激活免疫系统、增强抗病力... 「β-葡聚糖」是如何做到的？

29625248

最近看高晓松的新节目“探世界”，这期他来加州采访一位大厨朋友，就聊到多吃菇类可以增强免疫力。

哈哈，有意思。为啥菇类可以增强免疫力？这其中的主角便是「β-葡聚糖」。

今天我们就来聊聊「β-葡聚糖」增强免疫力的原理吧！

β-葡聚糖属于碳水化合物。话说两年前我写过几篇关于碳水化合物的基础知识，废了不少脑细胞。在传统动物营养学中，碳水化合物无疑是几大营养素中最主要的能量来源；而如今它的身份又升级了 --- 随着现代营养学对肠道健康越来越多的了解，我们对碳水化合物的理解除了传统的“燃料”之外，还有了越来越多的「功能性认识」。这个大家族里面的诸多成员，也开始在动物养殖、尤其是无抗养殖中发挥重要作用。

植物性碳水化合物的分类

来，开始了！Beta-葡聚糖 (β-glucans)是什么？名字叫葡聚糖，顾名思义就是「葡萄糖聚合起来的多糖」。

淀粉和糖原也是葡萄糖聚合起来的多糖啊，有什么不一样呢？其实他们本是同根生，都属于「葡聚糖」(glucan)，只不过，根据葡萄糖的「差向异构」 （就是同样的原子有不同的立体结构），淀粉和糖原是由 alpha-葡萄糖组合而成，所以属于α-葡聚糖；而β-葡聚糖由beta-葡萄糖组合而成，所以就是β嘛。

​

所以β-葡聚糖不是淀粉，而属于「非淀粉多糖」(non-starch polysaccharides)， 也属于可溶性纤维的范围。

就像淀粉有直链有支链， β-葡聚糖也是一个统称 --- 根据其来源的不同，它的结构有所差异，主要表现在糖苷键和是否有支链上。我们比较熟知的 β-葡聚糖主要来源有这些：

β-葡聚糖的主要来源

β-葡聚糖作为可溶性纤维，纤维能干的它都能干，关于这点我之前的文章里有具体写过，就不再展开了。但它在免疫调控上有其特别之处，能够激活免疫系统，从而提高机体免疫力。

这是为什么呢？

这其中的奥妙，就在于β-葡聚糖也存在于某些「致病性细菌和真菌」的细胞壁中；并且，人和单胃动物自身并没有能够消化β-葡聚糖的酶（β-glucanase），所以对于机体来说，它就是一个外来人员，而且还可能代表着敌人呢。

我们知道，免疫系统的唯一任务就是保护身体免受“外来敌人“（病毒、细菌、寄生虫等等等等，统称病原体，pathogens）的伤害嘛，肠道屏障啊皮肤啊等就是第一层防线。那如果有敌人真的闯过层层屏障进来了，免疫系统就得集中火力消灭它。

而动物肠道中有一个特殊的细胞，叫做M细胞，它的任务就是专门把肠腔中它觉得不好的东西，管它三七二十一，都“转交”给肠道的「淋巴集结」(peyer’s patches, 就是免疫细胞开集会的地方)来处理。

β-glucan在动物肠道中不能被消化吸收，它在肠腔中穿过时，一旦被M细胞发现了，就会被上交。这时候，首先激活的便是机体的「非特异性免疫功能」。

肠道中的M细胞和淋巴集结

说他们“非特异”，顾名思义，就是他们不会识别特定的某种细菌或病毒，它们也记不住之前发生的事情（没有免疫记忆），而是会自动对所有它们认为是病原体的物质进行反应。

那么，β-葡聚糖一进来，非特异性免疫系统一看 --- 嘿，这家伙不是咱家的，估计不是个好人，让我来处理吧！于是就派吞噬细胞 (phagocytes)上场了。

「吞噬细胞」是非特异性免疫的重要玩家，有几个主要的成员--- 中性细胞， 巨噬细胞，树状细胞。它们的共同任务，就是吞噬 --- 吃掉病原体！把病原体吞进自己肚子里。紧接着，细胞自身的溶菌酶等工具就会开工，将其处理成一个个小分子，这可以想象成一个微观的消化过程。

巨噬细胞的吞噬过程

然后！神奇的地方来了。吞噬细胞很聪明，它知道自己记性不好，下次同样的敌人又来也记不住，那咋办？赶紧通报记性好的同事啊！于是它把这些消化产物分子，通过一个叫做「MHC II 」的蛋白质运送到自己的细胞膜上，等于向外发出了信号 --- “ 看，敌人长这样！“。这便是为什么吞噬细胞也叫做「专业抗原递呈细胞」(professional antigen presenting cells， 专业的，就靠这本事养家糊口呢)。

巨噬细胞吞噬 + 递呈抗原的过程

这时候，T淋巴细胞中的辅助细胞(Helper T Cell)就上场了，它的细胞膜上有相应的受体，接收到吞噬细胞的信号，于是被激活，开始大量复制自己，分化成效应细胞。而T效应细胞就像一个警报器， 开始释放「细胞因子」(cytokines), 说白了就是到处去给别的免疫细胞送信 （“新敌人，新敌人，大家走过路过不要错过哇 ”）。

而B淋巴细胞听了细胞因子的话，再自己确认好机体里确实有这么一个敌人（通过细胞膜抗体结合抗原；这是一个双重的保护机制），于是也被激活，加紧干活，分化出浆细胞 (plasma cells) 来产生大量抗体，对抗敌人。一个B细胞每秒钟能生产2000多个抗体，非常高效～

抗体“抓住”病原体的过程是有特异性的

同时，T细胞和B细胞在激活之后，也会分化出一部分「记忆细胞」，保证下次同样的敌人来了，自己还能认得出。所以一旦当含有相同抗原的致病细菌一进来，免疫系统认得它，就会更迅速、更有针对性地反应。

T细胞和B细胞这部分工作我们也称为「获得性免疫」，或者「特异性免疫」，就是因为它们靠的是 “见过了、记住了、打吧！” 的学习过程而获得的。

先天性免疫（非特异性） vs. 获得性免疫（特异性）

多说一句，我们常说的“免疫系统被激活”的意思，就是免疫细胞开始大量复制分化，并发挥自己的功能 ---该报信的报信，该产抗体的产抗体，该长记性的长记性的这么一个过程～

所以，我们说β-葡聚糖可以激活全身免疫反应，就是这样一个原理。免疫系统一活跃、应答得快了，那么在面临真的感染时，便可以更有效地来抵御了。

小鼠的巨噬细胞和树状细胞对「裸藻β-葡聚糖」的吞噬作用。可以看到， 吃得不少呀 （图中红色是细胞膜，绿色是β-葡聚糖，蓝色是细胞核）（引自Bindu, 2017）

那么自然而然地，在畜禽动物中，使用β-葡聚糖可以带来的帮助就可以表现为：

1). 激活机体的免疫系统 (主要激活非特异性免疫，间接激活特异性免疫)

2). 增强疫苗功效（通过激活B淋巴细胞活性，从而增强机体在疫苗接种后的抗体产生能力）

3). 减轻疾病易感度 (尤其在幼龄动物中, 比如减少小鸡被沙门氏菌感染的几率）

4). 提高生长性能 （疾病易感度减少后，耗费在免疫反应上的能量和营养就可能相对减少，因此用在生长和沉积上的自然就多了）。

因此，β-葡聚糖作为替抗的工具之一，有着非常不错的潜力。

要注意的是，并不是所有的β-葡聚糖效果都一样，我们之前讲到，不同来源的β-葡聚糖在结构上有所差异，那么其被吞噬细胞识别的程度也不一样。一般来讲，谷物中的β-葡聚糖对激活免疫反应的能力较弱，所以在畜禽动物中，其有害性远远大于益处（主要是因其NSP的本质 --- 戳[color=var(--weui-LINK)]这里复习）。而普遍认为酵母和真菌来源的β-葡聚糖对激活免疫反应的能力较强。事实上，最早发现β-葡聚糖有抗病能力，就是从酵母细胞壁中发现的；酵母类的添加剂在行业中也已经较为常见。而蘑菇属于真菌类，这便就是文章开头，大厨说菇类可以增强免疫力的原理了。

最近几年，藻类来源的β-葡聚糖也逐渐开始受到关注。因为藻类来源的β-葡聚糖的结构和细菌来源的非常之像，都是「线性的beta-1,3葡聚糖」，因此被机体识别的能力很高。在诸多的体内、体外实验中也被验证它对动物免疫能力、生长性能的改善作用。

在仔猪上，加州大学戴维斯分校最近的一项研究就发现，在仔猪饲料中添加裸藻β-葡聚糖后，在面临大肠杆菌攻毒的时候，T细胞激活增加，炎症反应减少，并且腹泻减少，因此小猪们从感染中恢复就更快了。（这项研究的老板，Yanhong教授，还是我在读硕士时同系的大牛师姐哇）

不同来源葡聚糖的结构不同 (Volman et al., 2008). (Bacterial = 细菌；Fungal = 真菌；Yeast = 酵母；Cereal = 谷物）

来源：曦曦博士   
原创：曦曦博士