Polisacharydy – czym są i gdzie występują?

Polisacharydy to wielocukry zbudowane z wielu jednostek cukrowych (monosacharydów) połączonych wiązaniami glikozydowymi. Ich struktura chemiczna może być liniowa lub rozgałęziona, a długość łańcucha i rodzaj cukrów wpływają na ich właściwości fizykochemiczne oraz biologiczne. Polisacharydy nie są jednorodne – wykazują zmienność budowy, funkcji i właściwości. Odgrywają istotną rolę w organizmach żywych jako materiał zapasowy, strukturalny, a także jako składniki błon komórkowych.

1. Budowa polisacharydów
2. Występowanie polisacharydów
3. Działanie polisacharydów

Budowa polisacharydów

Polisacharydy dzielą się na homopolisacharydy i heteropolisacharydy.

Homopolisacharydy to związki zbudowane z jednego rodzaju monosacharydu – na przykład skrobia i celuloza składają się wyłącznie z glukozy. Skrobia ma formę częściowo rozgałęzioną (amylopektyna) i częściowo liniową (amyloza), co wpływa na jej strawność. Celuloza ma wyłącznie liniową strukturę, dlatego jest niestrawna dla ludzi.

Heteropolisacharydy natomiast zawierają dwa lub więcej różnych rodzajów monosacharydów. Przykładami są hemicelulozy, pektyny, agar, gumy roślinne, czy kwas hialuronowy. Struktura tych związków może być bardziej złożona i często zawiera grupy funkcyjne, które wpływają na ich właściwości fizykochemiczne, np. grupy karboksylowe, siarczanowe lub acetylowe. Struktura wpływa na to, dlaczego niektóre polisacharydy mają działanie zagęszczające, inne żelujące, a jeszcze inne stabilizujące czy emulgujące.

Występowanie polisacharydów

W roślinach najczęściej występują skrobia, celuloza, hemicelulozy, pektyny i gumy roślinne.

• Skrobia magazynowana jest w nasionach, bulwach i owocach jako główne źródło energii.
• Celuloza buduje ściany komórkowe, zapewniając ich sztywność. Hemicelulozy, również obecne w ścianach komórkowych, mają mniejszą masę i bardziej rozgałęzioną strukturę.
• Pektyny występują głównie w owocach i odpowiadają za ich konsystencję.
• Gumy (np. arabska, guar) wytwarzane są przez rośliny jako reakcja ochronna na uszkodzenia.

U zwierząt głównym polisacharydem zapasowym jest glikogen, obecny w wątrobie i mięśniach jako łatwo dostępna forma energii. Chityna, podobna do celulozy, buduje oskórek stawonogów i ściany grzybów. Czerwone algi zawierają agar i karagen, związki o właściwościach żelujących. Bakterie, z kolei, wytwarzają egzopolisacharydy oraz polisacharydy strukturalne, które tworzą ochronne otoczki komórkowe.

Rodzaje i występowanie polisacharydów

Działanie polisacharydów

Istnieje wiele rodzajów polisacharydów różniących się budową chemiczną, pochodzeniem, masą cząsteczkową i stopniem rozgałęzienia, co sprawia, że ich działanie biologiczne może być skrajnie odmienne. Chcąc omówić właściwości każdego z nich z osobna, należałoby poświęcić temu osobną publikację lub rozdział w specjalistycznej monografii. Mimo to dostępne są przeglądy i analizy, które porządkują wiedzę z wielu badań i pozwalają wskazać ogólne, powtarzające się mechanizmy działania polisacharydów.

Polisacharydy o funkcjach innych niż energetyczne

Polisacharydy o funkcjach innych niż energetyczne mogą korzystnie wpływać na metabolizm glukozy, oddziałując na mikrobiotę jelitową, której zmieniony skład sprzyja produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA – produkty fermentacji bakteryjnej), zwiększeniu wydzielania GLP-1 (hormonu stymulującego wydzielanie insuliny) oraz aktywacji szlaków sygnałowych IGF1/PI3K/AKT i PI3K/AKT/GSK-3β (układów regulujących wzrost komórek i przetwarzanie glukozy).

Mechanizmy te mogą poprawiać wrażliwość na insulinę i wspierać kontrolę glikemii. Jednocześnie przypuszcza się, że polisacharydy wzmacniają barierę jelitową, ograniczają translokację lipopolisacharydów (LPS – składników bakterii wywołujących stan zapalny) oraz łagodzą przewlekłe zapalenie i stres oksydacyjny (zaburzenie równowagi wolnych rodników).

Wpływ na układ odpornościowy

Ich wpływ na układ odpornościowy również wydaje się istotny. Niektóre z polisacharydów wykazują działanie immunomodulujące (regulujące funkcje odpornościowe), co potwierdzono w badaniach na zwierzętach i ludziach, m.in. z chorobami nowotworowymi i alergiami. Niektóre polisacharydy roślinne mogą także wspierać gospodarkę wapniowo-fosforanową i metabolizm kości, regulując aktywność szlaku Wnt/β-katenina (mechanizmu tworzenia kości) i hamując RANKL (cząsteczkę aktywującą komórki niszczące kość), co sprzyja mineralizacji i może zmniejszać ryzyko złamań.

Źródła:

• Ramberg JE, Nelson ED, Sinnott RA. Immunomodulatory dietary polysaccharides: a systematic review of the literature. Nutr J. 2010;9:54. Published 2010 Nov 18. doi:10.1186/1475-2891-9-54
• Bo S, Dan M, Li W, Chen C. The regulatory mechanism of natural polysaccharides in type 2 diabetes mellitus treatment. Drug Discov Today. 2024;29(11):104182. doi:10.1016/j.drudis.2024.104182
• Xue H, Hao Z, Gao Y, et al. Research progress on the hypoglycemic activity and mechanisms of natural polysaccharides. Int J Biol Macromol. 2023;252:126199. doi:10.1016/j.ijbiomac.2023.126199
• Zhao Z, Nian M, Lv H, et al. Advances in Anti-Osteoporosis Polysaccharides Derived from Medicinal Herbs and Other Edible Substances. Am J Chin Med. 2022;50(2):441-470. doi:10.1142/S0192415X22500173