Influence of structural features on immunostimulating activity of glucans extracted from Agaricus blazei mushroom

Abstract

High molecular weight b-D-glucans derived from Basidiomycetes cell walls are able to specifically activate cellular and humoral components of the host immune system. The aim of this paper was to examine immunomodulating activity of native, chemically and enzimatically modified glucans from Agaricus blazei mushroom and to determine which structural features are of primary importance for their stimulation referring to humane immune cells. The immunomodulating activities were tested in vitro, by stimulation of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and measuring of interferon-gamma (IFN-g) production by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). Measurements of immunomodulatory capacity of Agaricus blazei native glucans showed their expressive immunostimulating effect on activated PBMCs and synthesis of IFN-g. The results obtained after the stimulation of cells with 1M H2SO4 and 1M NaOH, the treated glucans showed that primary structure is of more importance than the tertiary structure of the triple helix for their immunostimulating activity and synthesis of IFN-g. Glucans of lower molecular weight obtained after acid hydrolysis appeared as effective immunostimulators of PBMC's. The results obtained after the incubation of cells with 1,6 b-glucanase modified glucans suggest that b-(1,6) binding of glucose monomers probably has no importance for the production of imunostimulating effects, in vitro. This confirmed that b-(1,3) bonds are the primary determinants of immunomodulatory activities and stimulation of IFN-g synthesis.

b-D-glukani velikih molekulskih masa izolovani iz ćelijskog zida gljiva iz klase Basidiomycetes imaju sposobnost da specifično aktiviraju celularne i humoralne komponente imunog sistema domaćina. Imunomodulatorska aktivnost miko-D-glukana u funkciji je njihovih hemijskih karakteristika, kao što su molekulska masa, stepen grananja, rastvorljivost u vodi i tercijarna struktura. Cilj ovog rada je bio ispitivanje imunomodulatorske aktivnosti nativnih, hemijski i enzimski modifikovanih glukana gljive Agaricus blazei i da se utvrdi koja je strukturna karakteristika od primarnog značaja za stimulaciju ćelija humanog imunog sistema. Imunomodulatorska aktivnost je testirana in vitro, stimulacijom mononuklearnih ćelija krvi iz perifernog krvotoka (PBMC) molekulima glukana i merenjem količine sintetisanog interferona-gama (IFN-g) od strane stimulisanih ćelija enzimoimunotestom (ELISA). Merenjem imunomodulatorskog kapaciteta Agaricus blazei nativnih glukana pokazano je da ovi molekuli imaju izraženo imunostimulativno dejstvo na aktivirane PBMC ćelije i stimulaciju sinteze IFN-g. Stimulacijom ćelija glukanima koji su prethodno bili parcijalno hidrolizovani 1M H2SO4 i 1M NaOH izmereni titar IFN-g se nije značajno promenio u odnosu na nativne molekule. Glukani manjih molekulskih masa, nastali nakon kisele hidrolize, pokazali su se kao efikasni stimulatori PBMC ćelija. Merenjem titra IFN-g nastalog nakon inkubacije aktiviranih ćelija sa 1,6 b-glukanazama modifikovanim glukanima potvrđeno je da su fragmenti b-(1,3)-glukana velikih molekulskih masa (MM > 80 kDa) i mali fragmenti b-(1,3)-glukana (MM lt 80 kDa), nastali nakon enzimske modifikacije, ispoljili značajno povećanje imunostimulativne aktivnosti u odnosu na nativne molekule. Dobijeni rezultati su ukazali da b-(1,6)-glikozidne veze nemaju značaja u ispoljavanju imunostimulativnog efekta, in vitro. Ovim je potvrđeno da je za imunostimulativnu aktivnost i stimulaciju sinteze IFN-g od primarnog značaja prisustvo b-(1,3)-glikozidnih veza. Zaključeno je da je za imunomodulatorsku aktivnost ovih molekula bitna primarna struktura, a ne konformacija trostrukog heliksa nativnih molekula, kao i da su molekuli glukana manjih molekulskih masa efikasni stimulatori sinteze IFN-γ.