乳鐵蛋白及其活性肽的營養(yǎng)生理作用及應(yīng)用前景

　　2 乳鐵蛋白及其活性多肽的營養(yǎng)生理作用

　　2.1 殺菌、抑菌作用

　　1972年，Bullen等首先提出LF具有抑菌作用。1982年，Arno1d等通過螢光免疫研究發(fā)現(xiàn)，LF可與菌體表面結(jié)合，從而隔斷外界營養(yǎng)物質(zhì)進入菌體，致使菌體死亡?，F(xiàn)已確定，LF屬廣譜抑菌劑，既可抑制需鐵的革蘭氏陰性菌，如大腸菌群，沙門氏菌等；也可抑制革蘭氏陽性菌。但基本不抑制對鐵需求不高的菌，如乳酸菌。

　　ＬＦ的另一種殺菌方式是通過一種抗菌活性多肽（簡稱Ｌｆｃｉｎ）。Ｔｏｍｉｔａ等（１９９１年）和Ｂｅｌｌａｍｙ等（１９９２）研究了牛乳鐵蛋白的蛋白酶水解物的抗菌效果， 結(jié)果表明，豬胰蛋白酶水解得到的小分子多肽具有較強的抗菌作用，其抗菌活性是未降解前的２０～４００倍以上 。

　　Hwang等（1998）研究了LfcinB溶液的三維結(jié)構(gòu)，利用核磁共振(NMR)的X衍射分析發(fā)現(xiàn)，LfcinB的空間構(gòu)象為扭曲的反向平行的β-折疊。對照LF的X衍射分析，LF的結(jié)構(gòu)為α-螺旋結(jié)構(gòu)。由此可以解釋正是由于α-螺旋結(jié)構(gòu)向β-折疊的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致了LfcinB的抑菌活性強于LF，因為β-折疊構(gòu)象更易于貼近細菌的表面，從而有了更多與細菌接觸的機會。

　　以前有人認為LF和LfcinB對革蘭氏陰性菌和陽性菌的抑菌作用是由于乳鐵蛋白高度結(jié)合鐵，使細菌失去生長所需的基本元素鐵。但現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)，許多微生物通過分泌小分子鐵絡(luò)合物或通過分泌LF的受體來與LF競爭鐵。其真正的抗菌作用是通過直接對細菌或病毒的作用，或通過其水解的多肽對細菌或病毒的殺傷作用。特別是BLF可通過水解得到的LfcinB來實現(xiàn)。及LF通過氨基末端強陽離子結(jié)合區(qū)域，增加細菌細胞膜的通透性，使細菌的脂多糖從外膜滲出，達到直接殺菌作用。Schibli等（1999）對LfcinB的活性中心的研究顯示，位于一側(cè)的2個疏水的Trp殘基和另一側(cè)3個帶正電荷的Arg 殘基與細菌或病毒細胞結(jié)合，其中疏水的Trp殘基起著膜定位器的作用。第一步是帶正電荷的Arg 殘基與膜上磷脂基團的陰離子之間的相互作用，接著跟膜上的脂多糖相互作用，然后通過膜定位器Trp的作用，使肽分子的疏水α-螺旋插入膜上，聚合形成孔道，導(dǎo)致內(nèi)容物外泄，細菌或病毒死亡。隨后的一些研究證明了LF抑菌效果均與LF結(jié)合鐵的能力有關(guān)，乳鐵蛋白及其活性肽的抑菌作用取決于鐵離子的飽和程度,它們與鐵離子的飽和程度越高，抑菌活性越弱。

　　2.2 抗病毒作用

　　Shimizu等（1996）對小鼠在注射細胞肥大包涵體病毒前注射乳鐵蛋白,可以提高動物對病毒致死的抵抗力。LF能抑制人HIV-l（免疫缺陷病毒-1）和HCMV(巨細胞病毒)對MT4細胞和成纖維細胞的致病變作用，其抑制濃度（IC50）分別為30～100μg/m1和40μg/m1，牛乳LF抑制病毒的活性約為人乳LF的2．5倍。乳鐵蛋白及其活性多肽可以抑制胃腸炎病毒、肝炎病毒、皰疹I(lǐng)型和II型病毒、流感病毒等，即使是攜帶HCMv病毒的母乳哺喂的嬰兒，在最初的1個月內(nèi)也不易感染，主要是因為初乳中LF含量甚高；而隨著母乳中LF水平的下降，約有2/3的嬰兒在此后的8個月內(nèi)存在感染危險。最近，日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)LF具有防止健康細胞受丙型肝炎病毒感染的作用。研究人員把丙肝病毒和牛LF添加到肝臟細胞中一同培養(yǎng)，8d后檢查發(fā)現(xiàn)，肝臟細胞未受丙肝病毒感染。通過臨床試驗證實牛奶中的乳鐵蛋白能使丙型肝炎病毒減少，有望成為治療丙肝的一種輔助療法。乳鐵蛋白與鐵離子的飽和程度也影響抗病毒活性,處于飽和狀態(tài)的乳鐵蛋白,抑病毒活性明顯下降（Hanson等，2000）。關(guān)于LF抗病毒的機制，有一種解釋是LF能與病毒或宿主細胞相結(jié)合，從而阻斷了病毒與宿主細胞間的結(jié)合，使后者免受病毒的危害。

　　2.3 調(diào)節(jié)機體免疫

　　嗜中性細胞、巨嗜細胞和淋巴細胞表面都具有乳鐵蛋白受體,而血清中的乳鐵蛋白主要是由嗜中性細胞釋放出來的[9]。嗜中性粒細胞是含乳鐵蛋白最多的細胞，在機體受感染時可以將乳鐵蛋白釋放出來，釋放出的乳鐵蛋白奪取致病菌的鐵離子致使后者死亡。用牛乳LF治療貓的口腔炎，發(fā)現(xiàn)嗜中性粒白細胞的活性被明顯激活。連續(xù)4周給老鼠進食LF能刺激其腸道和脾臟分泌IgA和IgG。體外模擬試驗和用鼠類動物、小豬等所作的試驗均證實，LF具有調(diào)節(jié)免疫的功能，能促進抗體生成、T細胞成熟、淋巴細胞增殖、活化自然殺傷細胞(naturalkiller)、抑制混合淋巴球的IL-1，IL-2以及腫瘤壞死因子（TNF）的釋放等（Appelmelk等，1994）。

　　上述現(xiàn)象機制尚不十分清楚。但也有了一些研究，譬如NK細胞活性的增強已知是由于乳鐵蛋白和NK細胞的靶分子之間存在結(jié)構(gòu)同源性，還有乳鐵蛋白同細菌脂多糖（LPS）結(jié)合后引起LPS介導(dǎo)的TNF-α產(chǎn)生減少可能是先前報道的乳鐵蛋白可防止小鼠試驗性大腸桿菌敗血癥的發(fā)生的原因。Broek 等（1995）報道乳鐵蛋白可通過調(diào)節(jié)鐵離子攝取量而影響T細胞增殖，當鐵離子處于低水平時T細胞增殖受抑制，反之則T細胞增殖受到刺激。有人提出乳鐵蛋白在炎癥部位可通過同組織損傷產(chǎn)生的具有潛在毒性鐵離子結(jié)合而對T細胞功能起到保護作用。還有人認為乳鐵蛋白同單粒細胞和巨噬細胞的結(jié)合可能也能起到類似的保護作用。

　　乳鐵蛋白在炎癥反應(yīng)，感染以及免疫中的作用究竟如何？至今尚缺乏明確的答案，就目前來說已有可能對中性粒細胞脫顆粒產(chǎn)生的乳鐵蛋白對炎癥免疫反應(yīng)一系列作用做出一定的設(shè)想。由于乳鐵蛋白可與細胞表面酸性分子結(jié)合，它能同淋巴細胞、巨噬細胞等細胞結(jié)合從而防止它們免受由于組織損傷而釋放的自由基對它們的損傷。當乳鐵蛋白與鐵離子結(jié)合后，它對蛋白酶的降解作用更具抵抗力，同時使病原微生物可利用的鐵離子大為減少。此外這種更為穩(wěn)定的鐵離子-乳鐵蛋白復(fù)合物可隨后對抗感染有關(guān)的基因進行轉(zhuǎn)錄環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)，或通過其它機制發(fā)揮抗感染作用。