激活免疫系統(tǒng)、增強抗病力... 「β-葡聚糖」是如何做到的？

畜牧人小李

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

哈哈，有意思。為啥菇類可以增強免疫力？這其中的主角便是「β-葡聚糖」。

今天我們就來聊聊「β-葡聚糖」增強免疫力的原理吧！

β-葡聚糖屬于碳水化合物。話說兩年前我寫過幾篇關(guān)于碳水化合物的基礎(chǔ)知識，廢了不少腦細胞。在傳統(tǒng)動物營養(yǎng)學(xué)中，碳水化合物無疑是幾大營養(yǎng)素中最主要的能量來源；而如今它的身份又升級了 --- 隨著現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)對腸道健康越來越多的了解，我們對碳水化合物的理解除了傳統(tǒng)的“燃料”之外，還有了越來越多的「功能性認識」。這個大家族里面的諸多成員，也開始在動物養(yǎng)殖、尤其是無抗養(yǎng)殖中發(fā)揮重要作用。

植物性碳水化合物的分類

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

淀粉和糖原也是葡萄糖聚合起來的多糖啊，有什么不一樣呢？其實他們本是同根生，都屬于「葡聚糖」(glucan)，只不過，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-葡聚糖也是一個統(tǒng)稱 --- 根據(jù)其來源的不同，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-葡聚糖主要來源有這些：

β-葡聚糖的主要來源

β-葡聚糖作為可溶性纖維，纖維能干的它都能干，關(guān)于這點我之前的文章里有具體寫過，就不再展開了。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「致病性細菌和真菌」的細胞壁中；并且，人和單胃動物自身并沒有能夠消化β-葡聚糖的酶（β-glucanase），所以對于機體來說，它就是一個外來人員，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)就是保護身體免受“外來敵人“（病毒、細菌、寄生蟲等等等等，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層層屏障進來了，免疫系統(tǒng)就得集中火力消滅它。

而動物腸道中有一個特殊的細胞，叫做M細胞，它的任務(wù)就是專門把腸腔中它覺得不好的東西，管它三七二十一，都“轉(zhuǎn)交”給腸道的「淋巴集結(jié)」(peyer’s patches, 就是免疫細胞開集會的地方)來處理。

β-glucan在動物腸道中不能被消化吸收，它在腸腔中穿過時，一旦被M細胞發(fā)現(xiàn)了，就會被上交。這時候，首先激活的便是機體的「非特異性免疫功能」。

腸道中的M細胞和淋巴集結(jié)

說他們“非特異”，顧名思義，就是他們不會識別特定的某種細菌或病毒，它們也記不住之前發(fā)生的事情（沒有免疫記憶），而是會自動對所有它們認為是病原體的物質(zhì)進行反應(yīng)。

那么，β-葡聚糖一進來，非特異性免疫系統(tǒng)一看 --- 嘿，這家伙不是咱家的，估計不是個好人，讓我來處理吧！于是就派吞噬細胞 (phagocytes)上場了。

「吞噬細胞」是非特異性免疫的重要玩家，有幾個主要的成員--- 中性細胞， 巨噬細胞，樹狀細胞。它們的共同任務(wù)，就是吞噬 --- 吃掉病原體！把病原體吞進自己肚子里。緊接著，細胞自身的溶菌酶等工具就會開工，將其處理成一個個小分子，這可以想象成一個微觀的消化過程。

巨噬細胞的吞噬過程

然后！神奇的地方來了。吞噬細胞很聰明，它知道自己記性不好，下次同樣的敵人又來也記不住，那咋辦？趕緊通報記性好的同事啊！于是它把這些消化產(chǎn)物分子，通過一個叫做「MHC II 」的蛋白質(zhì)運送到自己的細胞膜上，等于向外發(fā)出了信號 --- “ 看，敵人長這樣！“。這便是為什么吞噬細胞也叫做「專業(yè)抗原遞呈細胞」(professional antigen presenting cells， 專業(yè)的，就靠這本事養(yǎng)家糊口呢)。

巨噬細胞吞噬 + 遞呈抗原的過程

這時候，T淋巴細胞中的輔助細胞(Helper T Cell)就上場了，它的細胞膜上有相應(yīng)的受體，接收到吞噬細胞的信號，于是被激活，開始大量復(fù)制自己，分化成效應(yīng)細胞。而T效應(yīng)細胞就像一個警報器， 開始釋放「細胞因子」(cytokines), 說白了就是到處去給別的免疫細胞送信 （“新敵人，新敵人，大家走過路過不要錯過哇 ”）。

而B淋巴細胞聽了細胞因子的話，再自己確認好機體里確實有這么一個敵人（通過細胞膜抗體結(jié)合抗原；這是一個雙重的保護機制），于是也被激活，加緊干活，分化出漿細胞 (plasma cells) 來產(chǎn)生大量抗體，對抗敵人。一個B細胞每秒鐘能生產(chǎn)2000多個抗體，非常高效～

抗體“抓住”病原體的過程是有特異性的

同時，T細胞和B細胞在激活之后，也會分化出一部分「記憶細胞」，保證下次同樣的敵人來了，自己還能認得出。所以一旦當(dāng)含有相同抗原的致病細菌一進來，免疫系統(tǒng)認得它，就會更迅速、更有針對性地反應(yīng)。

T細胞和B細胞這部分工作我們也稱為「獲得性免疫」，或者「特異性免疫」，就是因為它們靠的是 “見過了、記住了、打吧！” 的學(xué)習(xí)過程而獲得的。

先天性免疫（非特異性） vs. 獲得性免疫（特異性）

多說一句，我們常說的“免疫系統(tǒng)被激活”的意思，就是免疫細胞開始大量復(fù)制分化，并發(fā)揮自己的功能 ---該報信的報信，該產(chǎn)抗體的產(chǎn)抗體，該長記性的長記性的這么一個過程～

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

小鼠的巨噬細胞和樹狀細胞對「裸藻β-葡聚糖」的吞噬作用。可以看到， 吃得不少呀 （圖中紅色是細胞膜，綠色是β-葡聚糖，藍色是細胞核）（引自Bindu, 2017）

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

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

2). 增強疫苗功效（通過激活B淋巴細胞活性，從而增強機體在疫苗接種后的抗體產(chǎn)生能力）

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

4). 提高生長性能 （疾病易感度減少后，耗費在免疫反應(yīng)上的能量和營養(yǎng)就可能相對減少，因此用在生長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，不同來源的β-葡聚糖在結(jié)構(gòu)上有所差異，那么其被吞噬細胞識別的程度也不一樣。一般來講，谷物中的β-葡聚糖對激活免疫反應(yīng)的能力較弱，所以在畜禽動物中，其有害性遠遠大于益處（主要是因其NSP的本質(zhì) --- 戳[color=var(--weui-LINK)]這里復(fù)習(xí)）。而普遍認為酵母和真菌來源的β-葡聚糖對激活免疫反應(yīng)的能力較強。事實上，最早發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖有抗病能力，就是從酵母細胞壁中發(fā)現(xiàn)的；酵母類的添加劑在行業(yè)中也已經(jīng)較為常見。而蘑菇屬于真菌類，這便就是文章開頭，大廚說菇類可以增強免疫力的原理了。

最近幾年，藻類來源的β-葡聚糖也逐漸開始受到關(guān)注。因為藻類來源的β-葡聚糖的結(jié)構(gòu)和細菌來源的非常之像，都是「線性的beta-1,3葡聚糖」，因此被機體識別的能力很高。在諸多的體內(nèi)、體外實驗中也被驗證它對動物免疫能力、生長性能的改善作用。

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候，T細胞激活增加，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。（這項研究的老板，Yanhong教授，還是我在讀碩士時同系的大牛師姐哇）

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

來源：曦曦博士   
原創(chuàng)：曦曦博士