《Carbohydrate Polymers》：Harnessing β-glucans for immune regulation: Bridging structural diversity, therapeutic potential, and functional food development
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β-葡聚糖是来源于谷物、蘑菇、酵母和细菌的天然多糖，其结构异质性通过Dectin-1和TLR受体介导的免疫调节机制，增强抗肿瘤和抗感染响应，并可能通过调节肠道菌群发挥作用。其应用涵盖药物递送、免疫佐剂、伤口敷料和功能性食品，未来在精准营养和新型佐剂开发中潜力巨大。
作者：王雪 | 马琳琳 | 陈晨 | 马丽娜 | 曲贤 | 任艾 | 周一发 | 程海荣
中国吉林省教育厅糖缀合物工程研究中心，东北师范大学长白山天然药物化学与生物学重点实验室，长春，130024
摘要
β-葡聚糖是一种天然多糖，具有显著的结构多样性，来源于谷物、蘑菇、酵母和细菌等。其多样的免疫调节特性主要由这种结构复杂性决定。本文全面分析了结构各异的β-葡聚糖及其经口服或注射给药后的吸收途径和作用机制。此外，还阐明了它们与Dectin-1和Toll样受体（TLRs）等特定受体的相互作用，这些受体在介导其免疫调节效应中起着关键作用。文章进一步详细介绍了β-葡聚糖的免疫调节功能，强调了它们通过诱导适应性免疫来增强抗肿瘤和抗感染反应的作用，以及通过改变肠道微生物组成和调节代谢产物生成来调节免疫的作用。最后，我们讨论了β-葡聚糖在多种生物医学应用中的转化潜力，包括药物递送系统、免疫佐剂、伤口敷料和功能性食品。这些发现突显了β-葡聚糖作为多功能免疫调节剂的潜力，为精准营养学和创新性的肿瘤学、免疫学和代谢干预辅助剂的发展铺平了道路。
引言
β-葡聚糖在化学上被定义为通过β-糖苷键连接起来的葡萄糖聚合物，是一类结构多样的多糖，来源于谷物、蘑菇、酵母和细菌等多种生物来源（Chan等人，2009年）。它们的分子结构因来源不同而有所差异，呈现线性或分支形态，这些形态直接决定了它们的理化性质、生物利用度、受体识别能力，进而影响其免疫功能。这种结构-活性关系是理解β-葡聚糖生物活性机制和开发针对性治疗干预措施的基础（B. Du等人，2019年）。
传统上，β-葡聚糖的免疫调节特性被认为与其与模式识别受体（PRRs）的相互作用有关，尤其是Dectin-1（G. D. Brown & Gordon，2001年）和Toll样受体（TLRs）（Gordon D. Brown，2003年）。这些相互作用激活髓系细胞并引发细胞因子级联反应，从而连接先天性和适应性免疫反应。然而，最近的突破性发现扩展了这一认识。具体而言，肠道微生物群的免疫调节作用表明，β-葡聚糖通过影响微生物组成和短链脂肪酸（SCFAs）等代谢产物的产生，间接调节宿主免疫，通过调节Tregs和Th17细胞之间的平衡来实现（Cheong等人，2025年；Ji等人，2025年）。越来越多的证据系统地阐明了β-葡聚糖的理化性质，包括其溶解度和分支结构，以及给药途径（口服 vs 注射）和相应的免疫反应，因此需要对其进行全面综述。
β-葡聚糖在生物医学和营养领域都有应用。在肿瘤治疗中，β-葡聚糖通过多种机制发挥抗肿瘤作用。它通过重新编程肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）来抑制肿瘤生长，并能与免疫检查点抑制剂协同作用，增强其抗肿瘤效果（M. Liu等人，2020年；Su等人，2019年）。β-葡聚糖的生物相容性使其成为纳米药物递送系统的理想载体（X. Li & Cheung，2019年）。在功能性食品领域，β-葡聚糖能增强肠道屏障完整性并减少炎症（Chen等人，2021年；Cheong等人，2025年；Shi等人，2020年）。为了帮助研究人员快速了解β-葡聚糖的免疫调节效应和机制的最新进展，以及识别新兴的研究领域和未来的发展方向，我们主要汇总了过去十年（2015–2025年）的相关研究成果，并在本文中进行综合分析。本文旨在提供β-葡聚糖的结构特征、吸收机制、免疫调节活性及其潜在应用的全面概述。此外，我们还将讨论未来研究中需要解决的挑战。
β-葡聚糖的结构特征
β-葡聚糖是一种天然存在的高分子聚合物，由通过β-糖苷键连接的葡萄糖单元组成。已广泛研究的β-葡聚糖主要来源包括谷物、蘑菇、酵母和细菌。来自这些不同来源的β-葡聚糖存在显著的结构差异（图1）。
来自Alcaligenes faecalis和Escherichia coli等菌种的细菌β-葡聚糖具有线性骨架
β-葡聚糖的生物可及性和生物利用度
β-葡聚糖的结构多样性和多分散性，加上其大分子性质，给口服或注射给药后的实时药代动力学分析带来了显著的技术障碍（Z. Zheng等人，2021年）。
β-葡聚糖的免疫调节机制
在回顾β-葡聚糖的免疫学特性时，有必要考虑围绕这种多糖的研究历史背景。对β-葡聚糖的研究可以追溯到20世纪40年代，当时美国研究人员从新鲜酵母（Saccharomyces cerevisiae）中分离出一种不溶性成分，证明了其能够使补体系统的第三成分失活（Pillemer & Ecker，1941年）。1955年的后续研究确定了这种成分的活性部分
β-葡聚糖的应用
由于β-葡聚糖的免疫调节特性，它们在临床和工业领域具有广泛的应用。在肿瘤学中，它们通过免疫启动机制增强抗癌效果；在抗菌和自身免疫治疗中也有应用。在化妆品领域，这些化合物通过保湿和抗糖基化作用改善皮肤状况（Pillai等人，2005年）。在生物医学应用中，它们的生物相容性被用于组织修复和抗炎
未来展望
由于β-葡聚糖在制药、食品和各种工业领域的广泛应用，它们已成为药物开发的有希望的候选物质，具有显著提升全球健康状况的潜力。在健康食品行业，人们对健康的日益关注和对功能性成分的重视预计将推动对β-葡聚糖需求的增长，导致市场上富含β-葡聚糖的功能性食品不断增加。
作者贡献声明
王雪：撰写初稿，数据整理。马琳琳：数据整理。陈晨：数据整理，撰写与编辑。马丽娜：数据整理，撰写、审阅与编辑。曲贤：数据整理。任艾：数据整理。周一发：撰写、审阅与编辑，指导。程海荣：撰写初稿，指导。
利益冲突声明
作者确认与本研究不存在已知的利益冲突。
致谢
本项目得到了吉林省科学技术基金会（编号：20240303052NC）的支持。此外，该工作还得到了国家重点研发计划（编号：2023YFF1000800）的支持。
