Dictionar medicamente litera L

Lactoferina

Ce este Lactoferina

Lactoferina-Septogal-400

Lactoferina este o proteina care leaga fierul, prezenta in lapte, saliva, lacrimi, intr-un cuvant, in secretii mucoase si in granulele neutrofilelor. Lactoferina continuta in lapte variaza in functie de specie, frecvent in mod invers proportional cu nivelul de transferina. In special abundenta in colostrul uman (6 mg/ml), continutul in lactoferina descreste in timpul primei saptamani de lactatie pana la un nivel de aproximativ 0,8 mg/ml in laptele matur. Acelasi fenomen a fost observat in colostrul bovin, ce are un continut de 5 mg/ml si scade rapid la 0,35-0,20 mg/ml in laptele bovin matur. Lactoferina este, de asemenea, prezenta in urmatoarele secretii lichide: lacrimi, secretii genitale, plasma, saliva, secretii nazale, bila, suc gastric, lichid amniotic, urina.

Structura Lactoferinei

Lactoferina este o glicoproteina cu masa moleculara in jur de 77.000. Secventa completa de aminoacid a lactoferinei reprezinta +/- 680 aminoacizi reziduali, variind de la o specie la alta prin structuri diferite ale lantului de glican.

Fiecare molecula de lactoferina poate lega 2 atomi de fier (FeIII) strans, dar reversibil. Cele 2 locusuri de legare a fierului sunt asemanatoare, dar nu identice. Legarea fierului depinde de legarea concomitenta a anionilor sinergici, ca bicarbonatul ce are un rol esential in legarea stransa a metalului in locusul sau de legare de pe proteina. Lactoferina poate exista si in stare nelegata de fier si saturata de fier. In mod evident, activitatea lactoferinei arata ca rolul moleculei este strans legat de importanta fierului.

Lactoferina – un modulator imun ideal

Daca fierul este un metal foarte important pentru viata, la fel de usor el poate deveni toxic. In forma ionica si in cantitate prea mare, poate deveni un pericol pentru organism. De fapt, el este un element esential necesar bacteriilor patogene si celulelor tumorale. Influenteaza, de asemenea, dezvoltarea unor forme de cancer si joaca un rol fara echivoc in dezvoltarea artritelor. Jeremy Brock a aratat ca exista o relatie intre metal si imunitate. Celulele sistemului imun protejeaza tesuturile impotriva toxicitatii fierului, jucand deci un rol primordial in controlul concentratiei acestui metal. Mecanismul arata ca sinteza acestui tip de celule si eliberarea de proteine care leaga fierul ca lactoferina, transferina si feritina, capabile de neutralizarea fierului, duc la eliminarea toxicitatii fierului prin legarea acestuia. Pericolele pe care le prezinta pentru organism si prezenta fierului in concentratie mare in forma sa libera vor fi adancite privitor la diferitele functii biologice ale lactoferinei.

Pare clar astazi ca moleculele sistemului imun joaca un rol-cheie in neutralizarea fierului in forma libera. In cazul deprimarii acestui sistem, fierul in forma libera va fi responsabil de dezvoltarea unor patologii. Fierul este deci un metal tinut sub control si a carui eliberare creeaza o multitudine de probleme organismului.

Fierul si infectiile: evidente clinice

Deficienta de fier este prevalenta in copilarie in tarile dezvoltate si in tarile in curs de dezvoltare. Programe de terapie prezumptiva cu rol de suplimentare si fortificare a dietei au fost introduse in multe tari. Problema nerezolvata in ceea ce priveste interactiunea fierului si infectiile in cadrul clinic necesita reevaluarea acestor practici. Situatiile de supradozare a fierului sunt asociate cu sensibilitatea crescuta la anumite infectii, de altfel mecanismul exact poate varia cu patologia de baza. Tratamentul cu fier a fost asociat cu exacerbari acute ale infectiei, in particular malaria. In cele mai multe cazuri a fost utilizat fierul parenteral. Administrarea de fier parenteral la nou-nascuti este asociata cu infectii severe cu E. coli. In tari cu endemii de malarie, administrarea fierului parenteral a fost asociata cu cresterea ratei malariei si cresterea morbiditatii cauzate de boli respiratorii la copii. Din contra, in tarile in care nu exista malarie, studiile despre administrarea orala a fierului au aratat o scadere a morbiditatii. Problemele metodologice in rapoartele de mai sus indica nevoia continua de studii prospective controlate, cu inregistrarea exacta a morbiditatii daca au fost facute recomandari documentate.

Functiile biologice ale lactoferinei

Studiile despre functiile lactoferinei ingerate de copiii nou-nascuti sunt dificile fara sa stim daca proteina supravietuieste tranzitului intestinal. Brock si colaboratorii sai au studiat in detaliu efectele in vitro ale tripsinei si chemotripsinei asupra lactoferinei bovine si umane. Lactoferina bovina saturata in  fier a fost ceva mai rezistenta la digestie decat apoproteina. Apoforma lactoferinei umane a ramas aproape intacta, judecand dupa capacitatea sa de a a lega fierul si activitatea bacteriostatica asupra E. coli.

Activitatea antimicrobiana a Lactoferinei

Lactoferina – un modulator imun idealEste cunoscut faptul ca lactoferina are rol in cresterea microorganismelor. Foarte multe studii trecute in revista au demonstrat efectul bacteriostatic, iar in cateva cazuri efectul bactericid al lactoferinei in vitro asupra unei game largi de microorganisme incluzand bacterii gram-pozitive si gram-negative, aerobe, anaerobe, ciuperci si virusuri, ca de exemplu citomegalovirusul uman (HCMV), virusul herpes simplex uman (HSV-1) si virusul imunodeficientei umane (HIV). Efectul bacteriostatic al lactoferinei a fost asociat cu abilitatea sa de a lega fierul. Aproape toate bacteriile au nevoie de fier si, datorita proprietatilor de sechestrare, lactoferina este in masura sa impiedice utilizarea fierului de bacterii. ai, nu in ultimul rand, mecanisme, altele decat simpla retinere a fierului, sunt implicate in actiunea lactoferinei, precum blocarea metabolismului carbohidratilor la microbi sau destabilizarea peretelui celulei bacteriene, probabil prin legarea calciului si magneziului si, de asemenea, printr-o interactiune intre lactoferina si microorganisme. Lactoferina actioneaza sinergic cu alte proteine antibacteriene ca lizozimul prezent in lapte. In acest caz, chiar si forma saturata de fier este activa, iar inhibitia rezulta din aglutinarea de lactoferina a bacteriei, ai carei pereti celulari au fost modificati de lizozomi.

In vivo, lactoferina din lapte isi poate exercita efectul inhibitor asupra cresterii microbiene in intestinul nou-nascutului. Este frecvent sugerat faptul ca activitatea antimicrobiana a lactoferinei joaca un rol in selectia florei intestinale a nou-nascutului si previne colonizarea cu organisme enteropatogene.

Semnificatia fierului in infectie

Proteinele care leaga fierul – transferina si lactoferina – restrictioneaza cantitatea de fier ionic disponibil in fluidele corpului la 10-18 M. Aceasta cantitate este insuficienta pentru cresterea normala a bacteriilor, iar cele patogene obtin fierul fie prin producerea agentilor chelatori de fier, fie prin utilizarea componentilor hemului. Proteinele care leaga fierul in combinatie cu anticorpi au adesea un puternic efect bacteriostatic in vitro si sunt esentiale pentru protectia impotriva multor infectii. Lactoferina se pare ca este esentiala pentru functia bactericida a leucocitelor polimorfonucleare impotriva Pseudomonas aeruginosa. Febra reduce concentratia de fier in ser si favorizeaza rezistenta la infectie. Eliberarea componentelor hemului poate amplifica infectiile clinice.

Activitatea antibacteriana a lactoferinei impotriva unor enterobacterii

Proprietatea unor transferine, similare cu proteinele, de a dona fier mucoasei duodenale a fost studiata cu ajutorul unei tehnici de incubatie in vitro. In contrast cu serul, transferina si ovotransferina, numai lactotransferina a fost capabila sa doneze fierul tesutului intestinal, dar intr-un sistem autolog aceasta proteina nu a fost in stare sa doneze fierul preparatului de reticulocite umane. Studiile cu lactotransferina marcata I si lactotransferina marcata II cu Fe si I au aratat ca proteina intacta nu poate patrunde in enterocite. Experimentele sugereaza ca fierul poate traversa mucoasa duodenala dupa ce a fost legat in situsurile specifice de pe suprafata proteinei.
Lactoferina – un modulator imun idealInhibitia bacteriilor de lactoferina si alti agenti chelatori de fier
Cand nu au fost saturate cu fier, lactoferinele bovina, umana si cea de capra au avut actiune bacteriostatica pentru Bacillus stearothermophilus si Bacillus subtilis si in prezenta si in absenta cantitatilor infime de metale. Lactoferina bovina a inhibat germinatia sporilor si cresterea formelor vegetative de B. stearothermophilus.

Activitatea bacteriostatica a lactoferinei

Actiunea bacteriostatica a lactoferinei a fost suprimata de Fe2+ si amplificata de Zn2+, Co2+, Mn2+, Ni2+ si Cu2+. B. stearothermophilus a fost, de asemenea, inhibat de 8-hidroxichinolina si I,10-fenantrolina. Alti agenti ce leaga fierul, incluzand cateva transferine diferite, nu au avut actiune inhibitoare. B. stearothermophilus si T. subtilis au fost, de asemenea, inhibati de un complex cu greutate moleculara mare izolat din laptele vacilor care nu au alaptat. Complexul continea lactoferina si cazeina si, de asemenea, actiunea sa a fost suprimata prin adaugarea de fier si a avut o stabilitate putin mai mare decat lactoferina purificata si nu a precipitat prin actiunea anticorpilor la lactoferina.
Distrugerea membranei externe a gram-negativilor de lactoferina si transferina modulate de Ca2+ si Mg2+

Lactoferina si transferina au activitate antimicrobiana impotriva unor bacterii gram-negative, dar mecanismul de actiune nu a fost definit. A fost studiata proprietatea lactoferinei si a transferinei de a distruge membrana externa a gram-negativilor. Eliberarea de LPS de proteine poate fi blocata prin adaugarea concomitenta de Ca2+ si Mg2+. Adaugarea de Ca2+ a blocat proprietatea lactoferinei de a creste sensibilitatea Escherichiei coli la rifampicina. Transferina, dar nu si lactoferina, a crescut sensibilitatea bacteriilor gram-negative la deoxicholat, cu inversarea sensibilitatii aparute la expunerea la Ca2+ sau Mg2+. In studiile la microscop electronic, polimixina B a produs deformari in deget de manusa a membranei, dar nu s-au vazut alterari morfologice la celulele expuse la EDTA, lactoferina sau transferina. Aceste date ne aduc o dovada in plus ca lactoferina si transferina au rol de agenti activi pe membrane, cu efecte modulate de Ca2+ si Mg2+.

Inhibarea cu lactoferina a infectiei umane cu herpes virus in vitro

Lactoferina umana (hLF), ca si lactoferina bovina (bLF) au inhibat infectia cu citomegalovirus uman (HCMV) si cu virusul herpes simplex-1 uman (HSV-1) pe tesuturi cu celule de cultura. Adaugarea de lactoferina a inhibat infectarea si replicarea in vitro, cu HCMV si  HSV-1, a celulelor embrionare gazda de plaman uman. Inhibitia maxima cu mai mult de 6 exponenti ai TCID 50 pentru HCMV si 4 exponenti pentru HSV-1 a fost obtinuta la o concentratie intre 0,5 si 1 mg lactoferina a mediului. Actiunea antivirala a LF a fost asociata cu fractiunea sa proteica si nu cu molecula sa de fier sau acid sialic. Nici o alta transferina nu a avut aceasta semnificativa actiune antivirala. Mai mult, s-a gasit ca LF a prevenit absorbtia si/sau penetrarea virusului in celula-gazda, ceea ce arata efectul de prevenire a infectiei virale. Preincubarea celulelor-gazda cu LF timp de 5-10 minute a fost suficienta pentru prevenirea infectiei cu HCMV, chiar si atunci cand LF a fost indepartata dupa adaugarea virusului. Aceste rezultate arata ca LF poseda o puternica activitate antivirala si poate fi utila in prevenirea infectiilor umane cu HCMV si HSV-1.
Efectele lactoferinei saturate cu fier in absorbtia fierului

Rolul lactoferinei in absorbtia fierului

Lactoferina – un modulator imun idealMulte experimente au confirmat rolul chelatorilor in reglarea absorbtiei intestinale a fierului. Numai foarte recent eforturile s-au canalizat spre analiza factorilor endogeni, altii decat feritina care controleaza absorbtia fierului. Blanc si colaboratorii (1965, 1966) au studiat rolul mucoproteinei din mucoasa duodenala a cobailor care determina o crestere semnificativa a ratei absorbtiei fierului la om. Davis, Luke si Deller (1966) au descris o proteina secretata in lumenul stomacului capabila sa depoziteze fierul si posibil sa scada nivelul de preluare intestinala a acestuia (Helbock and Saltman, 1967). Lactoferina, o proteina care leaga fierul din secretii, a fost identificata in tractul gastro-intestinal uman (Masson et al., 1968) si in tractul gastro-intestinal al porcilor de guineea. Experimentele care urmeaza sa fie descrise s-au facut pentru a elucida rolul lactoferinei in absorbtia intestinala a fierului.
Efectul lactoferinei asupra florei intestinale

Rezultatele multor experimente au oferit argumente valide in favoarea suplimentarii formulelor de lapte cu lactoferina bovina.

Pe de alta parte, este important sa subliniem ca cele mai folosite practici la momentul de fata pentru a preveni cazurile de anemie la nou-nascuti sunt cele legate de suplimentarea laptelui artificial cu fier, ce reprezinta un nutrient esential pentru a-si dezvolta si exersa virulenta florei patogene intestinale. Aceste metode pot deveni o amenintare pentru organism. Dr. Mevissen-Verhage a stabilit ca nou-nascutii hraniti cu o formula de lapte continand fier anorganic au inlesnit dezvoltarea bacteriilor patogene intestinale si in multe cazuri copiii au suferit inflamatii intestinale. Rezultatele obtinute de Dr. Mevissen l-au impulsionat sa depuna la European Community Directiva nr. 420/’86, in care cere sa se opreasca orice suplimentare cu fier a formulelor artificiale de lapte destinate copiilor nou-nascuti.

Efectul trofic al lactoferinei in intestin

Se stie de mult timp ca colostrul si laptele multor specii favorizeaza dezvoltarea intestinelor. Widdowson si multi alti cercetatori precum Berseth, Heird au stabilit ca laptele si colostrul cu care se hranesc purcelusii de lapte, cobaii, iepurii si cainii cresc greutatea intestinelor si a stomacului, precum si lungimea lor in comparatie cu animalele hranite cu o dieta artificiala. Acest efect al hranirii naturale a fost bine documentat, sugerand ca laptele si colostrul pot fi importante in adaptarea speciilor bolnave la viata extrauterina. Componenta din lapte responsabila pentru stimulare a fost identificata de Nichols ca fiind lactoferina. De fapt, Nichols a aratat ca prezenta lactoferinei a putut stimula preluarea timidinei marcate in AND-ul celulelor, sugerand rolul lactoferinei ca promotor al cresterii in procesul de maturare a tractului gastro-intestinal.

Formulele bazate pe laptele bovin, soia si cazeina hidrolizata au inhibat in mod crescut AND-ul incorporat, dar adaugarea lactoferinei la aceste formule a remis acest efect. Acest test a fost facut cu o formula de lapte pentru copii continand lactoferina bovina si care in momentul de fata este comercializat pe piata.

Lactoferina – un modulator imun idealPe de alta parte, un test privind aceasta actiune a lactoferinei bovine a fost facut in vivo pe copii care au fost spitalizati pentru probleme gastrointestinale. Folosind metoda biopsiei, pediatrii au aratat ca pentru copii care au primit lactoferina, aceasta a exercitat o actiune benefica asupra reinnoirii enterocitelor in faza recuperarii unei diarei acute.
Efectul formelor de lactoferina libere de fier si al celor metal legate asupra cresterii bifidobacteriei, E. coli si S. aureus

Stimularea cresterii Bifidobacteriei

Efectul LF asupra cresterii bifidobacteriei a fost studiat; concentratia de LF a fost adusa la 200 ppm in acest test, iar rata de stimulare a cresterii este aratata ca procent de crestere a OD in prezenta LF fata de OD martor, dupa 15 h de cultivare. Fiecare dintre formele de LF testata (apo-LF, Fe-LF, Cu-LF) a produs stimularea cresterii (OD) la fiecare specie de Bifidobacterium testata. Efectul de stimulare a cresterii observat la B. adolescente si B. tkermophilum a fost slab comparativ cu cel observat la B. bifidum si B. breve, unde a fost substantial. In cazul lui B. breve, cultura OD a fost cu aproximativ 20% mai mare in prezenta Cu-LF. Efectul de stimulare a cresterii a fost observat la concentratii ale LF intre 100 si 1.000 ppm. Nu a fost gasita o diferenta clara in ceea ce priveste eficacitatea intre diferitele forme de LF testate.

Efectul lactoferinei asupra bifidobacteriei si a patogenilor

LF este cunoscuta ca inhibitor al cresterii unei largi varietati de microorganisme. Mecanismul actiunii sale antibacteriene a fost atribuit proprietatii sale de a lega si retine fierul, care este esential pentru cresterea microbiana. In experimentele noastre, apo-LF, Cu-LF si Zn-LF au produs inhibitii considerabile asupra cresterii culturilor de E. coli si S. aureus. De asemenea, un efect bactericid al apo-LF si Cu-LF a fost relevat in cazul E. coli. Atata timp cat Fe-LF nu a produs inhibitia cresterii si nu a avut efect bactericid, mecanismul antibacterian al LF se pare ca se bazeaza pe proprietatea LF de a lega fierul. Oricum, este foarte dificil de explicat diferenta dintre efectele apo-LF, Cu-LF si Zn-LF. De asemenea, efectul bactericid al LF pare a fi distinct cu privire la mecanismul de eliminare a fierului.

Cresterea bifidibacteriei s-a observat ca este stimulata de adaugarea apo-LF, Cu-LF sau Fe-LF. Dintre speciile testate, B. breve si B. bifidum au fost cele mai sensibile. Cand un digerat pancreatic de LF a fost adaugat mediului, nu a fost observat nici un efect de stimulare a cresterii. Este dificil sa se explice mecanismul stimularii cresterii de LF asupra bifidobacteriei. LF digerata enzimatic nu a aratat aceasta proprietate, constituentii sai (aminoacizi, complexul carbohidrat legat la LF) par a fi ineficienti. Considerand prevalenta in mediu a LF, de exemplu ca si componenta a laptelui de mama si a salivei si efectele opuse ale LF asupra bifidobacteriei si a E. coli sau S. aureus, se poate spune ca LF ar putea fi importanta pentru conexiunea cu sanatatea gastrointestinala a oamenilor.

Rolul lactoferinei in transportul fierului

Pana la 6 luni, deficienta de fier a nou-nascutilor alimentati la san a fost observata rar, din cauza ca ei se nasc cu o buna rezerva de fier.

Lactoferina – un modulator imun idealNesustinuta de nivelul slab al continutului de fier, inalta biodisponibilitate a fierului din laptele uman devine o sursa buna de fier comparata cu laptele bovin sau de capra cu niveluri de fier comparabile. Este general recunoscut faptul ca laptele uman este o sursa mai buna de fier decat laptele bovin sau formulele bazate pe lapte bovin, chiar daca nivelul fierului total continut este similar. S-a concluzionat ca incidenta anemiei la copiii hraniti cu lapte de vaca a fost cauzata de un continut scazut de fier si de o utilizare insuficienta a fierului. Biodisponibilitatea fierului din laptele bovin nu este doar scazuta, dar laptele a aratat ca interfereaza direct cu preluarea fierului. Laptele uman nu interfereaza doar cu absorbtia fierului, dar o si reduce de la 18 la 8,5% la copiii cu depozite normale de fier si de la 26 la 8,5% la cei fara depozite de fier. In contrast cu fierul anorganic, hemoglobina, ca sursa alternativa de fier, nu a fost inhibata de laptele bovin.

Una dintre primele incercari de asociere a absorbtiei fierului cu LF a fost facuta de  Fransson si colaboratorii sai. Ei au demonstrat in mod convingator ca absorbtia fierului a fost la fel de eficienta din LF saturata cu Fe ca si cea din sulfatul de fier la purcelusii de lapte anemici natural si la cobaii anemiati experimental dupa o dieta More cu nivel scazut de fier, iar descoperirea unui receptor specific pentru LF sustine puternic argumentul ca aceasta proteina joaca un rol esential in absorbtia fierului. Pe de alta parte, de Vet a aratat ca LF in forma ‘apo’ are un efect inhibitor in absorbtia fierului si s-a concluzionat in acest experiment ca LF poate juca un rol de reglare a inhibitiei absorbtiei intestinale a fierului, pentru prevenirea absorbtiei in exces a metalului. Concluzia este ca LF controleaza mai mult decat stimuleaza absorbtia fierului la nou-nascuti.

Daca alte experimente despre rolul LF in absorbtia fierului sunt controversate, este important sa plasam afectiunile din aceste experimente in contextul lor. De fapt, este foarte dificil sa compari rezultatele in vivo ale acestor experimente folosind diferite tipuri de pacienti. Experimentele controversate major sunt cele care se refera la rolul LF in transportul fierului si arata ca biodisponibilitatea fierului legat de LF nu a fost mai buna decat cea a fierului anorganic.

Concluzii

Lactoferina – un modulator imun idealPrincipalul motiv pentru a adauga fier intr-un produs final este de a opri sau preveni problemele de anemie la copii. Astazi avem posibilitatea de a inlocui acest fier printr-o molecula naturala, o proteina care leaga fierul.

LACTOFERINA este in momentul de fata produsa la scara industriala. Utilizarea ei va permite formulelor de hrana pentru copii sa fie mult mai umanizate, iar compozitia laptelui sa semene cu cea a laptelui uman.

Oricum, exista diferente intre studiile diferitelor grupuri de cercetatori in ceea ce priveste importanta problema a adaugarii fierului in produsele finale:

1. Cresterea florei intestinale patogene.
2. Producerea de radicali liberi precum hidroxilul.
3. Aparitia inflamatiilor intestinale.
4. Transportul fierului, chiar daca nu este necesar, poate crea probleme de ‘hematocroza’.

Pe de alta parte, s-a demonstrat ca lactoferina bovina, ce are o mare analogie cu lactoferina umana, poate fi folosita pentru transportul fierului. Rezultatele au fost, in cel mai rau caz, la fel de bune precum cele pentru fierul anorganic. Dar lactoferina bovina poate, de asemenea, elimina problema aditiei de fier si:

1. Favorizeaza mediul florei intestinale.
2. Elimina producerea de radicali liberi legand fierul liber.
3. Regleaza transportul fierului prevenind, de asemenea, concentrarea in exces a metalului in organism.
4. Elimina problemele inflamatiilor intestinale.