Лактоферин

Лактоферинът е гликопротеин и член на семейството на трансферините. Той е основният протеин, притежаващ свойството да свързва и транспортира железни йони. Разполага се стратегически в лигавиците и някои специфични гранули на неутрофилите.

Лактоферинът е протеин с интензивно действие. Концентрацията му се увеличава на места, където има опасност от възпалителни процеси и вирусни инфекции. Наред с това той има широко разнообразие от биологични функции, които не са свързани с желязосвързващата му способност.

Структура и свойства на лактоферина

Молекулата на лактоферина представлява единична полипептидна верига с тегло от около 80 000 DA съдържаща 703 аминокиселини. Състои се от два глобуларни лоба: C – карбокси и N–амино свързани с алфа-ос. Всеки лоб е разделен на две области (C1 със C2 и N1 с N2), които формират цепнатина, където феройонът плътно граничи в обединено сътрудничество с карбонатен анион. И в двата лоба карбонатният йон действа синергитично в процеса на желязосвързване.

Съществуват три различни изоформи на лактоферин:

  • Лактоферин – алфа
  • Лактоферин – бета
  • Лактоферин – гама

Лактоферин – алфа има желязосвързващи свойства и транспортна функция, докато лактоферин – бета и лактоферин – гама имат рибонуклеазна активност.

Способността на лактоферина да свързва ферийони е много по-голяма от тази на трансферина, който играе роля и на негов донор на йони. Два ферийона могат да се свържат към една молекула лактоферин.

Един карбонатен йон винаги бива свързан от лактоферина конкурентно на всеки железен йон. Въпреки здравината на тази връзка при ниско pH, неговото насищане не превишава 10%.

Съществуват три форми на лактоферина съобразно насищането им с желязо:

  • Аполактоферин – несвързан
  • Моноферинен – свързан с един железен йон
  • Хололактоферин – свързан с два железни йона

Освен желязосвързващата му функция, лактоферинът има способността да свързва и редица други химични съединения и вещества като хепарин, липолизахариди, глюкозаминоглюкани, ДНК, както и други метални йони – алуминиеви, цинкови, магнезиеви и др.

Способността на лактоферина да поддържа желязото свързано при ниски стойности на pH възпрепятства метаболитната активност на бактериите и тяхното размножаване (пролиферация). При наличие на възпаление лактоферинът свързва и железни йони, отдадени от серумния трансферин.

Биологична роля на лактоферина

Лактоферинът подсилва имунната система, има антивирусно, антибактериално, антипаразитно действие.

Лактоферинът и имунната система

Поради своите желязосвързващи свойства и взаимодействие с клетки и молекули (които се явяват като мишена), лактоферинът може едновременно да влияе върху клетките на имунната система и клетките, участващи във възпалителната реакция. От една страна той притежава способността да подпомага пролиферацията (размножаването) и активността на имунните клетки, а от друга страна действа като противовъзпалителен фактор, свързвайки се и въздействайки върху лошите бактерии. Лактоферинът е важна част от вродената имунна система, като играе съществена роля и при развитието на придобития (адаптивен) имунен отговор. Той намалява оксидативния стрес на молекулярно ниво и по този начин контролира свръхреакциите при възпаление.

Антивирусни свойства на лактоферина

Мощното антивирусно действие на лактоферина е установено през 1994. Изследванията сочат, че когато лактоферинът бил тестван в двете си форми – апо и желязосвързаната, се запазва действието в ранната фаза на вирусните инфекции и по този начин предотвратяват навлизането на вируса в клетката гостоприемник както чрез блокиране на клетъчните рецептори, така и чрез директно свързване с вирусните частици. Това довежда до класифицирането му от някои автори като „острофазен” гликопротеин. Съществуват сведения, които показват, че животинският лактоферин проявява по-висока антивирусна активност от човешкия. Действието на лактоферина е доказано при редица вируси: ротавирус, алфавирус, човешки папиломавирус, аденовирус, херпесвирус, хепатит Б, хепатит C и др.

Антибактериални свойства на лактоферина

Лактоферинът има силно антибактериално действие. Способността му да свързва свободното желязо, което е един от основните елемeнти необходим за растежа и развитието на бактериите, е в основата на неговия бактериостатичен ефект. Липсата на свободно желязо спира растежа на желязозависимите бактерии. В същото време той може да служи и като източник на желязо за някои полезни бактерии като Lactobacillus и Bifidubacterium. Лактоферинът е особено ефективен и защитава организма от редица бактерии като E-coli, стрептококи, стафилококи и др.

Източници на лактоферин в организма

Наличието на лактоферин в човешкия организъм  се отчита още в дву- и четири-клетъчните ембриони по време на ембрионалното развитие, след това в стадия на бластоцист до имплантацията. Лактоферинът не може да бъде установен от времето на имплантация до средата на периода на гестация. По-късно се открива в неутрофилите и в епителните клетки, формиращи репродуктивната и храносмилателната система.

При зрелите индивиди високи нива на лактоферин се откриват в млякото и коластрата, както и в повечето мукозни секрети – вагинален секрет, семенна течност, слюнката, жлъчката, панкреатичния сок, чревната секреция, назалния секрет, сълзите и др.

Бъбреците произвеждат лактоферин по строго определен начин и само една малка част от този протеин се отделя в урината. Ето защо той играе важна роля в имунната защита на уринарния тракт, както и в метаболизма на желязото.

Неутрофилите са важен източник на лактоферин. Нещо повече – по-голямата част от плазмения лактоферин се продуцира от неутрофилите. Той може да е свързан или не с броя на неутрофилите.

Регулиране на синтеза на лактоферин

Регулацията на синтеза на лактоферин зависи от типа клетка, продуцираща този гликопротеин. Количеството му в млечните жлези се контролира от пролактина, а при репродуктивните органи – от естрогена. Синтезът на лактоферин в ендометриума се влияе не само от естрогена, но и от епидермалния растежен фактор. Екзокринните жлези продуцират и секретират лактоферин непрекъснато. В неутрофилите лактоферинът се синтезира по време на тяхната диференциация (превръщането им от промиелоцити в миелоцити) и след това се съхранява в специфични гранули. Зрелите неутрофили спират да произвеждат лактоферин.

Рецептори на лактоферина

Биологичните функции на лактоферина се осъществяват чрез специфични рецептори по повърхността на целевите клетки. Тези рецептори са присъщи за всеки тип клетка и могат да бъдат открити в мукозните епителни клетки, лимфоцитите, тромбоцитите и др. Някои клетки притежават така наречените „главни рецептори”, които им позволяват да свързват не само лактоферин, но и други трансферини.

Метаболизъм на лактоферина

Съществуват два начина за елиминарането на лактоферина от организма: чрез рецептор- медиирана ендоцитоза на фагоцитните клетки (макрофаги, моноцити и др.), чрез последващ железен трансфер на феритин или чрез директно поглъщане от черния дроб. Лактоферинът се изчиства от кръвообръщението чрез черния дроб и далака. Бъбреците също играят важна роля в метаболизма на лактоферина. Чрез тях той преминава в уринарния тракт, продължавайки действието си до отделянето му чрез урината.

Лактоферинът и клетъчната пролиферацията

Освен способността му да подпомага размножаването на клетките, съществуват доказателства, че лактоферинът действа и като активатор на растежа на клетките, като тази му функция върху епителните клетки на тънките черва е по-ефикасна, отколкото тази на епидермалните растежни фактори.

Антимикробни свойства на лактоферина

Лактоферинът е разглеждан като част от вродената имунна система на организма. Той участва в редица имунни реакции по индиректен начин. Заради стратегическото си разположение в лигавиците, лактоферинът се превръща в един от първите защитници срещу микробните агенти, които навлизат в организма през мукозната тъкан. Лактоферинът ограничава растежа и размножаването на редица инфекциозни микроорганизми, вируси, бактерии и др.

Противопаразитни свойства на лактоферина

Лактоферинът има противопаразитно действие. Установено е, че той нарушава паразитната цялост на мембраната, причинявайки последващи промени във взаимодействието между клетката гостоприемник и паразита.