เบต้ากลูแคน

ชื่อสามัญ β-glucan

ประเภทและข้อแตกต่างสารเบต้ากลูแคน 

เบต้ากลูแคนเป็นพอลินแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) ชนิดหนึ่ง ที่เกิดจากสารประกอบน้ำตาลกลูโคส (D-glucose) ที่เป็นรูปวงแหวน 6 ด้าน หลายโมเลกุลมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเบตาไกลโคซิดิก (β-glycosidic) ซึ่งสารเบต้ากลูแคน จะมี 1, 3-β-glucan เป็นโครงสร้างหลักบริเวณแกนกลาง (backbone) และมีสายกิ่งที่แตกแขนงออกมา (branch) โดยสายกิ่งอาจเป็นชนิด 1, 4-β-glucan หรือ 1, 6-β-glucan ก็ได้ และยังสามารถเรียกได้อีกอย่างว่า 1,3/1,4-β-glucan หรือ 1,3/1,6-β-glucan ส่วนการค้นพบ และการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเบต้ากลูแคนครั้งแรกเริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 40 เมื่อ Louis Pillemer ได้ ศึกษาตัวยา Zymosan ซึ่งได้จากการสกัดผนังเซลล์ของยีสต์ ที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นยาที่ออกฤทธิ์กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน แต่ในขณะนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่า โปรตีน ไขมัน น้ำตาลเชิงซ้อน หรือ องค์ประกอบใดของ Zymosan ที่สามารถออกฤทธิ์ต่อระบบภูมิคุ้มกันได้ หลังจากนั้นในทศวรรษที่ 50 Nicholas DiLuzio จากมหาวิทยาลัย Tulane ประเทศสหรัฐอเมริกาได้ทำการวิจัยเพิ่มเติมจนพบว่าสารที่มีผลต่อการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันในยา Zymosan ที่จริงแล้ว คือ เบต้ากลูแคน โดยเฉพาะ Beta-1,3-D-glucan ซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์สายยาวของน้ำตาลกลูโคสที่เชื่อมต่อกันด้วย 

           จนถึงยุคปี 80 Joyce K. Czop จากมหาวิทยาลัย Harvard ได้ค้นพบตัวรับที่จำเพาะต่อเบต้ากลูแคนบนผิวเซลล์ของ macrophage โดยตัวรับดังกล่าวเป็นกลุ่มของโปรตีนที่มีขนาดประมาณ 1 ไมครอน ซึ่งจะพบอยู่บนผิวเซลล์ macrophage ตั้งแต่เริ่มสร้างจากไขกระดูกจนตาย โดย Joyce K. Czop อธิบายว่าเมื่อสาย α-Helix ซึ่งเป็นโครงสร้างสามมิติของเบต้ากลูแคนที่ประกอบไปด้วยน้ำตาลประมาณ 7 หน่วย เข้าไปจับที่ตัวรับบนผิวเซลล์ ก็จะไปกระตุ้นเซลล์ macrophage ให้อยู่ในสภาวะตื่นตัว เพื่อทำหน้าที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันต่อไปแต่ในภาวะปกติแล้วเซลล์ macrophage ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในสภาวะสงบ

           สำหรับประเภทของเบต้ากลูแคน นั้น สามารถแยกได้ตามแหล่งที่ได้มาโดยจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อสภาพการละลายน้ำ ความยาวของสายพอลิแซ็กคาไรด์ความยาวของเส้นแขนงที่เชื่อมต่อ รวมทั้งคุณสมบัติการออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่แตกต่างกันออกไปด้วย ซึ่งเบต้ากลูแคนจากแหล่งที่มาต่างๆ จะมีลักษณะการจัดเรียงตัวกันของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว คือ น้ำตาลกลูโคสที่ไม่เหมือนกัน จึงทำให้เบต้ากลูแคนแต่ละแหล่งที่มามีโครงสร้างที่ต่างกันออกไป

ลักษณะโครงสร้างของเบต้ากลูแคนจากแหล่งที่มาชนิดต่างๆ

ที่มา : Volman et al.(2008)

แหล่งที่พบและแหล่งที่มาสารเบต้ากลูแคน

เบต้ากลูแคนสามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดทั้งในแบคทีเรีย รา ยีสต์ ข้าวโอ๊ต ข้าวบาร์เลย์ แต่โครงสร้างที่พบจากแหล่งต่างๆ ดังกล่าวจะมีความแตกต่างกัน แต่แหล่งของเบต้ากลูแคนที่ปัจจุบันเป็นที่นิยมกันมาก คือ เห็ด ซึ่งอาจจะเป็นเพราะเห็ดสามารถนำมาใช้ทำเป็นอาหาร และมีความคุ้นเคยในการนำเห็ดมาบริโภคมาเป็นเวลานานแล้ว และโดยส่วนมากแล้วเห็ดที่สามารถนำมารับประทานได้นั้นจะมีเบต้ากลูแคนอยู่เกือบทั้งหมด แต่จะมีมากมีน้อยแตกต่างกันไป สำหรับเห็ดที่นิยมนำมารับประทาน หรือ นำมาสกัดเบต้ากลูแคน และมีการศึกษาวิจัยรอบรับ เช่น เห็ดแครง เห็ดหลินจือ เห็ดชิตาเกะ เห็ดนางฟ้าภูฐาน เห็ดนางรม เห็ดดาวดินกลม ฯลฯ  นอกจากนี้ในสหรัฐอเมริกายังนิยมนำยีสต์ดำมาสกัดเบต้ากลูแคน อีกด้วย

ปริมาณที่ควรได้รับของสารเบต้ากลูแคน

ปัจจุบันข้อมูลการศึกษาเกี่ยวกับความเป็นพิษ หรือ ความปลอดภัยในการใช้สารเบต้ากลูแคน ยังมีจำนวนน้อย และยังเป็นข้อมูลที่ทดสอบในสัตว์ทดลอง โดยมีการศึกษาวิจัยในสัตว์ทดลองพบว่า การรับประทานเบต้ากลูแคนจากเห็ดในขนาด 2 กรัม ต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม/วัน ไม่แสดงความเป็นพิษ และความผิดปกติของอวัยวะรวมถึงระบบการทำงานของร่างกายแต่อย่างใด ส่วนในสำหรับอเมริกา จากข้อมูลของ United States Department of Ageiculture (USDA) มีการแนะนำให้บริโภคเบต้ากลูแคน ที่สกัดได้จากยีสต์ดำ ดังนี้

ปริมาณสารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากยีสต์ดำ ที่แนะนำในการบริโภคต่อวัน

ประโยชน์และโทษสารเบต้ากลูแคน

มีการศึกษาวิจัยพบว่า เบต้ากลูแคนมีประโยชน์ต่อร่างกายหลายด้าน เช่น เบต้ากลูแคนทำงานร่วมกับเซลล์แมคโครฟากจ์ (macrophage) ซึ่งเป็นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่แข็งแรงที่สุดในร่างกาย โดยจะทำงานได้ดี และมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อรวมตัวกับเบต้ากลูแคน และช่วยในการป้องกันยับยั้งการเจริญของเซลล์มะเร็ง ยับยั้งเนื้องอก ช่วยกระตุ้นวงจรการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย ทำงานเซลล์แปลกปลอกที่เข้ามาในร่างกาย รวมถึงพวกไวรัส และแบคทีเรีย ช่วยปรับสภาพอื่นๆ ของร่างกาย เช่น ระดับความดันโลหิต ระดับน้ำตาลในเลือด ไขมันในเลือดต้านการอักเสบและยังมีคุณสมบัติด้านอนุมูลอิสระอีกด้วย

            ส่วนอาการที่ไม่พึงประสงค์จากการรับประทานสารเบต้ากลูแคน ที่สกัดได้จากแหล่งต่างๆ นั้น พบว่า มีรายงานการวิจัยเกี่ยวกับผลจากการรับประทานสารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากข้าวบาร์เลย์ ระบุว่าหลังจากให้สารเบต้ากลูแคนต่อเนื่องกัน 12 สัปดาห์ ในอาสาสมัครสุขภาพดี และผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัย (diarrhea) ท้องอืด (bloating) และท้องเฟ้อ (flatulence) เป็นต้น

            ซึ่งอาการข้างเคียงข้างต้น สอดคล้องกับการศึกาสารสกัดเบต้ากลูแคนจากยีสต์ ซึ่งพบว่าหลังจากให้ในผู้ป่วยที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคอ้วน (obesity) และมีภาวะไขมันในเลือดสูง (hypercholesterolemia) เป็นเวลาต่อเนื่องกัน 8 สัปดาห์ พบอาการท้องเสีย (diarrhea) ท้องอืด (bloating) และคลื่นไส้ (nausea) แต่อาการดังกล่าวไม่จัดว่ามีความรุนแรง จนทำให้เสียชีวิต ส่วนเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ดไม่พบว่ามีรายงานเกี่ยวกับอาการไม่พึงประสงค์แต่อย่างใด

การศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้องสารเบต้ากลูแคน

            มีการศึกษาวิจัยพบว่าสารเบต้ากลูแคน ที่สกัดได้จากเห็ดหลินจือ (Ganoderma lucidum) ว่ามีฤทธิ์กระตุ้นการทำงานของ macrophage, inteukin-1 และ tumor necrosis factor ในหนูทดลอง นอกจากนี้ยัง พบว่าหลังจากให้สารเบต้ากลูแคน เป็นเวลา 3 สัปดาห์ ในหนูทดลอง พบว่า ตับ ม้าม และลำไส้เล็ก ของหนูทดลอง มีเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกัน คือ macrophage, natural killer cell (NK-cell) และ mononuclear cell เพิ่มขึ้นทั้งขนาดและจำนวน

            ส่วนฤทธิ์ของสารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ดนางฟ้า (Pleurotus floruda) ซึ่งเป็นการทดลองในหลอดทดลอง (In Vitro) ในเซลล์เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เมื่อให้สารเบต้ากลูแคนพบว่าเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานในระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย ทั้ง macrophage, splenocyte และ thymocyte มีการเพิ่มขึ้นทั้งขนาดและจำนวน และการทดสอบฤทธิ์กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันจากสารสกัดเบต้ากลูแคนที่ได้จากเห็ดชิตาเกะ (Grifola frondosa) ที่ทำการทดสอบฤทธิ์ในผู้ป่วยมะเร็งในระยะที่ 2-4 และมีอายุระหว่าง 22-57 ปี พบว่าหลังรับประทานสารเบต้ากลูแคนต่อเนื่องกัน 50 วัน อาการทางคลินิกของผู้ป่วยดีขึ้น คิดเป็น 58.3% ในผู้ป่วยมะเร็งตับ 68.8% ในผู้ป่วยมะเร็งเต้านม และ 62.5% ในผู้ป่วยมะเร็งปอด

            ฤทธิ์ลดระดับน้ำตาลในเลือด (Anti-diabetes activity) สารเบต้ากลูแคน ที่สกัดได้จากเห็ด Agaricus blazei มีฤทธิ์ลดระดับน้ำตาลในเลือดหนูสายพันธุ์ Sprague Dawley ซึ่งถูกเหนี่ยวนำให้เบาหวาน (Diabetes Mellitus) ด้วย streptozotocin เป็นระยะเวลา 6 สัปดาห์ ผลการทดลองพบว่ากลุ่มหนูที่ได้รับสารเบต้ากลูแคน มีน้ำหนักลดลงเมื่อเทียบกับเริ่มต้น นอกจากนี้ยังพบกลุ่มหนูที่ได้รับสารเบต้ากลูแคน มีระดับน้ำตาลเบต้ากลูแคน มีน้ำหนักลดลงเมื่อเทียบกับเริ่มต้น

            นอกจากนี้ยังพบว่ากลุ่มหนูที่ได้รับสารเบต้ากลูแคน มีระดับน้ำตาลกลูโคส (glucose) ไตรกลีเซอร์ไรด์ (triglyceride) คอเลสเตอรอล (total cholesterol) และอินซูลิน (insulin) ในเลือดลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม และมี HDL cholesterol เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม

            ฤทธิ์ต้านการอักเสบ (Anti-inflammation activity) มีศึกษาฤทธิ์ของสารสกัดเบต้ากลูแคนจากเห็ดนางฟ้าภูฐาน (Pleurotus pulmonarius) พบว่ามีฤทธิ์ลดการอักเสบในหนูทดลองที่ถูกกระตุ้นให้เกิดการอักเสบด้วย formalin เมื่อเปรียบเทียบกับยาไดโคลฟีแนค (diclofenac) นอกจากนี้ยังมีการศึกษาฤทธิ์ของสารเบต้ากลูแคนในเห็ด Lactarius rufus โดยทดลองในหนู Swiss mice ขนาด 25-35 g ทำการฉีด formalin ความเข้มข้น 2.5% ปริมาณ 20 μL เข้าไปยังพังผืดใต้อุ้งเท้าขวาด้านหลังของหนู เพื่อให้เกิดการอักเสบของอุ้งเท้าพบว่าผลของสารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ด Lactarius rufrs มีฤทธิ์ระงับอาการปวดที่เกิดจากระบบประสาท (Neurogenic pain)   

            ฤทธิ์ยับยั้งกระบวนการเกิดเนื้องอก (Anti-tumor activity) มีการศึกษาวิจัยฤทธิ์ของสารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ดในกลุ่ม Basidiomycetes พบว่าสารเบต้ากลูแคนที่มีโครงสร้าง (1-3) –glycosidic linkage สามารถยับยั้ง Sacroma 180 solid cancer และ Ehrtish solidcancer ช่วยยับยั้งกระบวนการเกิดเนื้องอกได้  ส่วนอีกงานวิจัยหนึ่ง ได้ศึกษาฤทธิ์ในการยับยั้งกระบวนการเกิดเนื้องอกของสารเบต้ากลูแคนจากเห็ดหลินจือ (Ganoderma lucidum) ในผู้ป่วยมะเร็ง ผลการทดลองพบว่าหลังจากให้สารเบต้ากลูแคนเป็นเวลา 12 สัปดาห์ ปริมาณของ Interleukin-2,Interleucin-6 และ IFN-GAMMA ในเลือดเพิ่มขึ้น นอกจากนั้นยังพบว่าช่วยป้องกันรังสี และลดอาการข้างเคียงที่เกิดจากการทำเคมีบำบัดของผู้ป่วยมะเร็ง ช่วยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย ช่วยลดขนาดของเนื้องอกมะเร็งในลำไส้ได้

            ฤทธิ์ต้านแบคทีเรีย (Anti-bacterial activity) สารเบต้ากลูแคน ที่สกัดได้จากเห็ด Agaricus blazei พบว่ามีฤทธิ์ยับยั้งกระบวนการสร้าง Biofilm จากเชื้อ Pseudomonas aeruginosa ซึ่งเป็นเชื้อก่อโรคที่พบบ่อยในสถานพยาบาล อีกทั้งยังพบว่าฤทธิ์ของสารสกัดเบต้าต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ดหูหนู (Auricularia auricular-judae) สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ Escherichia coli และ Staphylococcus aureus เมื่อพิจารณาจาก Inhibition zone ของเชื้อทั้งสองชนิด

            สารเบต้ากลูแคนที่สกัดได้จากเห็ดนางรม (Pleurotus ostreatu) เมื่อให้ต่อเนื่องเป็นเวลา 3 เดือน ในอาสาสมัครที่เป็นนักกีฬาเพศชาย จำนวน 50 ราย ผลการทดสอบพบว่า อุบัติการณ์การติดเชื้อในระบบทางเดินของอาสาสมัครลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม

            งานวิจัยเห็ดแครงในประเทศไทยพบว่า สารสกัดน้ำ และสารสกัดเอทานอลของเห็ดแครง มีฤทธิ์ต้านการอักเสบ โดยยับยั้งที่เมแทบอลิซึมของโปรสตาแกลนดิน (prostaglandin E2) สารสกัดน้ำ และสารสกัดเอทานอล มีผลต่อระบบภูมิคุ้มกัน โดยยับยั้งการหลั่งไซโดไคน์ (cytokine) ชนิด TNF-? และ IL-6 ตามลำดับ

            นอกจากนี้ยังมีการศึกษาวิจัยความเป็นพิษกึ่งเรื้อรัง (subchronic toxicity) ในหนู Sprague dawley ที่ได้รับสารเบต้ากลูแคนจากเห็ด ขนาดสูงสุดถึง 2,000 มิลลิกรัม ต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม/วัน ไม่แสดงความผิดปกติต่อวัยวะและการทำงานของร่างกาย และไม่พบการก่อกลายพันธุ์หรือผ่าเหล่าของเซลล์ (mutagenicity) ใน Salmonella typhimurium

ข้อแนะนำข้อควรปฏิบัติ

1. สารเบต้ากลูแคน อาจทำให้เกิดอาการไม่พึงประสงค์ ภาวะท้องเสีย (diarrhea) ท้องอืด (bloating) และท้องเฟ้อ (flatulence) เป็นต้น แต่จะมีอาการที่ไม่รุนแรง
2. สตรีมีครรภ์ไม่ควรใช้เบต้ากลูแคน เนื่องจากเบต้ากลูแคนมีฤทธิ์เสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน แต่ในสตรีมีครรภ์ร่างกายจะสร้างสมดุล Treg เพื่อปกป้องตัวอ่อนในท้องจากระบบภูมิคุ้มกัน
3. สำหรับการฉีดสารเบต้ากลูแคนเข้าทางเส้นเลือดดำ (intravenous route) ซึ่งเป็นการรักษาโดยแพทย์อาจจะทำให้เกิด ไข้หนาวสั่น (chills) ปวดบริเวณตำแหน่งที่ฉีด (pain) ปวดศีรษะ (headache) ปวดหลั งและข้อต่อ (back and joint pain) คลื่นไส้ อาเจียน (nausea and vomit) และท้องเสีย (diarrhea) อย่างรุนแรง เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง เบต้ากลูแคน

1. รศ.ดร.วีณา จิรัจกริยากุล. เบต้ากลูแคนจากเห็ดแครง. บทความเผยแพร่ความรู้สู่ประชาชน. คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
2. ภก.ภูเบศร์ นิลาทะวงศ์.ฤทธิ์ทางชีวภาพของสารเบต้ากลูแคน ในเห็ด.บทความเครื่องยา.คณะเภสัชศาสตร์มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
3. Volman , J.J.,and Nie,S.(2018).D., and Plat, J. (2008).Dietary modulation of immune function by β-glucans.Physiolgy & behavior.94(2)276-284.
4. Rout D, Mondal S, Chakraborty I, et al. Structural characteristion of an immunomodulating polysaccharide isolated from aqueous extract of Pleurotus florida fruit-bodies. Med Chem Res 2004;13:509-17.
5. Chen,J., and Raymond,K.(2008).Beta-glucans in the treatment of diabetes and associated cardiovascular risks, vascular heslth and risk management.4(6),1265.
6. Bergendiova K, Tibenska E, Majtan J. Pleuran (β -glucan from Pleurotus ostreatus) supplementation, cellular immune response and respiratory tract infections in athletes. Eur J Appl Physiol 2011;111:2033-40.
7. Alam,N.,Yoon,K.N.,Lee,j.S.,Cho,H.J.,Shim.M.J.,and Lee,T.S.(2001).Dietary effect of Pleurofus eryngii on biochemical function and histology in hypercholceterlemic rats. Saudi journal of biological sciences.18(4).403-409.
8. Yea-W., Ki-Hoon K., Hyun-Ju C. and Dong-Seok L. Anti-diabetic activity of beta-glucans and their enzymatically hydrolyzed oligosaccharides from Agaricus blazei. Biotechnol Lett 2005;27(7):483–7.
9. Czop J.K., Austen K.F.; "Properties of glycans that activate the human alternative complementpathway and interact with the human monocyte beta-glucan receptor," J Immunol 135: 3388-3393. 1985.
10. Wasser,S,P.(2002).Medicinal mushrooms as a source of antitumor and immunomobulating polysaccharides, Applied microbiology and biotechnology. 60(3),258-274.
11. Mouruj A and Reema M. The Usage of ß-glucan extracted from local mushroom as immunomodulator. J of Biol Sci 2011;3(5):535-41.
12. Mansell P.W.A., Ichinose H., Reed RJ., Krements E.T., McNamee R.B., Di Luzio N.R.;Macrophage-medicated Destruction of Human Malignant Cells in Vivo. Journal of NationalCancer Institute; 54: 571-580. 1975.
13. Kodama N, Komuta K, Nanba H. Can maitake MD-fraction aid cancer patients?. Altern Med Rev 2002;7:236-39.
14. Julia J. Volman, Julian D. Ramakers, Jogchum Plat. Dietary modulation of immune function by β -glucans. Physiol Behav 2008;94:276-84
15. Cai, M.; Lin, Y.; Luo, Y.L.; Liang, H.H.; Sun, P.L. Extraction, antimicrobial, and antioxidant activities of crude polysaccharides from the Wood Ear medicinal mushroom Auricularia auricula-judae (higher Basidiomycetes). Int J Med Mushrooms 2015; 17:591-600.
16. Chen SN, Nan FH, Chen S, Wu JF, Lu CL, Soni MG. Safety assessment of mushroom β -glucan: subchronic toxicity in rodents and mutagenicity studies. Food Chem Toxicol 2011;49(11):2890-8.
17. Brown GD, Gordon S. Fungal beta-glucans and mammalian immunity. Immunity 2003;19:311–5.
18. Cha,Y.J.,Alam,N.,Lee,J.S.,Lee,K.R.,Shim,M.J.,Lee,M.W.,and Lee,T.S(2012).Anticamcer and immunopotentiating activities of crude poltsaccharides from Pleurotus nebrodensis on mouse sarcoma 180.Mycobiology.40(4)236-343.