Dołącz do czytelników
Brak wyników

Studium przypadków

21 czerwca 2018

NR 21 (Czerwiec 2018)

Laktoferyna – białko multipotencjalne

0 153

Od kilkudziesięciu lat laktoferyna, będąca jednym z głównych białek mleka kobiecego, jest przedmiotem badań zarówno laboratoryjnych, jak i klinicznych. Jej wielokierunkowe działanie sprawia, że z roku na rok rozszerza się liczba wskazań, w których jest stosowana. Mamy także coraz więcej danych z badań klinicznych przeprowadzonych z udziałem wcześniaków i niemowląt. W artykule opisano właściwości i mechanizmy działania laktoferyny, a także przeanalizowano badania kliniczne oceniające jej skuteczność w neonatologii oraz wpływ na gospodarkę żelazem i zdolność do zapobiegania infekcjom dróg oddechowych i zakażeniom przewodu pokarmowego.

Skróty:
bLf (bovine lactoferrin) – laktoferyna bydlęca,
Lf – laktoferyna,
LOS (late-onset sepsis) – sepsa o późnym początku,
NNTB (number needed to treat to benefit) – liczba pacjentów, których trzeba poddać interwencji, aby uzyskać pozytywny efekt u jednego pacjenta,
RR (relative risk) – ryzyko względne.

Profilaktyka jest ważną i często niedocenianą częścią pracy pediatry. Propagowanie karmienia piersią jest jednym z jej pierwszych elementów. U dzieci karmionych piersią stwierdzono rzadsze występowanie lub łagodniejszy przebieg: zakażeń przewodu pokarmowego (redukcja zapadalności o 50%), zakażeń dróg oddechowych, zapalenia ucha środkowego, bakteryjnego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych, sepsy, zakażeń układu moczowego i martwiczego zapalenia jelit, a także prawdopodobnie mniejsze ryzyko m.in. zespołu nagłego zgonu niemowląt, cukrzycy typu I i II, nadwagi i otyłości, hipercholesterolemii i chorób alergicznych [1]. Od lat trwają badania, których celem jest zidentyfikowanie składników mleka kobiecego odpowiadających za te działania. 
Laktoferyna (Lf) po raz pierwszy została opisana w 1939 r. jako jeden ze składników mleka krowiego [2], a w 1960 r. została wyizolowana z mleka kobiecego [3, 4, 5] i uznana za jedno z głównych jego białek [3]. Występuje również w mleku innych ssaków (m.in. kóz, koni i psów) oraz w wydzielinach gruczołów egzokrynnych: ślinie, łzach, nasieniu i macicy. Jest także syntetyzowana przez populacje różnych komórek, głównie neutofili, makrofagów i wydzielniczych komórek nabłonkowych w odpowiedzi na powstawanie procesu zapalnego [8].
Celem tego artykułu jest opis właściwości i mechanizmów działania laktoferyny oraz przegląd badań klinicznych oceniających skuteczność jej stosowania u dzieci.

Właściwości laktoferyny

Laktoferyna jest niehemowym białkiem o masie 78 kDa, wiążącym żelazo, należącym do grupy transferyn, zbudowanym z 690 aminokwasów [6, 7]. Składa się z pojedynczego łańcucha polipeptydowego posiadającego dwa płaty: N oraz C. Każdy z nich posiada po jednym miejscu wiążącym jon żelaza [7].
Budowa jest międzygatunkowo homologiczna [78]. W największym stężeniu występuje w siarze mleka kobiecego (7g/l) oraz jest drugim co do ilości białkiem mleka krowiego po kazeinach [9]. Główną rolą Lf jest transport żelaza w surowicy. Posiada zdolność odwracalnego wiązania żelaza oraz największe powinowactwo do wiązania żelaza spośród wszystkich transferyn. Ma 360 razy większe powinowactwo do wiązania żelazna niż transferyna [10]. Występuje w formie niezwiązanej z Fe3+ (apolaktoferyna) i w formie związanej z Fe3+ (hololaktoferyna) [11]. Poza zdolnością wiązania żelaza posiada działanie immunomodulujące, przeciwdrobonoustrojowe, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe i troficzne – wpływa na dojrzewanie komórek w jelitach i ich uszczelnianie [6].

Przeciwdrobnoustrojowe działanie laktoferyny

Działanie przeciwbakteryjne
Aktywność przeciwbakteryjna Lf jest związana z jej działaniem bakteriostatycznym i bakteriobójczym. Wiązanie żelaza i zmniejszenie jego zasobów wpływa na spowolnienie rozwoju i podziału bakterii [12, 13]. Działanie bakteriobójcze jest związane z bezpośrednim łączeniem się laktoferyny ze ścianą komórkową bakterii i nie jest zależne od metabolizmu żelaza [14]. Kationowy charakter cząsteczki ułatwia jej łączenie z anionową ścianą komórkową bakterii, powodując depolaryzację ściany komórkowej prowadzącą do wystąpienia zaburzeń metabolicznych w obrębie komórki bakteryjnej [14, 15]. W płacie N zidentyfikowano dwa peptydy odpowiadające za to działanie – laktoferycynę i laktoferaminę [17]. Na poziomie molekularnym, w przypadku bakterii Gram-ujemnych Lf łączy się z porynami w błonie zewnętrznej ściany komórkowej, powodując szybkie uwolnienie lipopolisacharydów (LPS) oraz aktywację litycznego działania lizozymu [18, 19]. Działanie na bakterie Gram-dodatnie jest związane z łączeniem się Lf z cząstkami anionowymi, m.in. kwasem lipotejchojowym, co także prowadzi do bakteriolizy indukowanej lizozymem [20]. Opisano również hamujący wpływ Lf na adhezję bakterii do komórek, kolonizację i powstawanie biofilmu [21, 22] oraz hamowanie wnikania bakterii do komórek nabłonka [23, 24]. Także jej proteolityczne działanie jest jednym z elementów działania bakteriobójczego [25]. Dodatkowo działanie przeciwdrobnoustrojowe w przewodzie pokarmowym jest potęgowane poprzez tzw. efekt bifidogenny – poprzez zmniejszenie ilości żelaza hamuje rozwój bakterii patogennych, co sprzyja rozwojowi bifidobakterii, które mają znacznie mniejsze zapotrzebowanie na żelazo [26]. W badaniach in vitro wykazano aktywność laktoferyny m.in. przeciwko Haemophillus influenzae, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Legionella pneumophila czy Mycobacterium tuberculosis [27].
Działanie przeciwwirusowe
Jest związane z hamowaniem łączenia się wirusa z komórką gospodarza, wpływem na replikację oraz z działaniem immunomodulującym laktoferyny [28]. We wczesnej fazie infekcji Lf zapobiega wnikaniu wirusa do komórek gospodarza poprzez blokowanie receptora w ko-
mórce, a także przez bezpośrednie wiązanie się z cząstką wirusa [29]. Aktywacja cytokin przeciwzapalnych, głównie interferonu (INF) alfa i beta, hamuje replikację wirusów w komórce, a aktywacja komórek NK oraz stymulacja limfocytów Th1 ograniczają rozwój zakażenia [30]. Aktywność przeciwwirusową na modelach zwierzęcych i w badaniach in vitro opisano względem wielu wirusów: RSV, rotawirusów, cytomegalii (CMV), opryszczki (HSV), wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV) i C (HCV), paragrypy (PIV), alfawirusa, wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV), adenowirusa, enterowirusa 71 (EV71), echowirusa 6, wirusa grypy typu A i wirusa japońskiego zapalenia mózgu [30, 31]. 
Opisano również wpływ Lf na zmniejszenie kolonizacji Giardia lamblia [32], zdolność do zabijania tych pierwotniaków [33] oraz jej działanie przeciwgrzybicze związane z uszkodzeniem ściany komórkowej grzybów prowadzącym do zmiany jej przepuszczalności oraz z jej właściwościami chelatowania żelaza [34]. 

Działanie immunomodulujące

Działanie immunomodulujące, oprócz bezpośredniego działania przeciwdrobnoustrojowego opisanego powyżej, odgrywa istotną rolę w zwalczaniu rozwoju infekcji i jej zapobieganiu. Od czasu odkrycia laktoferyny opublikowano ponad 3 tys. prac opisujących i badających ten mechanizm. Prowadząc badania na modelach zwierzęcych i in vitro, opisano jej rolę zarówno w zakresie odporności wrodzonej, jak i nabytej [35]. W związku z jej obecnością w wydzielinach wielu narządów i obecnością na powierzchni komórek nabłonkowych razem z wydzielniczą IgA oraz innymi defensynami odpowiada za obronę miejscową i homeostazę mikrobiomu [36]. Jej obecność w leukocytach wielojądrzastych, które stanowią połowę białych krwinek, sprawia, że w momencie rozpoczynania się procesu zapalnego w następstwie adhezji granulocytów do uszkodzonego endotelium dochodzi do uwolnienia laktoferyny do krwioobiegu i jej stężenie może wzrosnąć do wartości 200 µg/ml (w stanie zdrowia wynosi ok. 1 µg/ml) [35]. Komórki mikrogleju w mózgu w przypadku wystąpienia stanu zapalnego również uwalniają laktoferynę [35]. Dodatkowo laktoferyna może brać udział w opsonizacji, albo pełniąc rolę cząstki opsonizującej łączącej się z fagocytem, albo poprzez aktywację układu dopełniacza, aczkolwiek ten mechanizm jest hipotetyczny []. Ponadto udokumentowano, że laktoferyna jest mediatorem zarówno w reakcjach związanych z odpornością komórkową, jak i humoralną poprzez utrzymywanie równowagi pomiędzy syntezą cytokin przeciwzapalnych (m.in. IL-4 i IL-10) oraz cytokin prozapalnych (m.in. TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-12) [35]. D...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Forum Pediatrii Praktycznej"
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy