سلامتی زایی لاکتوفرین (پروتیین قرمز شیر) و تاثیر آن در تقویت سیستم ایمنی بدن

لاکتوفرین یک گلیکوپرویتین متصل شونده به یون آهن و متعلق به خانواده ترانسفرین محسوب می‌شود؛ که به مقادیر مختلف در شیر پستانداران از جمله گاو وجود دارد.

این گلیکوپروتیین اولین بار از شیر گاو جدا و به دلیل محتوای آهن آن به عنوان پروتیین قرمز شیر شناسایی شد. لاکتوفرین به عنوان یک مولکول دفاعی مهم میزبان درنظر گرفته می‌شود و دارای طیف گسترده‌ای از عملکردهای بیولوژیکی شامل:

• نقش در متابولیسم آهن
• تکثیر و تمایز سلولی
• فعالیت ضد باکتریایی
• فعالیت ضد ویروسی
• فعالیت ضد انگلی

در طول دهه های گذشته آشکار شده است که استفاده از لاکتوفرین گاوی در محصولات غذایی مختلف، اثرات مفید متعددی را بر روی سلامت دارد، از جمله، اثرات:

• ضد عفونی
• ضد سرطانی
• ضد التهابی

مقدمه

«لاکتوفرین یک گلیکوپروتیین با وزن مولکولی 80 کیلو دالتون است؛ که تمایل زیادی به اتصال با آهن دارد. لاکتوفرین عضوی از خانواده ترانسفرین‌ها و وابسته به پروتیین‌هایی است که توانایی اتصال و انتقال آهن را دارا هستند.

نام لاکتوفرین از طبقه بندی قدیمی آن -به عنوان یک پروتیین مهم متصل شونده به آهن- مشتق شده است» (Legrand & Mazurier, 2010).

«لاکتوفرین از یک رشته پلی پپتیدی به طول 689 اسید آمینه تشکیل شده است. ساختمان پروتیینی آن شامل دو بخش (lobe)، آمینی (N-lobe) و کروکسیلی (C-lobe) است. که هر کدام قابلیت اتصال به آهن آزاد را دارا هستند.

در واقع لاکتوفرین یک آنتی اکسیدان است که با مولکول‌های آهن آزاد ترکیب و مانع واکنش‌های رادیکال‌های آزاد می‌شود» (Feng et al., 2010).

«از جمله مایعاتی که در آن لاکتوفرین یافت می‌شود، شیر بوده که سطح آن در بین گونه ها متفاوت است. مقدار لاکتوفرین شیر گاو تقریبا 0.1 لاکتوفرین یافت شده در دیگر پستانداران بوده و دارای غلظتی در حدود 0.02 تا 0.2 میلی گرم بر میلی لیتر شیر است.

در گاوهای شیری، غلظت لاکتوفرین در طول دوره خشک و عفونت ورم پستان به شدت افزایش می‌یابد و نشان می‌دهد که این پروتیین نقش فیزیولوژیکی مهمی در کاهش شیوع بیماری ورم پستان بازی می‌کند» (محقق دولت آبادی و همکاران، 1393).

«تمایل لاکتوفرین برای جذب آهن به عنوان یک ترکیب اصلی سیستم دفاعی غیر اختصاصی میزبان علیه پاتوژن‌های بی‌شماری در نظر گرفته می‌شود.

لاکتوفرین با جذب آهن آزاد محیط را عاری از این عنصر می‌کند و در نتیجه باکتری‌ها و پاتوژن‌هایی که برای زندگی رشد و تكثیر خود به آهن نیاز دارند از آن محروم می‌مانند؛ و قادر به ادامه زندگی نمی‌شوند. بدین ترتیب لاکتوفرین به طور غیرمستقیم عفونت را مهار می­کند.

لاکتوفرین علاوه بر جذب آهن و دورنگه داشتن آن از دسترس میكروب‌ها می­تواند از طریق ممانعت از متابولیسم میكروبی کربوهیدرات‌ها، بی ثبات کردن دیواره سلولی باکتری‌ها و یا از طریق اتصال به کلسیم و منیزیم فعالیت ضد میكروبی داشته باشد.

استفاده از لاکتوفرین در تغذیه حیواناتی نظیر مو و خوک موجب افزایش مقاومت آن‌ها در برابر بیماری‌های باکتریایی و التهابی گردیده است. همچنین مشخص شده است که لاکتوفرین می‌تواند روی دیواره سلولی باکتری‌ها اثر گذاشته و با جدا کردن لیپوپلی ساکارید از دیواره سلولی، حساسیت این باکتری‌ها نسبت به آنتی بادی‌ها و لیزوزوم‌ها را افزایش دهد.

به علت رابطه لاکتوفرین با ایمنی ذاتی، پیشنهاد شده که این ژن به عنوان یک ژن کاندیدا در صفت مقاوم به ورم پستان در نظر گرفته شود» (Velusamy et al., 2014).

«کاهش حجم استخوان درنتیجه عدم تعادل بین فعال‌سازی استیوبلاست و استیوکلاست است. تحقیقات نشان داده که لاکتوفرین در استخوان‌سازی مؤثر است، هرچند مکانیسم عمل آن دقیقاً معلوم نشده، ولی نتایج مطالعه ها حاکی از این است که لاکتوفرین  باعث افزایش تکثیر و تمایز استیوبلاست­ها و مهار رشد استیوکلاست‌ها می‌گردد.

لاکتوفرین بالقوه به عنوان یک فاکتور رشد استخوان و یک گلیکوپروتیین باند شونده به آهن است. به دلیل مزایای زیاد لاکتوفرین استفاده از آن برای جلوگیری از استیوپرز ناشی از افزایش سن در یک نوشیدنی فراسودمند می‌تواند به کاهش خطر در افراد کهنسال کمک نماید» (Peinado et al., 2010).

«خواص بیولوژیکی آن شامل تنظیم جذب آهن در روده، محرک رشد سلول‌های حیوانی، خواص ضد التهابی، تعدیل کننده فعالیت سیستم ایمنی بدن و فعالیت ضد باکتریایی، ویروسی و توموری محسوب می‌شود. لاکتوفرین به عنوان جزیی از سیستم ایمنی ذاتی معرفی شده است و در عین حال در واکنش‌های ایمنی اختصاصی نیز به طور غیرمستقیم دخالت می‌کند» (شعربافی و همکاران، 1390).

«در یک کارآزمایی بالینی در مورد مصرف خوراکی لاکتوفرین در هموستاز آهن زنان باردار نشان داد ه شد که لاکتوفرین کمبود آهن و کم خونی حاصل از کاهش آهن را جبران می‌کند» (Paesano et al., 2009).

«شواهد دیگری که تعیین کننده سودمندی لاکتوفرین در فرمول غذایی؛ از جمله بهبود فلور طبیعی روده، افزایش فریتین سرم، افزایش سطح هماتوکریت و کاهش بیماری‌های تنفسی است. علاوه بر این لاکتوفرین مانع اکسیداسیون لیپید در فرمول غذایی کودکان می‌شود. این پروتیین با اثر ممانعت شیمیایی موجب مهار رشد سلول‌های سرطانی در حلق، ریه، زبان، مثانه و کبد گشته است»  (Al-Mashikhi & Nakai, 1987).

«لاکتوفرین یک ضدویروس قوی است که می‌تواند همانندسازی را در بسیاری از ویروس‌ها مهار کند. از سال 1994 فعالیت ضدویروسی لاکتوفرین انسانی و گاوی بر علیه ویروس‌های دارای پوشش و فاقد پوشش نشان داده شده است.

فعالیت ضدویروسی لاکتوفرین انسانی برای اولین بار در موش‌های آلوده به ویروس نشان داده شد. در حقیقت لاکتوفرین با اتصال به هپارین سولفات پروتیوگلایسین مانع ورود ویروس به سلول میزبان می‌شود، به طوری که علاوه بر اتصال به ذرات ویروسی، با تنظیم سیستم ایمنی، ایجاد پاسخ می‌کند.

اتصال لاکتوفرین به به هپارین سولفات پروتیوگلایسین از این ارتباط اولیه جلوگیری می‌کند در نتیجه مانع ورود ویروس به سلول میزبان می‌شود؛ که برای ویروس‌های روتاویروس، پولیوویروس، آدنوویروس، انتروویروس، سایتومگالوویروس، ویروس تبخال گربه، هانتا ویروس، HIV-1، ویروس پاپیلوم انسانی، ویروس سین سیتال تنفسی قابل توصیف است.

همچنین لاکتوفرین به عنوان یک عامل تداخل در بسته بندی کپسید شناخته شده است، در نتیجه از تکثیر ویروس ممانعت می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که لاکتوفرین‌ها تنها به طور مستقیم از طریق اتصال به سلول هدف یا ذرات ویروسی اثر خود را نمی‌گذارند؛ بلکه به طور غیرمستقیم از طریق تنظیم سیستم ایمنی ایجاد پاسخ می‌کنند.

اضافه کردن لاکتوفرین به کشت سلول یا حیوانات یا داوطلبان سالم منجر به افزایش سلول‌های طبیعی کشنده، مونوسیت‌ها و ماکروفاژها و گرانولوسیت ها می‌شود. این نوع سلول‌ها نقش مهمی را در طی مراحل اولیه عفونت ویروس قبل از پاسخ ضدویروس سیستم ایمنی اختصاصی دارند» (González-Chávez et al, 2009).

«متابولیسم و مکانیسم عمل درمان با لاکتوفرین خوراکی تحقیق شده و نشان داد که لاکتوفرین خوراکی به طور کامل در مجرای گوارشی تجزیه نمی‌شود و به صورت پپتید لاکتوفریسین باقی می‌ماند که به طور معمول جذب خون نمی‌شود اما بر سیستم ایمنی روده و سیستم محافظتی سیستمیک اثر می‌گذارد» (Takase et al., 2005).

«لاكتوفرین مقاوم بـه حـرارت و نیـز تـا حـدودی مقاوم به تجزیه پروتیینی اسـت. ایـن بـدان معنـی است كـه مـی­توانـد در شـرایط تولیـد غـذا و در حضور مایعات اسیدی معده و تجزیـه كننـده هـای پروتیینــی روده ســاختار خــود را حفــظ نمایــد. خصوصـیات مـذكور اسـتفاده از لاكتـوفرین را در تغذیـه امكـانپـذیر مـی‌سـازند» (Kumari et al., 2003).

نتیجه گیری

لاکتوفرین یک گلیکوپروتیین پیونـدی بـا آهـن از خـانواده ترانسفرین است؛ کـه در بسـیاری از سـیال‌هـای بیولوژیـک شامل شیر وجود داشته و یک جزء اصلی سیستم ایمنی ذاتـی پستانداران است. تأثیر حفاظتی لاکتوفرین شامل مهار فعالیـت برخی از میکروارگانیسـم‌هـا شـامل بـاکتری‌هـا، ویـروس‌هـا، قارچ‌ها و انگل‌ها است. همچنین، لاکتوفرین به مقدار زیادی در نوتروفیل‌ها تولید و در گرانول های ثانویه ذخیره مـی‌شـود و در طی التهاب آزاد می­شود تا به فعالیت آنتـی میکروبیـال کمـک کند.

منابع

1. شعربافی, رمیسا, مرادیان, رفیعی, & برزگر. جداسازی و خالص سازی لاکتوفرین از شیر گاو. دانشگاه علوم پزشکی مازندران, 21(84), 44-51.‎
2. محقق دولت آبادی, حبیبی زاد, ایمانی خواه, & فرحناز. (1393). بررسی خصوصیات چند شکلی‌های تک نوکلیوتیدی در ناحیه َ5 ژن لاکتوفرین در گاوهای بومی و هلشتاین ایران. مجله تحقیقات دامپزشکی (Journal of Veterinary Research), 69(1), 49-55.‎

• Velusamy, S. K., Poojary, R., Ardeshna, R., Alabdulmohsen, W., Fine, D. H., & Velliyagounder, K. (2014). Protective effects of human lactoferrin during Aggregatibacter actinomycetemcomitans-induced bacteremia in lactoferrin-deficient mice. Antimicrobial agents and chemotherapy, 58(1), 397-404.

• Peinado, I., Lesmes, U., Andrés, A., & McClements, J. D. (2010). Fabrication and morphological characterization of biopolymer particles formed by electrostatic complexation of heat treated lactoferrin and anionic polysaccharides. Langmuir, 26(12), 9827-9834.

• Legrand, D., & Mazurier, J. (2010). A critical review of the roles of host lactoferrin in immunity. Biometals, 23(3), 365-376.

• Feng, X., Liu, C., Guo, J., Bi, C., Cheng, B., Li, Z., … & Li, Z. (2010). Expression and purification of an antimicrobial peptide, bovine lactoferricin derivative LfcinB-W10 in Escherichia coli. Current microbiology, 60(3), 179-184.

• Paesano, R., Pietropaoli, M., Gessani, S., & Valenti, P. (2009). The influence of lactoferrin, orally administered, on systemic iron homeostasis in pregnant women suffering of iron deficiency and iron deficiency anaemia. Biochimie, 91(1), 44-51.

• Al-Mashikhi, S. A., & Nakai, S. (1987). Isolation of bovine immunoglobulins and lactoferrin from whey proteins by gel filtration techniques. Journal of dairy science, 70(12), 2486-2492.

• Takase, K., Hagiwara, K., Onodera, H., Nishizawa, Y., Ugaki, M., Omura, T & Shimazaki, K. I. (2005). Constitutive expression of human lactoferrin and its N-lobe in rice plants to confer disease resistance. Biochemistry and cell biology, 83(2), 239-249.

1. González-Chávez, S. A., Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Lactoferrin: structure, function and applications. International journal of antimicrobial agents, 33(4), 301-e1.

1. Kumari, J., Swain, T., & Sahoo, P. K. (2003). Dietary bovine lactoferrin induces changes in immunity level and disease resistance in Asian catfish Clarias batrachus. Veterinary Immunology and Immunopathology, 94(1-2), 1-9.