Beta-Glucan: Anwendung, Wirkung und Nutzen

Wie gesund ist Beta-Glucan? (ß-Glucan)

Beta-Glucan (ß-Glucan) gehört zu den pflanzlichen Ballaststoffen und kommt reichlich in Zellulose, Pflanzen wie Hafer und Gerste sowie in Hefe, Pilzen, Algen und einigen Bakterien vor.

Den höchsten Gehalt an ß-Glucan enthält Gerste mit bis zu 20 Prozent vom Trockengewicht. Handelsübliche Haferkleie enthält bis zu 10 Prozent ß-Glucan. Bei diesen Ballaststoffen handelt es sich um Polysaccharide aus Glukose-Bausteinen, die glykosidisch miteinander verbunden sind.

Die glykosidische Bindung ist dabei vom Typ ß, daher der Name.

Diese Art der Verbindung sorgt für die Unverdaulichkeit der ß-Glucane. Ein Polysaccharid aus Glukose, die in α-Verbindung verknüpft ist, wäre dagegen Stärke.

ß-Glucane können verschiedene Formen aufweisen. Ein großer Teil der Verbindungen ist löslich, doch gibt es daneben unlösliche ß-Glucane. Über ihre Lösungseigenschaften entscheidet die Art der glykosidischen Bindung zwischen den Glukose-Molekülen.

Die Bindung ist zudem kritisch für ihre Wirkung. Da ß-Glucane ausschließlich aus Glukose aufgebaut sind, entscheidet allein ihre Verbindungsstruktur über die biologischen Eigenschaften.

Die glykosidische Bindung wird zwischen zwei Kohlenstoffatomen zweier benachbarter Glukosemoleküle geschlossen. Um ß-Glucane zu unterschieden, werden daher häufig diese Atome bei der Bezeichnung angegeben, beispielsweise (1,3)-ß-Glucan oder ß-(1,3)-Glucan. Hier ist also der Kohlenstoff an Position eins der ersten Glukoseeinheit mit dem Kohlenstoff an Position drei der folgenden Glukoseeinheit verbunden. Die Bindungsart kann auch alternieren, wie zum Beispiel in (1,3/1,6)-ß-Glucan.

Da Glukose sechs Kohlenstoffe hat, können demnach zahlreiche unterschiedliche ß-Glucane entstehen. Daneben können an Kohlenstoffen, die nicht an der glykosidischen Bindung beteiligt sind, Seitenketten vorkommen, die beispielsweise ß-Glucane mit Proteinen verbinden. Bei der Bezeichnung der Glucane findet sich in der Regel noch der Buchstabe D, der für die Art der Glukose steht: ß-D-Glucan. D meint dabei das D-Stereoisomer, die natürlich vorkommende Form des Zuckers, die früher auch als Dextrose bezeichnet wurde.

In der Nahrungsmittelindustrie fallen ß-Glucane als Nebenprodukt bei der Getreideverarbeitung an und werden als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet, die lösliche und unlösliche Anteile haben. Sie sollen eine gesundheitsfördernde Wirkung auf den Körper haben.

Aus Hefe (Saccharomyces cerevisiae) wird unlösliches β(1,3)-Glucan als Lebensmittelzusatz oder zur Nahrungsergänzung gewonnen. In der Werbung werden ß-Glucanen zahlreiche heilsame Wirkungen zugeschrieben. Seit einigen Jahren werden die Naturstoffe erforscht und inzwischen gibt es erste klinische Studien zu einigen Anwendungsgebieten.

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Immunsystem und Krebs

Bei Phycarin handelt es sich um (1,3)-ß-Glucan aus Braunalgen der Gattung Laminaria. Im Labor stimuliert Phycarin die Aktivität von Phagozyten („Fresszellen“) sowie die Sekretion von Interleukinen und TNF-alpha. in vitro wie in vivo kann Phycarin zudem die Aktivität von NK-Zellen („Killerzellen“, einem bestimmten Typ weißer Blutzellen) anregen und so die Tumorbildung unterdrücken. Die Forscher der Universität Louisville konnten außerdem zeigen, dass menschliche Immunzellen spezielle Rezeptoren besitzen, an die ß-Glucane binden.⁽¹⁾

Verschiedene Zellen des Immunsystems sind in der Lage, ß-Glucane zu binden und eine entsprechende Immunantwort auszulösen.⁽²⁾

US-Wissenschaftler zeigten an Ratten, dass Phycarin die Chemotherapie bei Lungenkrebs effektiv unterstützen kann, die Erholungszeit nach Chemotherapie oder Bestrahlung stark verkürzt und das Immunsystem stärkt, indem es die Bildung von Antikörpern anregt. Dabei wird es oral ebenso gut absorbiert wie über den Darm (enteral) verabreicht. So könnte es auch bei Magen-Darm-Erkrankungen gut eingesetzt werden.⁽³⁾

Forscher aus Japan verabreichten Mäusen täglich 25 mg ß-Glucan aus Hefe im Futter. Dadurch vermehrte sich bei den Tieren die Zahl der Lymphozyten in der Darmschleimhaut deutlich. So kann ß-Glucan das Immunsystem des Darms stärken.⁽⁴⁾

ß-Glucan aus Hefe stimuliert im Mausmodell dendritische Zellen (Vorläufer der T-Zellen) und reife T-Zellen in ihrer Antitumor-Aktivität. ß-Glucan aktiviert damit die körpereigene Tumorbekämpfung. Dabei konnten die Wissenschaftler den Stoff in verschiedenen Körperorganen wie der Milz sowie in Lymphknoten nachweisen.⁽⁵⁾

Betamun, ein kommerzielles ß-Glucan aus Hefe, wirkt ebenfalls nachweislich stimulierend auf Phagozyten und die Sekretion von Interleukinen und TNF-alpha, hemmt den Tumorwachstum in vivo und unterdrückt wichtige Gene in Brustkrebszellen.⁽⁶⁾

Im Zellversuch löst ß-Glucan aus Pilzen bei Krebszellen den Zelltod aus und wirkt durch Vitamin C noch stärker. Vermutlich induziert Glucan speziell in den Krebszellen oxidativen Stress, der zur Apoptose führt.⁽⁷⁾

Im Zellversuch löst ß-Glucan das Absterben von humanen Darmkrebszellen aus.⁽³⁴⁾

Die optimale Struktur der ß-Glucane als Gesundheitsmittel wird noch diskutiert. Die Wissenschaftler der Universität Louisville schlagen (1,3)-ß-Glucan vor, da es sich in ihren Versuchen als wirksam erwies. Zudem ist es die natürliche Form vieler Glucane.⁽⁸⁾

Forscher der Universität Hongkong weisen darauf hin, dass (1,3)-ß-Glucan in Tierversuchen nicht verdaut wurde, sondern von Makrophagen aufgenommen, zerteilt und möglicherweise wieder freigelassen wird. Zudem fehle es an klinischen Studien, die ß-Glucan in der Krebstherapie testen.⁽⁹⁾

Tatsächlich ist natürliches (1,3)-ß-Glucan unlöslich und daher für viele medizinische Anwendungen weniger geeignet, doch gibt es inzwischen Techniken, diese Glucane löslich zu machen.⁽¹⁰⁾

2011 wurde (1-6,1-3)-ß-Glucan (Lentinan) aus Shiitake-Pilzen in einer klinischen Studie an 42 gesunden, älteren Menschen doppelblind gegen Placebo untersucht. Sie erhielten 2,5 mg Lentinan oder Placebo täglich über einen Zeitraum von sechs Wochen. Lentinan erhöhte nachweislich die Zahl der B-Zellen und NK-(Killer)Zellen, ohne dabei zu unerwünschten Nebenwirkungen zu führen.⁽¹¹⁾

Infektionen

Im Zellversuch schützt ß-Glucan Zellen vor Infektionen durch Pilze.⁽¹²⁾

Mäuse konnte (1,3)-ß-Glucan vor bakteriellen Infektionen schützen.⁽¹³⁾

Diese Ergebnisse führten dazu, dass (1,3/1,6)-ß-Glucan aus Hefe in drei klinischen Studien untersucht wurde. Es wurde Risikopatienten vor operativen Eingriffen zum Schutz vor Infektionen injiziert und dabei gegen Placebo getestet. ß-Glucan verminderte in den Studien das Infektionsrisiko, verkürzte die Zeit der Intensivbehandlung und senkte die Sterberate.^{(14; 15; 16)}

Cholesterin

Gut klinisch untersucht ist inzwischen die positive Wirkung von ß-Glucan auf die Blutfettwerte. An der Universität Minnesota gaben Mediziner Männern und Frauen mit erhöhten Cholesterinwerten täglich sechs Gramm ß-Glucan aus Hafer oder Glukose (Kontrolle) über sechs Wochen. ß-Glucan konnte in der Studie den Level an Gesamtcholesterin und insbesondere den Level an LDL-Cholesterin deutlich senken. Daneben fanden die Forscher, dass ß-Glucan mehr Butyrat, eine Fettsäure und Salz der Buttersäure, freisetzt als andere Ballaststoffe. Buttersäure wirkt positiv auf die Darmgesundheit. So könnte ß-Glucan den Darm stärken.⁽¹⁷⁾

Butyrat ist eine wichtige Energiequelle für Darmschleimhautzellen. Ohne ausreichend Butyrat können sie absterben.⁽¹⁸⁾

Die Fettsäure entsteht unter anderem durch Fermentation von Ballaststoffen durch Darmbakterien und ß-Glucan ist ein besonders gutes Fermentationssubstrat.⁽¹⁹⁾

Japanische Forscher zeigten in einer placebo-kontrollierten Studie mit 44 männlichen Teilnehmern, dass der Verzehr von Gerste (entsprechend sieben Gramm ß-Glucan täglich) cholesterinsenkend wirkt und Fettgewebe in den Eingeweiden abbaut.⁽²⁰⁾

Eine klinische Studie aus Kanada zeigt, dass Hafer-Glucan, wie es in einigen Frühstücksflocken vorkommt, denselben Effekt auf die Cholesterinwerte hat. Jedoch dürfen die ß-Glucane laut den Wissenschaftlern ein bestimmtes Molekulargewicht (MW) nicht unterschreiten. ß-Glucane mit einem MW von 530.000 g/mol waren in ihren Versuchen noch voll wirksam, doch Sorten mit 210.000 g/mol zeigten einen um 50 Prozent reduzierten Effekt. ⁽²¹⁾

2011 analysierten Ernährungswissenschaftler der Universität Manitoba, Kanada, alle klinischen Studien zur Cholesterinsenkung durch ß-Glucan. Sie kamen zu dem Schluss, dass eine tägliche Menge von drei Gramm ß-Glucan aus Hafer ausreicht, um die maximale Wirkung zu erreichen.⁽²²⁾

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Metabolismus, Diabetes und oxidativer Stress

Ballaststoffe werden seit Langem wegen ihrer positiven Wirkung auf Blutzuckerwerte, Insulinantwort und Diabetes untersucht. ⁽²³⁾

Dabei erwiesen sich lösliche Verbindungen wie die meisten ß-Glucane als überlegen gegenüber unlöslichen. Sie wirken sich positiv auf den Fettstoffwechsel, die Insulinreaktion, Bluthochdruck und Übergewicht aus.⁽²⁴⁾

Für den Einsatz gegen Diabetes werden ß-Glucane erst seit Kurzem intensiv in Tierversuchen erforscht. Mit Chitin vernetztes ß-Glucan aus Pilzen wirkte bei übergewichtigen Mäusen auf fettreicher Diät gleich gegen mehrere gesundheitsschädliche Wirkungen dieser Ernährung.

Bei Tieren, denen ß-Glucan im Futter verabreicht wurde, beobachteten die Forscher geringere Gewichtszunahme, weniger Fettgewebe, niedrigere Blutzuckerlevel, weniger Glukoseintoleranz, weniger Fettablagerung in der Leber und niedrigere Cholesterinlevel, egal wie viel sie fraßen. Zudem fanden die Wissenschaftler, dass der Effekt hauptsächlich auf eine bessere bakterielle Darmflora zurückzuführen ist.⁽²⁵⁾

Als Forscher Ratten mit Diabetes ß-Glucan (200 mg/kg Körpergewicht) aus Hafer und Bittermelone verabreichten, fanden sie, dass die Tiere im Vergleich zur Kontrollgruppe niedrigere Blutzuckerlevel, weniger Leber- und Nierenschäden und bessere Blutfettwerte aufwiesen.⁽²⁶⁾

Diabetes verursacht oxidativen Stress in Nerven und Gehirn. Eine aktuelle Studie belegt, dass (1,3-1,6)-ß-D-Glucan (50 mg/kg Körpergewicht) aus Hefe bei Ratten mit Diabetes als effektives Antioxidans wirkt. Zudem zeigt die Studie, dass ß-Glucan dadurch Nerven und Hirn vor Schäden bewahrt. ß-Glucan erwies sich als ebenso wirkungsvoll wie Sulfonylharnstoffe, die bereits als Antidiabetika eingesetzt werden.⁽²⁷⁾

Die hohe antioxidative Wirkung von β-(1,3-1,4)-D-Glucan aus Gerste wurde 2012 klar in vitro belegt. (32) Zudem wurde die antioxidative Kraft von ß-Glucan aus Hefe ⁽³³⁾ und Pilzen ⁽³⁷⁾ bereits nachgewiesen.

Die antioxidative Kraft von beta-1,3-Glucan (10 % im Futter) schützt Ratten vor Darmverletzungen, die zu Darmkrebs führen können.⁽³⁵⁾

Ebenfalls an Ratten zeigten Forscher, dass injiziertes ß-Glucan antioxidativ als Radikalfänger wirkt und das Rückenmark der Tiere vor Schäden durch oxidativen Stress bewahrt.⁽³⁶⁾

Seine antioxidative Wirkung dürfte ß-Glucan weitere gesundheitsfördernde Eigenschaften verleihen.

1996 wurde mit Haferkleie angereichertes Brot im Vergleich zu Weißbrot in einer Pilotstudie an acht Männern mit Diabetes Typ II getestet. Die Haferkleiebrote hatten einen positiven Effekt auf Zucker-, Insulin- sowie Fettstoffwechsel.⁽²⁸⁾

Der Verzehr von Gerstenpasta mit ß-Glucan lässt den Blutzucker langsamer ansteigen und verzögert die Insulinausschüttung im Vergleich zu Pasta aus Weizenmehl, wie eine Studie mit elf gesunden Teilnehmern zeigt. Zusätzlich wirkt sie positiv auf die Blutfettwerte.⁽²⁹⁾

Der Verzehr von ß-Glucan-reichen Nahrungsmitteln wirkt laut einer klinischen Studie mit 97 gesunden Teilnehmern positiv auf Kohlenhydratstoffwechsel und Blutdruck. Eine antioxidative Wirkung der Nahrung konnte in der Studie nicht belegt werden. ⁽³⁰⁾

Gegenreaktionen

In den meisten klinischen Studien kommt es zu keinerlei unerwünschter Nebenwirkung durch die Einnahme von ß-Glucan, die nicht auch in der Placebo-Gruppe auftrat. Eine aktuelle Untersuchung der Universität Queensland an Mäusen mit Neigung zu Autoimmunkrankheiten zeigt, dass diese Tiere auf die Injektion von ß-Glucan mit entzündlichen Gelenkerkrankungen, Uveitis (Entzündung der mittleren Augenhaut) oder Morbus Crohn reagieren können.⁽³¹⁾

Menschen mit einer ähnlichen Disposition sollten daher bei der Einnahme von ß-Glucan Vorsicht walten lassen, bis weitere Daten vorliegen.

ß-Glucan im Handel

Gut belegt ist die positive Wirkung von ß-Glucan auf Blutfettwerte und Immunsystem. Zahlreiche Nahrungsmittel enthalten von Natur aus ß-Glucan, wie Hafer oder Gerste. Frühstückflocken mit Haferkleie, Perlgraupen oder spezielles Gerstenbrot enthalten reichlich davon. Dabei scheint ß-Glucan aus Hafer bioaktiver zu sein als das aus Gerste.⁽²⁴⁾

Daneben gibt es zahlreiche Produkte mit ß-Glucan zum Einnehmen, meist in Form von Kapseln. Doch diese sind nicht nur teuer, sondern auch gering dosiert. Studien am Menschen untersuchen eine ß-Glucan-Aufnahme von mehreren Gramm (≥ 2,5 g) täglich.

Zudem zeigte sich, dass bei gesunden Menschen eine tägliche Aufnahme von fünf Gramm wirkungslos auf den Stoffwechsel blieb ⁽²⁹⁾ und für die cholesterinsenkende Wirkung täglich mindestens drei Gramm Glucan aus Hafer verzehrt werden sollten.⁽²²⁾

Während 50 Gramm Roggenbrot fünf Gramm und eine Portion Müsli mit Hafer vier Gramm ß-Glucan enthalten, finden sich in Kapseln teilweise nur 20 Milligramm ß-Glucan.

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Quellen:

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