Polysaccharide / Glykoproteine

Die Zellwände der Pilze unterscheiden sich grundsätzlich in ihrer Struktur und Zusammensetzung von der Zellwand der höheren Pflan­zen. Diese Tatsache zeigt in besonderer Weise die Sonderstellung der Pilze im Öko-System. Die Zellwand der Pilze besteht im Wesent­lichen aus in der Zellmembran verankerten Glykoproteinen, dem Chitin (ß-1.4-verknüpfte Einheit von N-Acetylglucosamin) und den ver­zweigten ß-1.3- / ß-1.6-Glykanen. Der Anteil der einzelnen Komponenten kann allerdings erheblich variieren: 1 - 20 Prozent Chitin, 50 Prozent ß-Glykane und 20 - 40 Prozent Glykoproteine. Die Glykoproteine sind zum großen Teil in der Zellmembran durch Verknüpfungen verankert.

Neben diesen Strukturproteinen, die über ihre Kohlenhydratseitenketten kovalent mit den ß-1.3- / ß-1.6-Glykanen verbunden sind, gibt es noch Enzyme in der Zellwand (Chitinasen, Glykanasen, Peptidasen), die eine große Rolle bei den notwendigen Umbauarbeiten wäh­rend der Entwicklung der Pilze spielen. In der Regel sind diese Enzyme ebenfalls Glykoproteine, die kovalent mit den ß-Glykanen ver­knüpft sein können.

Definition

Polysaccharide werden auch Glykane genannt und sind als Vielfachzucker eine Untergruppe der Kohlenhydrate. Je nachdem, aus welchen Einzelzuckern sie zusammengesetzt sind, haben sie unterschiedliche Namen. Die folgenden acht essenziellen Einzelzucker sind die Bau­steine für die Polysaccharide: Glukose, Galaktose, Mannose, Fuctose, Xylose, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalaktosamin, N-Acetyl­neura­min­säure.

Eine Untergruppe, die Proteoglykane (Mucopolysaccharide), ist ein wichtiger Bestandteil der extrazellulären Matrix und der Zell­ober­fläche. Proteoglykane haben ein hohes Wasserbindungsvermögen. Sie sind durch einen großen Polysaccharidanteil von 80 bis 94 Pro­zent und einen niedrigen Proteinanteil von sechs bis 20 Prozent gekennzeichnet. Proteingebundene Glykane – also Glykoproteine wie sie besonders im Pilzpulver vom ganzen Pilz vorkommen – wirken effektiver auf das Immunsystem als reine Polysaccharide.

Studien fokussieren sich heutzutage auf ß-1-3- und ß-1-6-Glykane, wie sie in den Pilzen überwiegend vorkommen. Dies sind Poly­saccharide aus Glukose mit einer besonderen chemischen Struktur, die eine besondere Bedeutung für unser Immunsystem haben. Je nachdem, in welchem Pilz sie vorkommen, haben sie spezielle Namen: Lentinan aus dem Shiitake (Lentinula edodes), Pleuran aus dem Pleurotus ostreatus, Grifolan oder D-Fraktion aus dem Maitake (Grifola frondosa).

Vorkommen

Beispiele für Polysaccharide sind Glykogen (Speicherzucker bei Mensch, Tier und in Ständerpilzen), Stärke (Speicherzucker in der Pflanze), Zellulose und Chitin. Sie alle dienen als wichtige Reservestoffe und Nahrungsgrundlage.

ß-Glykane kommen auch in Algen, Hafer, Weizen und Hefen vor. In Pilzen jedoch findet sich die größte Vielfalt. Neben den bereits in Studien gut untersuchten ß-Glykanen gibt es aber auch noch viele andere biologisch aktive Polysaccharide in Pilzen. Pflanzen enthalten vor allem die weniger wirksamen ß-1.4-Glykane mit einem Molekulargewicht von 45.000 - 50.000 Dalton, ß-Glykane in Pilzen haben ein Gewicht von 1,5 - 2 Mio. Dalton. Man vermutet, dass ein hohes Molekulargewicht eine bessere und komplexere Wirkung auf unseren Körper hat. Außerdem hat man festgestellt, dass der Pilz-Fruchtkörper eine höhere Gesamtmenge und eine größere Vielfalt an Poly­sacchariden und Glykoproteinen enthält als das Myzel. Dabei hängt die Konzentration der Polysaccharide und Glykoproteine vom Ent­wick­lungsstadium des Fruchtkörpers ab und auch die Zunahme der Aktivität der Polysaccharide steigt mit der Entwicklung und dem Wachstum des Fruchtkörpers. Deshalb sollte immer nur der ausgereifte Fruchtkörper zu Pilzpulver verarbeitet werden.

Eigenschaften

Polysaccharide haben das größte Potenzial in Bezug auf die Veränderung ihrer chemischen Struktur und somit die beste und größte Kapazität, biologische Informationen zu vermitteln. Dies ermöglicht eine enorme Flexibilität, die wichtig ist, um präzise Regulations­mechanismen in höheren Organismen zu beeinflussen. Während zum Beispiel nur 24 Oligopeptid-Konfigurationen mit vier Peptiden (Proteinen) möglich sind, sind mehr als 1.000 verschiedene Oligosaccharid-Konfigurationen mit vier Kohlenhydratmolekülen möglich.

Es gibt viele ß-Glykane aus Pilzen, deren detaillierte Struktur noch unklar ist. Um effektiv wirksam zu sein, scheinen die ß-Glykane eine ß-1.3- oder ß-1.6-Verknüpfung aufweisen zu müssen. Je komplexer sie aufgebaut und verzweigt sind, desto komplexer scheinen sie auch auf den menschlichen Körper zu wirken.

Eine Forschungsstudie von Rice hat gezeigt, dass die intestinale Aufnahme des ß-Glykans ein aktiver Prozess ist, der von den gastro­intestinalen Makrophagen abhängt, also von einer guten Darmgesundheit. Experimente mit gekennzeichneten ß-Glykanen haben be­wiesen, dass sie drei Tage nach der Einnahme in den Lymphknoten und in der Milz und vier Tage nach der Einnahme im Knochenmark nachzuweisen sind. In allen Fällen sind sie innerhalb der Makrophagen zu finden.

In den ersten drei Tagen nach oraler Einnahme bewirken die ß-Glykane noch keine Veränderung. Innerhalb von 14 bis 21 Tagen werden sie dann abgebaut. Die so entstandenen Fragmente sind biologisch aktiv, werden nach außen abgegeben und schon am vierten Tag an der Membran der Granulozyten aufgegriffen, wo sie ihre Funktion der Stimulierung des Immunsystems entfalten.

Abhängig vom Grad der Polymerisation, also Verzweigung der ß-Glykane, ergibt sich das Molekulargewicht und somit ihre Aufnahme­möglichkeit durch den Körper. Die Polysaccharide mit niedrigem molekularem Gewicht sind auch in Alkohol löslich, haben aber wenig Einfluss auf unser Immunsystem.

Der Zusammenhang zwischen chemischer Struktur und Wirkung

In Japan und China haben einige der Polysaccharide und deren Glykoproteine aus Pilzen die Phasen I, II und III von klinischen Studien durchlaufen. Ihre Größe und die Komplexität ihrer Struktur machen es jedoch schwierig, die genauen Wirkmechanismen zu studieren. Einerseits wird berichtet, dass Glykoproteine mit hohem Molekulargewicht (800.000 - 1.500.000 Dalton) einen höheren Einfluss auf eine Vielzahl von Immunfunktionen haben, aber dass - nachdem ihre Größe durch Erhitzen (Extrahieren) reduziert wird - auch die Bandbreite und Stärke der Wirkung proportional reduziert ist. Studien in vitro haben gezeigt, dass die ß-Glykane mit hohem molekularem Gewicht die Leukozyten direkt aktivieren können. Nach Fadok et al. erhöhen ß-Glykane mit hohem Molekulargewicht auch die Fähigkeit der Makro­phagen, apoptotische Zellen wiederzuerkennen und zu vernichten. Auch bei ß-Glykanen mit mittlerem und niedrigem molekularen Gewicht wurden biologische Aktivitäten in vitro nachgewiesen, aber ihre zellulären Auswirkungen sind weniger klar. ß-Glykane mit sehr niedrigem Molekulargewicht (5.000 - 10.000 Dalton) – wie in Getreide vorkommend – sind hingegen inaktiv. Auch findet man an anderer Stelle den Hinweis, dass Denaturierung (Extraktion) die durch Zytokine induzierte Aktivität der Monozyten reduziert und dass durch die Isolierung in Einzelsubstanzen die Wirkungen verloren gehen.

Solange nicht geklärt ist, welches isolierte Polysaccharid das wirkungsvollste ist, sollte man daher die Polysaccharide in der Form ver­wen­den, wie sie uns von der Natur angeboten werden: Naturbelassen, nicht denaturiert und in der natürlichen Kombination der ver­schiedensten Strukturen. Dies wird auch durch mehrere Studien bestätigt: Ghoneum et al., 1995; Wedam and Haynes, 1997; Sawai et al., 2002 zeigen, dass die natürliche Mischung aus verschiedenen Polysacchariden, ß-Glykanen und Glykoproteinen das Immunsystem vergleichsweise stärker beeinflusst.

Die Wirkung auf das Immunsystem

Die ß-Glykane ähneln den Polysaccharid-Ketten auf der äußeren Zellwand von Bakterien. Dadurch wird das Eindringen von Erregern simuliert und das Abwehrsystem trainiert. ß-Glykane werden vom menschlichen Organismus nicht synthetisiert, daher werden sie vom Immunsystem als körperfremd erkannt und regen die angeborene und erworbene Immunantwort an.

Um es genauer zu sagen: ß-Glykane haben ähnliche molekuare Eigenschaften wie Pathogene. Sie werden daher von bestimmten Rezep­toren der Zelloberflächen erkannt und lösen eine Immunantwort aus.

Der Effekt der ß-Glykane auf die angeborene unspezifische Immunantwort besteht darin, die Zytotoxizität und Zytokinproduktion von Makrophagen, natürlichen Killerzellen und neutrophilen Granulozyten zu erhöhen. Auch durch die Produktion von freien Sauerstoff- und Stickstoffradikalen (NO-Gas) entfalten sie eine Aktivität gegen entartete Zellen, Viren und Bakterien. Der Effekt auf die erworbene Immun­antwort besteht in der Aktivierung der dendritischen Zellen. Diese leiten sich von Monozyten ab und präsentieren den T-Zellen Antigene. ß-Glykane stimulieren außerdem die Produktion der Zytokine und Chemokine IL-8, IL-1b, IL-6, und TNF-a sowie die Fähigkeit der Makrophagen, die in der Apoptose befindlichen Zellen wiederzuerkennen und zu eliminieren.

ß-Glykane zeigen im Tierversuch und in klinischen Studien antivirale Wirkung bei HIV (CD4-Zellen Anstieg), Hepatitis B (Anregung der Phagozytose) und dem Schweinegrippe-Virus (Abnahme viraler Nukleinsäuren in infizierten Tierzellen, Anstieg von Interferon-gamma und NO-Gas), antibakterielle und antifungale Wirkung. Auch die Wundheilung wird durch erhöhte Aktivität der Makrophagen unterstützt.

Außerdem wurde ein direkter zytotoxischer Effekt auf Krebszellen durch Polysaccharide entdeckt. Somit kann sowohl die Krebs­ent­stehung als auch das Fortschreiten des Tumorgeschehens durch ß-Glykane aufgehalten werden.

Aktive Polysaccharide sind außerdem Ballaststoffe, die mögliche Karzinogene absorbieren und deren Ausscheidung über den Darm fördern.

Weitere Wirkungen der Polysaccharide

Sie senken den Cholesterinspiegel; wobei der Mechanismus nicht genau geklärt ist. Eine Theorie ist, dass sie eine vermehrte Aus­schüt­tung von Gallensäuren bewirken und so auch mehr Cholesterin ausgeschieden wird. Die andere Theorie besagt, dass die Produktion von Cholesterol in der Leber besser reguliert wird.

ß-Glykane senken außerdem den Blutzuckeranstieg nach dem Essen, wobei der Wirkungsmechanismus noch genau geklärt werden muss. Am wahrscheinlichsten ist, dass das Chitin in den Pilzen die aufgespaltenen Zucker im Darm aufnehmen kann und somit mehr Zucker unverbraucht ausgeschieden wird. Auch wird ein direkter Anstieg der Insulinspiegel diskutiert. ß-Glykane haben auch eine triglyzeridsenkende Wirkung und sind hilfreich gegen die diabetische Arteriosklerose. Somit lässt sich auch ihr blutzucker- und blut­druck­kontrollierender Effekt erklären.

Quellen

  • Smith, Rowan and Sullivan: "Medicinal Mushrooms: Their therapeutic properties and current medical usage with special emphasis on cancer treatments."; May 2002, University of Strathclyde
  • Willard, Terry: "Reishi-Der Wunderpilz der alten Chinesen"; Wilhelm Heyne Verlag, 1999
  • Prof. Dr. med. Ivo Bianchi: "Moderne Mykotherapie"; Hinckel Druck, 2008
  • Chen, Jiezhong, Seviour Robert: "Medicinal importance of fungal ß-(1-3), (1-6)-glucans"; Mycological Research III (2007) 635-652, Elsevier
  • Hobbs, C.: "Medicinal Mushrooms"; Botanica Press, 1995
  • Halpern, G.M.: "Healing Mushrooms. Effective Treatments for today’s illnesses"; Square One Publishers, 2007
  • McAnalley B.H., Vennum E.: "Einführung in die Glykonährstoffe", Glycoscience & Nutrition"; Band 1 Nr.1, Januar 2000
  • Elmar W. Weiler, Lutz Nover: "Allgemeine und molekulare Botanik", Georg Thieme Verlag, 2008