Laktoferyna – białko multipotencjalne

Skróty: 
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

Laktoferyna (Lf) po raz pierwszy została opisana w 1939 roku jako jeden ze składników mleka krowiego [2], a w 1960 roku została wyizolowana z mleka kobiecego [3–5] 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 [6].

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 [8]. W największym stężeniu występuje w siarze mleka kobiecego (7 g/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+ (apo-laktoferyna) i w formie związanej z Fe3+ (holo-laktoferyna) [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 [15, 16]. 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 komórce, 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 3000 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 [37]. 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]. Dodatkowo w trakcie rozwoju procesu zapalnego rozwija się stres oksydacyjny, prowadzący m.in. do apoptozy i martwicy tkanek. Uwalnia...