，加緊干活，分化出漿細(xì)胞 (plasma cells) 來(lái)產(chǎn)生大量抗體，對(duì)抗敵人。一個(gè)B細(xì)胞每秒鐘能生產(chǎn)2000多個(gè)抗體，非常高效～

抗體“抓住”病原體的過(guò)程是有特異性的

同時(shí)，T細(xì)胞和B細(xì)胞在激活之后，也會(huì)分化出一部分「記憶細(xì)胞」，保證下次同樣的敵人來(lái)了，自己還能認(rèn)得出。所以一旦當(dāng)含有相同抗原的致病細(xì)菌一進(jìn)來(lái)，免疫系統(tǒng)認(rèn)得它，就會(huì)更迅速、更有針對(duì)性地反應(yīng)。

T細(xì)胞和B細(xì)胞這部分工作我們也稱為「獲得性免疫」，或者「特異性免疫」，就是因?yàn)樗鼈兛康氖?“見(jiàn)過(guò)了、記住了、打吧！” 的學(xué)習(xí)過(guò)程而獲得的。

先天性免疫（非特異性） vs. 獲得性免疫（特異性）

多說(shuō)一句，我們常說(shuō)的“免疫系統(tǒng)被激活”的意思，就是免疫細(xì)胞開(kāi)始大量復(fù)制分化，并發(fā)揮自己的功能 ---該報(bào)信的報(bào)信，該產(chǎn)抗體的產(chǎn)抗體，該長(zhǎng)記性的長(zhǎng)記性的這么一個(gè)過(guò)程～

所以，我們說(shuō)β-葡聚糖可以激活全身免疫反應(yīng)，就是這樣一個(gè)原理。免疫系統(tǒng)一活躍、應(yīng)答得快了，那么在面臨真的感染時(shí)，便可以更有效地來(lái)抵御了。

小鼠的巨噬細(xì)胞和樹(shù)狀細(xì)胞對(duì)「裸藻β-葡聚糖」的吞噬作用?？梢钥吹剑?吃得不少呀 （圖中紅色是細(xì)胞膜，綠色是β-葡聚糖，藍(lán)色是細(xì)胞核）（引自Bindu, 2017）

那么自然而然地，在畜禽動(dòng)物中，使用β-葡聚糖可以帶來(lái)的幫助就可以表現(xiàn)為：

1). 激活機(jī)體的免疫系統(tǒng) (主要激活非特異性免疫，間接激活特異性免疫)

2). 增強(qiáng)疫苗功效（通過(guò)激活B淋巴細(xì)胞活性，從而增強(qiáng)機(jī)體在疫苗接種后的抗體產(chǎn)生能力）

3). 減輕疾病易感度 (尤其在幼齡動(dòng)物中, 比如減少小雞被沙門(mén)氏菌感染的幾率）

4). 提高生長(zhǎng)性能 （疾病易感度減少后，耗費(fèi)在免疫反應(yīng)上的能量和營(yíng)養(yǎng)就可能相對(duì)減少，因此用在生長(zhǎng)和沉積上的自然就多了）。

因此，β-葡聚糖作為替抗的工具之一，有著非常不錯(cuò)的潛力。

要注意的是，并不是所有的β-葡聚糖效果都一樣，我們之前講到，不同來(lái)源的β-葡聚糖在結(jié)構(gòu)上有所差異，那么其被吞噬細(xì)胞識(shí)別的程度也不一樣。一般來(lái)講，谷物中的β-葡聚糖對(duì)激活免疫反應(yīng)的能力較弱，所以在畜禽動(dòng)物中，其有害性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于益處（主要是因其N(xiāo)SP的本質(zhì) --- 戳[color=var(--weui-LINK)]這里復(fù)習(xí)）。而普遍認(rèn)為酵母和真菌來(lái)源的β-葡聚糖對(duì)激活免疫反應(yīng)的能力較強(qiáng)。事實(shí)上，最早發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖有抗病能力，就是從酵母細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)的；酵母類(lèi)的添加劑在行業(yè)中也已經(jīng)較為常見(jiàn)。而蘑菇屬于真菌類(lèi)，這便就是文章開(kāi)頭，大廚說(shuō)菇類(lèi)可以增強(qiáng)免疫力的原理了。

最近幾年，藻類(lèi)來(lái)源的β-葡聚糖也逐漸開(kāi)始受到關(guān)注。因?yàn)樵孱?lèi)來(lái)源的β-葡聚糖的結(jié)構(gòu)和細(xì)菌來(lái)源的非常之像，都是「線性的beta-1,3葡聚糖」，因此被機(jī)體識(shí)別的能力很高。在諸多的體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)中也被驗(yàn)證它對(duì)動(dòng)物免疫能力、生長(zhǎng)性能的改善作用。

在仔豬上，加州大學(xué)戴維斯分校最近的一項(xiàng)研究就發(fā)現(xiàn)，在仔豬飼料中添加裸藻β-葡聚糖后，在面臨大腸桿菌攻毒的時(shí)候，T細(xì)胞激活增加，炎癥反應(yīng)減少，并且腹瀉減少，因此小豬們從感染中恢復(fù)就更快了。（這項(xiàng)研究的老板，Yanhong教授，還是我在讀碩士時(shí)同系的大牛師姐哇）

不同來(lái)源葡聚糖的結(jié)構(gòu)不同 (Volman et al., 2008). (Bacterial = 細(xì)菌；Fungal = 真菌；Yeast = 酵母；Cereal = 谷物）

來(lái)源：曦曦博士   
原創(chuàng)：曦曦博士