Inscripciones abiertas: VI Congreso

 


TELF: +34 822 173 227

Los β-Glucanos de los hongos medicinales

Los β-glucanos son polímeros de glucosa unidos por enlaces β-glucosídicos que se encuentran naturalmente en algunos cereales como la avena y la cebada, en las levaduras y los hongos. Dra. Stefania Cazzavillan

Los β-glucanos de los cereales son polímeros de glucosa unidos por enlaces β (1 → 3), β (1 → 4) glicosídicos y son lineales, mientras que los β-glucanos de levaduras y los hongos se caracterizan por enlaces glicosídicos β (1 → 3) y β (1 → 6). Los β glucanos de levaduras y hongos son mucho más efectivos y activos, debido a la presencia de enlaces β (1 → 6) que determinan la formación de ramificaciones a partir de la cadena lineal formada por enlaces β (1 → 3), y que forman una estructura mucho más compleja.

Los β-glucanos contenidos en hongos y levaduras se consideran una clase significativa de moléculas biológicamente activas, y constituyen casi la mitad de la masa celular. Se consideran importantes moduladores del sistema inmunológico y beneficiosos para la salud, tanto es así, que también se denominan Modificadores de Respuesta Biológica (BRM - biological response modifiers) y, en particular, los obtenidos a partir de hongos medicinales que se han utilizado durante miles de años en la Medicina Tradicional China y oriental.

Algunos β-glucanos naturales se han extraído, e incluso se han utilizado como fármacos en oriente. Estos incluyen el Polisacárido Péptido japonés (PSP) y el Krestin chino (PSK) obtenido del Trametes versicolor o Coriolus versicolor (Cola de Pavo) utilizado en inyectable para apoyar la cirugía, la quimioterapia y radioterapia en pacientes con cáncer, también el Lentinan del Lentinus edodes (Shiitake) que se inyectó directamente por vía intrapleural e intraperitoneal con importantes resultados y el Schizophyllan obtenido de Schizophyllum commune también utilizado en inyectable.

La estructura terciaria de la macromolécula depende de su origen, de la distinta distribución y la longitud de las cadenas laterales, así como del tipo de extracción realizada. Las ramas pueden crear estructuras terciarias complejas debido a la formación de enlaces de hidrógeno entre cadenas (1).

Parámetros como la estructura primaria, la solubilidad, el grado de ramificación, peso molecular, carga y su conformación asumidos en un medio acuoso influyen la actividad biológica de los β-glucanos (2).

Los β-glucanos pueden adoptar 3 conformaciones diferentes en un ambiente acuoso: una triple hélice, una sola hélice o una "espiral aleatoria" que es una estructura envuelta de forma aleatoria.

Los β-glucanos de los hongos medicinales tienen estructuras con una alta diversidad estructural en comparación con las levaduras y son inmunológicamente superiores; se caracterizan por un esqueleto de base Beta 1;3 y de cadenas laterales unidas con enlaces Beta 1;6. La característica estructural que los hace tan poderosos en comparación con los de los cereales y las levaduras, es la creación de una conformación de triple hélice determinada por los enlaces de hidrógeno que se establecen entre la cadena central y las ramificaciones.

β-glucanos

Captura de pantalla 2021 03 18 a las 11.23.28
Figura: izquierda, estructura ramificada de los β-glucanos β (1 → 3), β (1 → 6) que permite que la molécula adopte una configuración de triple hélice (derecha)

Las acciones descritas de los β-glucanos son numerosas, desde la potenciación inmunitaria hasta la acción hipoclorémica, hipoglucemiante, antioxidante y prebiótica.

Absorción y mecanismos de acción de los β-glucanos

El mecanismo de acción de los β-glucanos está relacionado con el hecho de que se reconocen como moléculas no propias y, por lo tanto, el sistema inmunológico "reacciona" en su presencia.

Su acción depende de un enlace "receptor". En otras palabras, para ejercer su efecto, se unen a receptores particulares que están presentes en la membrana celular de las células del sistema inmunológico, predominantemente macrófagos y células presentadoras de antígeno (APC). Entre los diferentes receptores, el primero identificado por investigadores de la Universidad de Louisville es el receptor del complemento CR3 (3). Otro receptor importante identificado es el Dectin-1, ubicado en la superficie de los macrófagos, que media la activación de la fagocitosis inducida por β-glucanos, una respuesta coordinada en paralelo por el receptor tipo Toll 2 (TLR-2). La coactivación de Dectin-1 y TLR-2 potencia el efecto fagocítico de los macrófagos (4,5).

La unión de los β-glucanos con el receptor Dectin-1 también parece activar la respuesta antifúngica (6-8) y hacia las micobacterias (9).

También se han descrito los receptores presentes en las células Natural Killer (NK) y en los granulocitos que contribuyen a la activación inmunitaria inducida por los β-glucanos (10,11).

La diversidad en la estructura de los β-glucanos determina un nivel diferente de afinidad hacia los receptores. Es por eso, por lo que los diferentes hongos medicinales utilizados para la salud no son todos igualmente potentes. Algunos hongos tienen β-glucanos más potentes que otros o concentraciones más altas de β-glucanos estructuralmente diferentes. Esto puede mediar respuestas marcadamente diferentes del sistema inmunológico.

La absorción de los β-glucanos se produce en el Íleon, por pinocitosis, por las células M localizadas en la luz intestinal. Estas células transportan β-glucanos al tejido linfoide subyacente (12), donde interactúan con los macrófagos y las células dendríticas y activan la respuesta inmunitaria. La Dectin-1 en la superficie de estas células realiza dos funciones principales: internalización de β-glucanos y activación de la cascada de señales intracelulares ligada a la modulación de la expresión génica.

El resultado es una activación del sistema inmune no específico que regula la respuesta inmune específica en consecuencia.

Se ha demostrado que la conformación de triple hélice de los β-glucanos es importante ya que ejerce mayores actividades de mejora biológica, como la estimulación de la expresión de citocinas y las actividades de potenciación de las respuestas antiinflamatorias y antitumorales (13).

Los β-glucanos tienen un alto grado de viscosidad, el nivel entérico dificulta su absorción. Se ha demostrado que la vitamina C promueve la absorción al reducir la viscosidad entérica de los polisacáridos. Investigaciones recientes han destacado cómo sucede esto: los polisacáridos son susceptibles a la despolimerización inducida por radicales hidroxilo; El ácido ascórbico, en contacto con los betaglucanos, produce una oxidación similar a la reacción de Fenton que se agrava en presencia de hierro (normalmente presente en los hongos).

Agregar ácido ascórbico a una mezcla de betaglucanos reduce la viscosidad ya que los despolimeriza y degrada. Por tanto, una exposición breve favorece su absorción debido a una ligera despolimerización, mientras que un contacto más prolongado daña su estabilidad y conduce a una degradación completa y pérdida de función. Por este motivo no es aconsejable asociar vitamina C en cápsulas que contengan hongos como complemento nutricional, ya sean β-glucanos extraídos, hongos enteros o biomasa (14).

Acción inmunoestimulante, antiinflamatoria y antioxidante

Los β-glucanos ramificados de gran complejidad se asocian con una actividad inmunomoduladora más potente. El potencial inmunomodulador se deriva precisamente de la unión con receptores presentes en la membrana de las células del sistema inmunológico inespecífico, como macrófagos, células APC y células NK.

En 1979 Nicholas Di Luzio y sus colaboradores publicaron una serie de artículos científicos en los que describían la actividad antimicrobiana y antitumoral de estas moléculas atribuyéndolas a la inmunopotenciación que se realiza a través de su interacción con células particulares del sistema inmunológico inespecífico denominadas "células de presentación del antígeno” (APC - macrófagos y células dendríticas). Estas células tienen receptores en su superficie (Ej. CR3 del complemento, Dectin-1, receptores captadores de clase A, LPS u otros identificados) que se unen y son activados por β-glucanos. La activación implica una mejora de la capacidad de reconocer el problema en curso y una aceleración de la respuesta que se produce a través de una dirección correcta de la acción del sistema inmunológico específico (15).

Los β-glucanos son capaces de modificar la respuesta biológica del organismo y por esta razón se les llama Biological Response Modifiers (BRM) que significa la capacidad de activar el Sistema Inmunológico haciéndolo "listo" para actuar rápidamente ante los desafíos. que surgen. Es una mejora y una modulación, una activación de la inteligencia interpretativa de las señales que mejora el "rendimiento" del sistema inmunológico sin provocar una hiperreactividad peligrosa. Dicha modulación es posible porque su acción no es directa, sino que se produce mediante la unión de β-glucanos con células de presentación de antígeno (APC) pertenecientes al sistema inmunitario inespecífico.

La acción antiinflamatoria de los β-glucanos se produce gracias a varios mecanismos. La inmunomodulación en primer lugar, pero también su acción sobre la microbiota y su efecto control del estrés oxidativo.

El efecto modulador de la microbiota de los β-glucanos, que se discutirá más adelante, da como resultado una mejor regulación de la glucosa y la insulina y una mejora en la producción de péptidos intestinales como el péptido YY, la grelina, el péptido similar al glucagón 1 y 2 (16).

El efecto de control de la inflamación se extiende a todos los tejidos y también involucra al sistema nervioso central, donde los β-glucanos han mostrado acciones para prevenir, controlar y mejorar la neuroinflamación, demostrando un potencial papel anti-neurodegenerativo (17).

Se ha descrito el potencial antioxidante de muchos hongos. Los radicales libres de oxígeno y nitrógeno pueden provocar daños en las moléculas, células y tejidos del organismo, deteriorando su función y contribuyendo al envejecimiento y al desarrollo de enfermedades crónicas y crónicas-degenerativas.

Los β-glucanos tienen propiedades protectoras contra el daño oxidativo del ADN reduciendo el riesgo carcinogénico (18). Los estudios han destacado su acción protectora sobre el sistema cardiovascular tanto con efecto antiateroma (19) como con protección cardíaca (20,21). También se ha demostrado el efecto antioxidante y foto-antienvejecimiento de los polisacáridos extraídos del Ganoderma lucidum (22)

El efecto antioxidante que ejercen los β-glucanos es indirecto y se produce mediante la mejora de la expresión y producción de sistemas antioxidantes por parte del propio organismo.

Efecto prebiótico

Los β-glucanos de alto peso molecular, insolubles e indigeribles, han sido recientemente considerados nuevos prebióticos, fermentables lentamente por la microbiota.

Los β-glucanos tienen un efecto bifidogénico demostrado, es decir son capaces de potenciar el crecimiento de bifidobacterias. Las bifidobacterias tienen en la pared celular, una “docking station” (complejo de glicanasas modulares ancladas a un dominio transmembrana) constituida por “carbohydrate binding molecule” una enzima asociada capaz de internalizar los β-glucanos y utilizarlos como fuente de alimentación. La “docking station” captura literalmente los betaglucanos, mientras que la enzima los degrada y permite su translocación intracelular por una molécula de transporte. La utilización de betaglucanos por los bífidos es comparable a la de la inulina (23).

Zhao y Cheung en 2013 (24) demostraron el metabolismo de los betaglucanos por Bifidobacterium longum subsp. Infantis. Los betaglucanos son transportados al interior de la célula por un transportador ABC transporter (ATP-binding cassette) que pertenece a una superfamilia de transportadores conservados evolutivamente, y por una proteína del sistema fosfotransferasa. Luego se hidrolizan y se envían al sistema de fermentación particular característico de estas bacterias, llamado “bifid shunt” único y muy efectivo (25).

La capacidad de los betaglucanos de fermentar selectivamente es un sistema de supervivencia competitivo desarrollado como un sistema de adaptación bacteriana al medio intestinal. Más del 10% del genoma de las bifidobacterias codifica enzimas y transportadores que permiten el uso de diferentes fuentes de polisacáridos (26).

Entre los otros efectos que ejercen los betaglucanos sobre la microbiota está el aumento de la producción de AGCC (27).

Los efectos positivos en la salud demostrados por los betaglucanos en los numerosos estudios publicados pueden deberse también a su efecto prebiótico, y en los últimos años numerosas publicaciones han evaluado esta área de aplicación (28), inclusive se están iniciando investigaciones precisamente para obtener prebióticos a bajo costo extraídos de las setas (29).

Control del metabolismo y el azúcar en sangre

La mayoría de los efectos positivos sobre el metabolismo que ejercen los betaglucanos son atribuibles a su acción sobre la microbiota intestinal (30) y a su acción de modulación inmunitaria.

A menudo, el efecto metabólico más directo de los hongos medicinales se asocia a los metabolitos secundarios mas que a los mismos betaglucanos.

La mayoría de los estudios sobre betaglucanos se centran en el metabolismo de los lípidos, el control de la hiperglucemia y las complicaciones cardiovasculares, renales, óseas, de la diabetes tipo 2 y la cicatrización de heridas en el paciente diabético (31). Cada uno de estos efectos se atribuyen principalmente al control del “inflammaging”, la acción antioxidante y el efecto protector que ejercen sobre las células y tejidos. La reducción del estado inflamatorio, la activación reducida de NF-kB, la acción antioxidante y protectora de células y tejidos explican también la mejora de la resistencia a la insulina descrita por numerosos grupos de investigación (32).

Una publicación reciente de Lancet ha demostrado que algunos -glucanos son capaces de reducir el almacenamiento de grasa intracelular y aumentar la sensibilidad a la insulina activando la autofagia, un proceso que, por tanto, es fundamental en la prevención y recuperación de la diabetes 2 y la esteatosis hepática. Los efectos que se obtienen con los -glucanos son: reducción del azúcar en sangre y mejora del metabolismo de los lípidos, pero también protección de las células -pancreáticas (33).

Los β-glucanos se han utilizado para reducir los niveles de colesterol plasmático desde la década de los ‘60 (34).

Se ha planteado la hipótesis de que, más allá de las acciones antiinflamatorias y reguladoras de la microbiota, los β-glucanos forman un gel en el intestino que inhibe la reabsorción de las sales biliares, estimulando así su neosíntesis en el hígado. El aumento en la producción de ácidos biliares activaría así la utilización del colesterol al reducir sus niveles en sangre (35).

Algunos estudios han demostrado efectos de modulación epigenética de los β-glucanos; en el caso de Ganoderma lucidum se ha demostrado la modulación de la expresión de PPAR-gamma y el aumento de los niveles de adiponectina, con la consecuente mejora de la esteatosis hepática alcohólica y no alcohólica a través de la lipólisis y la reducción de la inflamación de bajo grado (36,37). Los β-glucanos de Ganoderma lucidum también reducen la formación de las AGE’s y enlaces cruzados de colágeno, aumentan la actividad de las enzimas antioxidantes cardíacas, protegiendo al miocardio del riesgo de fibrosis (38).

Cicatrización de heridas

Los β-glucanos promueven la producción de factores de crecimiento a nivel cutáneo, esenciales para la biosíntesis del colágeno y para mantener la hidratación y elasticidad de la piel, y han demostrado ser útiles en la regeneración de la piel en presencia de daño.

La regeneración de la piel implica procesos biológicos complejos, incluida la reepitelización y la fibroplasia. Durante la reepitelización, las células epiteliales que rodean la herida crecen y migran desde la epidermis normal para luego diferenciarse dando lugar a las diferentes capas, las capas basal, espinosa, granular y córnea. Los fibroblastos de la dermis sintetizan la matriz extracelular, como el colágeno y la elastina.

La migración de las células epiteliales está regulada por una cascada de señales específica que involucra a FAK/Src (Focal adhesion kinase (FAK) e Steroid receptor coactivator (c-Src)). Algunos tipos de β-glucanos, en particular los obtenidos de Schizophyllum commune, promueven la migración celular y la activación dérmica a través de la inducción de esta cascada, mejorando la cicatrización de heridas, acelerando la reepitelización y transformación de la dermis, sin ningún efecto tóxico en la piel. La velocidad de la cicatrización de las heridas llevada a cabo por los β-glucanos se produce a través de la regeneración epitelial tras la remodelación de la dermis; en este sentido los β-glucanos se comportan como potenciales agentes terapéuticos en el daño epitelial (39). Estos efectos se pueden obtener tanto por vía oral como por aplicación tópica.

Modulación del microambiente tumoral y acción adyuvante en el tratamiento anti-oncológico

La lesión tumoral consta de una población heterogénea de células tumorales, pero también de un componente de células residentes e infiltrantes, de mediadores de la producción celular y de proteínas de la matriz celular. Todo esto constituye el microambiente tumoral (40).

La progresión del tumor está profundamente influenciada por el microambiente tumoral, que también interfiere con la eficacia de la respuesta terapéutica y favorece la quimiorresistencia. Por ello es importante encontrar formas de intervenir en el microambiente tumoral que permitan mejorar la eficacia de la respuesta terapéutica, incluyendo el uso de adyuvantes capaces de potenciar la respuesta de las células presentadoras de antígeno APC (41).

Los datos recientes sugieren que los β-glucanos pueden interferir con el microambiente tumoral convirtiéndose en una posible intervención complementaria e integradora que puede asociarse con terapias anti- oncológicas, incluida la inmunoterapia (42).

Los estudios sobre el melanoma metastásico y el osteosarcoma han confirmado la capacidad de los β-glucanos para aumentar el efecto de las inmunoterapias convencionales (43).

En modelos preclínicos se ha demostrado que los β-glucanos absorbidos a nivel intestinal ejercen un efecto de control sobre el crecimiento tumoral, alterando el microambiente tumoral y aumentando la sensibilidad al efecto antitumoral de los linfocitos T. Este efecto convierte a los β-glucanos en una posible intervención adyuvante cuando se combina con el tratamiento con células T adoptivas (44).

Los β-glucanos ejercen su efecto sobre el microambiente tumoral tanto de forma directa, a través de la modulación de las células APC tras la absorción intestinal, como indirectamente gracias a su efecto sobre la microbiota.

Una composición aberrante de la microbiota se ha asociado con la tumorigénesis, la promoción del crecimiento y la proliferación celular, al debilitamiento de la inmunovigilancia y la alteración del metabolismo de fármacos con el consiguiente aumento de la farmacoresistencia.

El debilitamiento de la inmunovigilancia y la inflamación sistémica inducida por un equilibrio de la microbiota alterado, contribuyen al microambiente tumoral y a la progresión de la enfermedad (45).

La acción prebiótica de los β-glucanos ha sido demostrada recientemente por el grupo de investigación de Cheung y por numerosas publicaciones científicas (46).

Los efectos de los β-glucanos sobre el microambiente tumoral abren una nueva rama de investigación acerca de terapias integrativas y sobre el uso de adyuvantes capaces de potenciar la respuesta inmunitaria del organismo, para interferir en el microambiente tumoral aumentando la eficacia de las terapias farmacológicas y ralentizando así la progresión de la enfermedad.

 Acción de los betaglucanos

Captura de pantalla 2021 03 18 a las 11.18.05

Conclusiones

  • Los β-glucanos son componentes muy importantes de los hongos medicinales. Su estructura compleja particular los hace superiores en términos de efectos sobre la salud a los β-glucanos contenidos en otros alimentos, como en la avena y la cebada.
  • Se trata de moléculas con una importante acción biológica y se consideran “Biological Response Modifiers” , es decir modificadores de la respuesta biológica.
  • Los β-glucanos brindan al mundo científico la oportunidad de estudiar nuevos agentes de apoyo terapéutico y han atraído la atención por sus indiscutibles beneficios sobre el sistema inmunológico, por su acción antiinflamatoria, antioxidante y por sus efectos reequilibradores metabólicos.
  • Fortalecen el organismo, mejoran la respuesta al estrés, la inflamación de bajo grado y ralentizan el envejecimiento. Por ello se pueden utilizar de forma preventiva, para reducir el riesgo de desarrollar patologías.
  • Sus aplicaciones, en el campo de la salud, son numerosas y van desde la Diabetes hasta las enfermedades cardiovasculares, las autoinmunes, las neurodegenerativas y oncológicas.
  • También se consideran una posible intervención integradora para apoyar los tratamientos convencionales y recientemente se han estudiado ampliamente en el campo de la oncología para potenciar el efecto de las terapias y reducir el riesgo de resistencia a los medicamentos mediante la modulación del microambiente tumoral y la microbiota.
  • La ausencia total de efectos secundarios es muy importante, lo que los hace seguros en su aplicación.
  • Las crecientes publicaciones científicas, además de demostrar el interés de la comunidad científica, abren el camino a la posibilidad de encontrar un punto de encuentro entre la medicina convencional y la natural, generando intervenciones integradoras deseables con miras a mejorar los protocolos terapéuticos con éxito.

Autora: Dra. Stefania Cazzavillan / AVD Italy



Colaboracion AVDReform

 

 

Bibliografía:

Mantovani, M. S., Bellini, M. F., Angeli, J. P. F., Oliveira, R. J., Silva, A. F., & Ribeiro, L. R. (2008). Beta-glucans in promoting health: Prevention against mutation and cancer. Mutation Research, 658(3), 154–161

Zekovic, D. B., Kwiatkowski, S., Vrvi ́c, M. M., Jakovljevi ́c, D., & Moran, C. A. (2005). Natural and modified (1–3)-beta-glucans in health promotion and disease alleviation. Critical Reviews in Biotechnology, 25(4), 205–230

Xia, Y., Větvička, V., Yan, J., Hanikýřová, M., et al. (1999). The β-glucan-binding lectin site of mouse CR3 (CD11b/CD18) and its function in generating a primed state of the receptor that mediates cytotoxic activation in response to iC3b-opsonized target cells. The Journal of Immunology, 162(4), 2281-2290

Brown, G. D., Taylor, P. R., Reid, D. M., Willment, et al (2002). Dectin-1 is a major β-glucan receptor on macrophages. The Journal of experimental medicine, 196(3), 407-412.

Yadav, M., & Schorey, J. S. (2006). The β-glucan receptor dectin-1 functions together with TLR2 to mediate macrophage activation by mycobacteria. Blood, 108(9), 3168-3175.

Taylor, P. R., Tsoni, S. V., Willment, J. A., et al. (2007). Dectin-1 is required for β-glucan recognition and control of fungal infection. Nature immunology, 8(1), 31-38.

Werner, J. L., Metz, A. E., Horn, D., et al. (2009). Requisite role for the dectin-1 β-glucan receptor in pulmonary defense against Aspergillus fumigatus. The Journal of Immunology, 182(8), 4938- 4946.

Gow, N. A., Netea, M. G., Munro, et al. (2007). Immune recognition of Candida albicans β-glucan by dectin-1. The Journal of infectious diseases, 196(10), 1565-1571.

Yadav, M., & Schorey, J. S. (2006). The β-glucan receptor dectin-1 functions together with TLR2 to mediate macrophage activation by mycobacteria. Blood, 108(9), 3168-3175.

Taylor, P. R., Brown, G. D., Reid, D. M., et al. (2002). The β-glucan receptor, dectin-1, is predominantly expressed on the surface of cells of the monocyte/macrophage and neutrophil lineages. The Journal of immunology, 169(7), 3876-3882.

Duan, X., Ackerly, M., Vivier, E., & Anderson, P. (1994). Evidence for involvement of β-glucan- binding cell surface lectins in human natural killer cell function. Cellular immunology, 157(2), 393-402.

Volman, J. J., Ramakers, J. D., & Plat, J. (2008). Dietary modulation of immune function by β- glucans. Physiology & behavior, 94(2), 276-284.

Zhang, L., Li, X., Xu, X., & Zeng, F. (2005). Correlation between antitumor activity, molecular weight, and conformation of lentinan. Carbohydrate Research, 340(8), 1515-1521.

  • Visto: 606

You have no rights to post comments

(C) 2017-2018 SENMO Todos los Derechos Reservados.
Realizado por el equipo de Civicos Networking