Лактоферрин для чего применяется
Мультифункциональность и терапевтический потенциал Лактоферрина
Антибактериальные свойства Лактоферрина были открыты первыми, поэтому этот белок еще называют «природным антибиотиком». Белок Лактоферрина взаимодействует с разнообразными микроорганизмами, например, Haemophillus influenzae, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Legionella pneumophila, Mycobacterium tuberculosis, и т.д..
При взаимодействии с Грам-негативными бактериями, молекула Лактоферрина связывается с мембранным липополисахаридом (ЛПС) клетки патогена вследствие чего нарушается проницаемость мембраны и клетка погибает. Более того, связываясь с ЛПС, Лактоферрин препятствует адгезии бактерии на биологические поверхности и ингибирует образование бактериальных пленок — самой опасной стадии микробного заражения.
Клеточная стенка Грам-положительных микроорганизмов содержит много кислот, которые взаимодействуют с +заряженным Лактоферрином, что приводит к усилению эффекта на патоген как эндогенных белков несистемного иммунитета (например, лизоцима), так и антибиотиков.
Примеры подобного синергетического действия Лактоферрина с антибиотиками против различных патогенов (16−84-кратное усиление эффекта подавления микроорганизма).
Получено много результатов по ингибиторной активности Лактоферрина против дрожжевой и плесневой фитофторы. Особенно много работ показывают на синергизм действия антигрибковых фармпрепаратов с белком Лактоферрина. В практическом плане интересно применение Лактоферрина при кандидозах, когда штаммы Candida albicans и glabrata, которые вызывают опасные легочные микозы, ингибировались препаратом Лактоферрин при концентрации 10 мкг/мл.
К настоящему времени антипаразитическая активность Лактоферрина изучена недостаточно. Исследования с токсоплазмозами показывают, что размножение паразита подавлялось апоЛФ, безжелезистой формой Лактоферрина, которая связывала свободное железо в тканей. С другой стороны, Trichomonas foetus и Trichomonas vaginalis оказались способны отбирать ионы железа у белка Лактоферрина. Тем не менее, Лактоферрин усиливал пролиферацию клеток Т CD4+лимфоцитов, которые, в свою очередь, участвовали в подавлении паразитарной инфекции. В любом случае, необходимы дальнейшие исследования для изучения взаимодействия Лактоферрина с паразитами.
Помимо Лактоферрина (на схеме LTF – лактотрансферрин, одно из названий ЛФ), во время дегрануляции нейтрофилов, в очаг воспаления выделяются другие молекулы, которые относятся к врожденному иммунитету (лизоцим, миелопероксидаза, дефенсины, и др). Вместе с неспецифическими иммунными клетками, такими, как макрофаги, нейтрофилы и дендридные клетки все эти белки обеспечивают первую линию защиты организма во время микробного или немикробного воспаления. В процессе воспаления уровень Лактоферрин в биологических жидкостях организма животного значительно возрастает. Особенно это заметно для плазмы крови, где при нормальных условиях концентрация Лактоферрина составляет 0.4-2 мг/л, а при воспалении и остром сепсисе может возрастать в очаге воспаления до 200 мг/л. Но, помимо прямого участия в воспалительном процессе, молекула Лактоферрина модулирует синтез различных межклеточных факторов – медиаторов воспаления.
Так, при остром воспалении, Лактоферрин связывается с рецептором моноцитов CD14, тем самым aктивируя транскрипцию фактора NF-kB, который индуцирует гены различных медиаторов для мобилизации и вовлечении различных иммунных клеток в воспаление.
Лактоферрин (на схеме LTF – лактотрансферрин, одно из названий ЛФ) связывается со специфическими рецепторами многих иммунных клеток, включая нейтрофилы, моноциты, макрофаги, лимфоциты, а также с рецепторами эпителиальных клеток и передает внутриклеточный сигнал для активации ядерного фактора NF-kB.
Более того, Лактоферрин сам может проникать в клетку через рецептор-опосредованный механизм и выполнять функцию эффектора для ряда генов.
Модуляционный эффект Лактоферрина определяется его способностью, как первичного медиатора воспаления, активировать провоспалительные факторы (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-8, IL-18), и наоборот, вызывать повышенную экспрессию антивоспалительных агентов, подавляя синтез провоспалительных, при остром воспалительном процессе, сепсисе.
Свойства и активности Лактоферрина
300 раз выше, чем сродство трансферрина. Лактоферрин также способен связывать ионы других металлов.
300 раз выше, чем сродство трансферрина. Лактоферрин также способен связывать ионы других металлов.
При взаимодействии с Грам-негативными бактериями, молекула Лактоферрина связывается с мембранным липополисахаридом (ЛПС) клетки патогена вследствие чего нарушается проницаемость мембраны и клетка погибает. Более того, связываясь с ЛПС, ЛФ препятствует адгезии бактерии на биологические поверхности и ингибирует образование бактериальных пленок — самой опасной стадии микробного заражения.
Клеточная стенка Грам-положительных микроорганизмов содержит много кислот, которые взаимодействуют с +заряженным Лактоферрина, что приводит к усилению эффекта на патоген как эндогенных белков несистемного иммунитета (например, лизоцима), так и антибиотиков.
При взаимодействии с Грам-негативными бактериями, молекула Лактоферрина связывается с мембранным липополисахаридом (ЛПС) клетки патогена вследствие чего нарушается проницаемость мембраны и клетка погибает. Более того, связываясь с ЛПС, ЛФ препятствует адгезии бактерии на биологические поверхности и ингибирует образование бактериальных пленок — самой опасной стадии микробного заражения.
Клеточная стенка Грам-положительных микроорганизмов содержит много кислот, которые взаимодействуют с +заряженным Лактоферрина, что приводит к усилению эффекта на патоген как эндогенных белков несистемного иммунитета (например, лизоцима), так и антибиотиков.
Комбинированное применение Лактоферрина с антибиотиками
Наиболее эффективно комбинация Лактоферрина с антибиотиками проявляется при действии на резистентные штаммы, которые устойчивы к различным антибиотическим препаратам.
Помимо Лактоферрина (на схеме LTF — лактотрансферрин, одно из названий Лактоферрина), во время дегрануляции нейтрофилов, в очаг воспаления выделяются другие молекулы, которые относятся к врожденному иммунитету (лизоцим, миелопероксидаза, дефенсины, и др). Вместе с неспецифическими иммунными клетками, такими, как макрофаги, нейтрофилы и дендридные клетки все эти белки обеспечивают первую линию защиты организма во время микробного или немикробного воспаления. В процессе воспаления уровень Лактоферрина в биологических жидкостях организма животного значительно возрастает. Особенно это заметно для плазмы крови, где при нормальных условиях концентрация Лактоферрина составляет 0.4−2 мг/л, а при воспалении и остром сепсисе может возрастать в очаге воспаления до 200 мг/л. Но, помимо прямого участия в воспалительном процессе, молекула Лактоферрина модулирует синтез различных межклеточных факторов — медиаторов воспаления.
Так, при остром воспалении, Лактоферрина связывается с рецептором моноцитов CD14, тем самым aктивируя транскрипцию фактора NF-kB, который индуцирует гены различных медиаторов для мобилизации и вовлечении различных иммунных клеток в воспаление.
Лактоферрина (на схеме LTF — лактотрансферрин, одно из названий ЛФ) связывается со специфическими рецепторами многих иммунных клеток, включая нейтрофилы, моноциты, макрофаги, лимфоциты, а также с рецепторами эпителиальных клеток и передает внутриклеточный сигнал для активации ядерного фактора NF-kB.
Более того, Лактоферрина сам может проникать в клетку через рецептор-опосредованный механизм и выполнять функцию эффектора для ряда генов.
Модуляционный эффект Лактоферрина определяется его способностью, как первичного медиатора воспаления, активировать провоспалительные факторы (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-8, IL-18), и наоборот, вызывать повышенную экспрессию антивоспалительных агентов, подавляя синтез провоспалительных, при остром воспалительном процессе, сепсисе.
Лактоферрин: свойства, польза, механизм действия. Рекомендации по приему лактоферрина, отзывы
Организмы людей и млекопитающих выделяют секреторные жидкости, которые схожи по составу. Так один из их компонентов, получивший название лактоферрин, был открыт еще в 1939 году. Его значимость для организма и свойства начали изучаться гораздо позднее. Было установлено, что вещество способствует полноценному функционированию систем и препятствует развитию патогенных процессов.
Что такое лактоферрин?
Человеческий организм состоит из белков, каждый из которых выполняет определенные задачи. За обеспечение транспортных функций отвечает лактоферрин, который связывает железосодержащие частицы и доставляет их к клеткам. В определенной концентрации вещество содержится в крови, слюне, слезах, желчи и в гормонах, вырабатываемых поджелудочной железой.
Свойства и польза лактоферрина
Механизм действия лактоферрина основывается на том, что он работает на молекулярном уровне. Вещество запускает естественные процессы в клетках и корректирует работу их мембран, разрушает патогенные ткани, снижая их жизнестойкость. Эти особенности формируют антибактериальные, противогрибковые, иммуномодулирующие свойства лактоферрина. Белок выполняет функции пробиотика, так как способствует формированию микрофлоры кишечника. Действие вещества отражается также в блокировании роста раковых клеток и распространения метастазов. Патогенные процессы останавливаются за счет способности лактоферрина к связыванию железа и сопротивления окислению. Формируется среда, неблагоприятная для жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов, вирусы и бактерии гибнут благодаря разрушению защищающих их оболочек. Если организм уже инфицирован, лактоферрин запускает процесс роста микрофагов и других клеток, начинающих борьбу с чужеродными элементами. В итоге обеспечивается барьер, который не могут преодолеть возбудители ротовируса, полиомелита, гепатита С, а также ряда иных заболеваний.
Показания к применению лактоферрина
Препараты с лактоферрином способствуют улучшению обменных процессов и восстановлению иммунитета. Они влияют на скорость заживления тканей, останавливают воспалительные процессы, помогают справиться с лишним весом.
Применение лактоферрина рекомендуется при:
Согласно инструкции по применению лактоферрин назначается при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Его выписывают при таких диагнозах, как пародонтит, гингивит, остеопороз, муковисцидоз, дисбактериоз. Также рекомендуется использовать пищевую добавку во время беременности, что способствует полноценному усвоению железа плодом и развитию его кишечника. Белок защищает новорожденного от вирусов и бактерий до тех пор, пока у него не сформируется собственный иммунитет. Лактоферрин нормализует выработку коллагена и гиалуроновой кислоты, что позволяет восстановить эластичность кожи и костей. С помощью этого белка восстанавливаются репродуктивные функции, снимаются болевые симптомы.
Лактоферрин эффективен при псориазе. Он снижает степень покраснения и шелушения кожи. При комплексном лечении диабета препарат помогает остановить язвенные процессы. Рекомендуется использовать добавку в период менопаузы для снижения риска возникновения переломов.
Инструкции и рекомендации по приему лактоферрина
Внимательно изучите прилагаемую к выбранному препарату инструкцию перед тем, как принимать лактоферрин. Тщательно следите за дозированием добавки, не превышая рекомендованную суточную норму. Для здоровых людей она не должна быть больше, чем 60 мг в день, а для тех, у кого диагностировано какое-либо заболевание – 120-180 мг. Перед использованием препарата в период беременности предварительно посоветуйтесь с врачом. Лактоферрин не имеет противопоказаний за исключением индивидуальной непереносимости. Принимать его можно как взрослым, так и детям любого возраста до еды, во время или после.
Отзывы о препаратах с лактоферрином
Перед тем, как приобрести лактоферрин, стоит ознакомиться с отзывами врачей и людей, которые опробовали средство на себе. Большинство откликов составлено в положительном ключе. Отмечается эффективность препарата при нарушении работы пищеварительной системы и снижении иммунитета. Применение добавки помогает наладить стул, снять дискомфортные ощущения – тяжесть, вздутие. Люди, использующие лактоферрин, говорят об отсутствии побочных действий и улучшении состоянии кожи после применения добавок. Результат виден и после приема препарата для нормализации результатов анализов в рамках планирования беременности или при анемии.
Лактоферрин — эндогенный регулятор защитных функций организма
Полный текст
Аннотация
Лактоферрин — мультифункциональный гликопротеин с молекулярной массой около 80 кДа семейства трансферринов. В обзоре представлены данные по физико-химическим свойствам и локализации белка, антимикробным свойствам, противоопухолевому и противовоспалительному действию, участию в нейроэндокриноиммунных взаимодействиях и возможным механизмам реализации его функциональных проявлений.
Ключевые слова
Полный текст
Само название белка «лактоферрин» говорит о том, что он содержится в молоке и имеет в своем составе железо. Впервые лактоферрин был обнаружен в коровьем молоке в 1939 г. [1] и обратил на себя внимание благодаря своему красному цвету. В 1960 г. он был выделен из молока человека и коровы [2, 3]. В молоке человека лактоферрин (ЛФ) является одним из основных белков молока неказеиновой природы, его содержание составляет около 2 мг/мл [4]. К настоящему времени ЛФ выделен из молока человека, коровы, морской свинки [5], овцы [6], козы [7], свиньи [8], кобылы [9], мыши [10] и собаки [11].
В 1963 г. ЛФ был впервые обнаружен в бронхиальном секрете человека [12], а к 1966 г. его выявили почти во всех внешних секретах человека: в слезах, слюне, носовых и бронхиальных смывах, желудочно-кишечном соке, желчи, моче, семенной жидкости, слизи шейки матки [13]. Стоит отметить, что в молоке мыши, морской свинки, коровы, козы присутствует также трансферрин в количестве, эквивалентном ЛФ, а в молоке крысы и кролика основным железосвязывающим белком является трансферрин [4].
В 1969 г. ЛФ впервые был идентифицирован как один из главных белков, присутствующих в нейтрофильных гранулоцитах (НГ) человека и морской свинки [14]. В более поздних работах было установлено, что ЛФ локализован в специфических гранулах и не содержится в азурофильных [15, 16].
Молекулярные массы ЛФ из различных источников очень близки и составляют 80–84 кДа.
Показано, что ЛФ представляют собой гликопротеины, состоящие из одной полипептидной цепи, третичная структура которых образует две доли (N и С), каждая из них содержит сайт для связывания железа, расположенный между доменами N1 и N2 и С1 и С2 соответственно [17–19] (рис. 1).
Fig. 1. Ribbon diagram of human lactoferrin. The N-lobe is on the left, with its bound Fe 3+ and CO3 2– ions (shown as spherical atoms, indicated by arrows) in the cleft between the two domains, N1 and N2. Similarly, for the C-lobe (right) the C1 and C2 domains with the Fe 3+ and CO3 2– ions in between. The two lobes are joined by a three-turn helix [19]
Лактоферрин считается наиболее поливалентным белком, обнаруженным у позвоночных. В течение более чем 40 лет исследований для ЛФ было выявлено множество функциональных характеристик.
Первоначальные исследования функций ЛФ были обусловлены тем, что он очень напоминал трансферрин, железосвязывающий белок, ключевая роль которого по обеспечению железом развивающихся эритроцитов уже была известна. Таким образом, ранние исследования ЛФ были сосредоточены на изучении функций, аналогичных функциям трансферрина, то есть как белка — переносчика железа в кишечнике, участвующего в поглощении железа, и как регулятора роста микробов в тканях слизистой оболочки через лишение железа.
При связывании ионов железа (Fe 3+ ) образуется комплекс красного цвета с максимумом поглощения в видимой области при l = 460–470 нм. Лактоферрин связывает также ионы других металлов переменной валентности, в частности, его комплекс с ионами меди (Cu 2+ ) имеет максимум поглощения при 430–440 нм (белок желтого цвета) [5], а комплексы ЛФ с ионами хрома, марганца и кобальта окрашены в серо-зеленый, коричневый и желтый цвета соответственно [20].
Благодаря своей способности связывать железо и медь ЛФ, по-видимому, может играть определенную роль в их метаболизме. Как металлы переменной валентности, железо и медь могут легко окисляться и восстанавливаться, образовывать сложные соединения, непосредственно участвовать в реакциях электронного транспорта. В то же время эта высокая реактивность обусловливает значительную токсичность свободных металлов. В процессе эволюции организмы приобрели специальные белки, которые принимают участие в транспорте и хранении железа и меди. Основным белком, с помощью которого осуществляется хранение железа у большинства организмов, является ферритин. Главным транспортным белком для железа служит трансферрин, а для меди — церулоплазмин. В плазме крови их концентрации составляют около 2,5 мг/мл и 500 мкг/мл соответственно. Лактоферрин содержится в плазме крови в очень малом количестве (около 1 мкг/мл), источником его, по всей вероятности, являются нейтрофилы [21], и он не может конкурировать с трансферрином и церулоплазмином в транспорте металлов.
Однако хелатирующая способность ЛФ несомненно имеет большое значение. Еще в 1968 г. было установлено, что ЛФ оказывает антибиотическое действие, которое обусловлено комплексообразующей способностью этого белка. Железо представляет собой исключительно важный элемент для развития не только макроорганизма, но и микроорганизмов. С этой точки зрения соединения, способные связывать железо из окружающей среды, должны обладать бактериостатическим свойством. Такое свойство и присуще ненасыщенному железом ЛФ [7]. Известно, что в молоке ЛФ насыщен железом не более чем на 20 % [5], поэтому некоторые авторы полагают, что ЛФ принимает участие в регуляции состава микробиоты у новорожденных, защищая макроорганизм от энтеропатогенных микроорганизмов [22].
Антибактериальная активность может реализовываться как через способность ЛФ связывать железо [23, 24], так и независимо от железосвязывающей активности. Лактоферрин оказывает и прямое бактерицидное действие на некоторые микроорганизмы (Streptococcus mutans, S. salivarius, S. mutior, S. pneumoniae ATCC 6303, Vibrio cholerae 5698, Pseudomonas aeruginosa и др.), и, хотя это действие наблюдается только у ненасыщенного белка, механизм его, видимо, более сложен, чем простое обеднение железом окружающей среды, и зависит от вида бактерий. Необходим прямой контакт ЛФ с микробом, показано, что связывание N-концевой области ЛФ с бактериальной стенкой приводит к нарушению целостности мембран бактерий и низших грибов [25, 26].
Необходимо отметить, что бактерицидный эффект отмечается при довольно высоких концентрациях ЛФ — от 1,2 до 50 мкМ (100 мкг/мл — 4 мг/мл). В молоке некоторых видов млекопитающих содержания ЛФ достаточно для проявления антимикробного действия. Если же рассматривать возможность такого действия ЛФ в НГ в процессе фагоцитоза, то в силу малого свободного объема фаголизосомы концентрация ЛФ в ней может быть даже выше требуемой. Известно также, что в НГ ЛФ содержится преимущественно в ненасыщенном железом состоянии [27].
В настоящее время показано, что ЛФ продуцируется эпителиальными клетками и содержится в большинстве экзокринных секретов [5, 28], таких как семенная жидкость, экзокринные выделения поджелудочной железы, слезы, слюна, выделения матки, и в молоке, где его концентрация у людей может варьировать от 1 до 6 г/л (молозиво) [29].
Лактоферрин присутствует на всех слизистых оболочках и эпителии, где благодаря своему противомикробному действию вместе с секретируемым IgA и дефенсинами может влиять на микробный гомеостаз [30]. Кроме этого при активации НГ, которая начинается с первых шагов адгезии к активированному эндотелию, ЛФ поступает в кровь, где его концентрация может повышаться до 200 мг/л (от примерно 1 мг/л в нормальных условиях), особенно в воспаленных тканях [31–34]. Кроме того, микроглиальные клетки, которые действуют как резидентные макрофаги в головном мозге, также синтезируют ЛФ при воспалении [35].
Такая топография позволяет говорить о возможной роли ЛФ в противоинфекционном иммунитете. Соответственно, подавляющее число исследований посвящено изучению роли ЛФ как молекулярного фактора врожденного иммунитета.
Показано, что он проявляет антибактериальную, противогрибковую, противовирусную, противопаразитарную, противовоспалительную и иммуномодулирующую активность [36–38].
Бактерицидные свойства характерны и для коротких N-концевых фрагментов ЛФ, образующихся путем ограниченного протеолиза. В процессе кислотного гидролиза ЛФ крупного рогатого скота формируется пептид, представляющий собой фрагмент N-концевой части молекулы из ее первых 54 аминокислотных остатков, — лактоферрицин А: 1 APRKNVRWCTISQPEWFKCRRWQWRMKKLGAPSITCVRRAFALECIRAI-AEKKA 54 [39], а при обработке пепсином более короткий участок — лактоферрицин В [25]: 17 FKCRRWQWRMKKLGAPSITCVRRAF 41 [40]. Образующиеся пептиды обладают гораздо более широким спектром микробоцидного действия при меньшей концентрации [41]. В ходе протеолиза ЛФ человека образуется пептид — лактоферрицин Н, обладающий свойствами, аналогичными пептиду из ЛФ крупного рогатого скота [42]. Установлено наличие дисульфидной связи в лактоферрицине В [43], а в его функциональном гомологе из ЛФ молока человека — лактоферрицине Н ( 1 GRRRRSVQWCAVSQPEATKCFQWQRNMRKVRGPPVSC-IKRDSPIQCI 47 ) — два S-S-мостика [44].
Интересно, что идентичный лактоферрицину В пептид выделили из содержимого желудка человека уже через 10 минут после перорального приема ЛФ крупного рогатого скота [45]. Аналогичный результат был получен в экспериментах на крысах [46].
Независимо от способности связывать железо ЛФ ингибирует бактериальную и вирусную адгезию к клеткам-хозяевам через его конкурентное связывание с клетками-хозяевами и/или с компонентами вирусных частиц или мембран микроорганизмов [36, 48].
Действие ЛФ против вируса лейкемии Френда (FVC), вызывающего эритролейкемию у мышей, обусловлено, по-видимому, способностью ЛФ влиять на процесс миелопоэза в костном мозге, так как вирулентность FVC жестко привязана к фазе синтеза ДНК клеточного цикла клеток-мишеней [49, 50].
Еще одним важным качеством ЛФ как противоопухолевого препарата является его способность снижать иммуносупрессивное действие цитостатиков и антиметаболитов, таких как циклофосфамид и метотрексат, используемых в традиционной противоопухолевой терапии [57].
Если говорить о противовоспалительном действии ЛФ, то здесь могут быть задействованы различные механизмы. Один из возможных механизмов обусловлен свойством ЛФ связывать железо в сайтах воспаления и тем самым снижать интенсивность реакции Габера – Вайса (в результате которой образуются свободные радикалы), способствуя уменьшению окислительного стресса [58].
Другой из наиболее часто рассматриваемых механизмов осуществляется за счет способности ЛФ связывать липополисахариды (ЛПС) [59], влиять тем самым на процесс взаимодействия ЛПС с ЛПС-связывающим белком (ЛСБ) и дальнейшее образование комплекса ЛСБ – ЛПС – CD14, необходимого для индукции синтеза провоспалительных цитокинов мононуклеарными клетками [60]. Еще одна из возможностей предотвратить образование комплекса ЛСБ – ЛПС – CD14 реализуется через взаимодействие ЛФ с растворимым CD14 [61]. Эти данные позволяют предположить, что одним из моноцитарных рецепторов ЛФ является CD14. Работают ли эти механизмы в условиях целого организма, пока сказать трудно.
Было выявлено, что предварительное введение ЛФ снижает ЛПС-стимулированную продукцию провоспалительных цитокинов (ФНО-α и ИЛ-6) в крови у экспериментальных животных [62], причем введение только ЛФ (без ЛПС) вызывало временное повышение уровня ИЛ-6 в крови [63]. Предложить однозначный механизм такого антиэндотоксического действия ЛФ сложно, особенно если принять во внимание сроки введения ЛФ по отношению к инъекции ЛПС. Показана эффективность только предварительного введения ЛФ, за 24 часа до ЛПС, ни более раннее (48 часов), ни более позднее (12 часов) введение не влияет на летальный исход. В такой ситуации трудно считать прямое воздействие ЛФ на связывание ЛПС с моноцитами основным фактором предотвращения септического шока, особенно если учесть фармакокинетику внутривенно введенного ЛФ. Обмен ЛФ, меченного 125 I, был изучен у здоровых добровольцев [64]. После внутривенного введения он быстро покидает плазму (причем 99 % радиоизотопной метки выделяется с мочой в течение первых 24 часов), захватывается печенью и селезенкой, где происходит его катаболизм. При внутривенном введении меченого человеческого ЛФ мыши 75 % белка поглощается печенью в течение первых 15 минут [65].
В то же время было установлено, что ЛФ может активировать мышиные макрофаги через TLR4-зависимые и TLR4-независимые сигнальные пути [66]. Эта активация индуцирует экспрессию CD40 и секрецию ИЛ-6. Другое исследование in vitro продемонстрировало, что ЛФ способен индуцировать секрецию ИЛ-6 моноцитами через CD14 и TLR2, но не TLR4 [38]. При этом в экспериментах in vitroбыло продемонстрировано, что ЛФ подавляет секрецию ИЛ-6 в моноцитах посредством механизма, включающего эндоцитоз ЛФ, транслокацию его в ядро и ингибирование активации транскрипционного фактора NF-κB [67].
С противовоспалительной активностью ЛФ связывают также и его положительное действие на регенерацию костной ткани [68].
Существует немало указаний на то, что ЛФ проявляет иммуномодулирующую активность. Так, показано, что ЛФ оказывает влияние на состояние местного иммунитета, предотвращая аллерген-индуцированную миграцию дендритных клеток из эпидермиса к месту действия аллергена [69, 70].
Если говорить о влиянии ЛФ на функционирование лимфоцитов, то можно отметить, что взаимодействие ЛФ с Т-клетками (на примере клеточной линии человеческой лимфобластомы) вызывает активизацию МАРК (митоген-активированной протеинкиназы) [71], но нельзя однозначно утверждать, что ЛФ оказывает стимулирующее действие на пролиферацию лейкоцитов. В одной из последних работ сообщалось, что ЛФ стимулирует конкавалин-А-индуцированную пролиферацию мышиных спленоцитов [72], но существуют данные, подтверждающие ингибирующее влияние ЛФ на пролиферативную активность лимфоцитов [73].
Кроме модулирующего действия ЛФ на пролиферацию лимфоцитов описано влияние ЛФ на созревание Т- и В-лимфоцитов в экспериментах in vitro и поддержание баланса между Th1 и Th2 в пользу Th2 [74, 75]. В последнее время появляется все больше работ, в которых описывается важная роль ЛФ в развитии клеточного иммунитета. Это уже упоминавшееся свойство ЛФ стимулировать синтез ИЛ-18. С другой стороны, у мышей, трансгенных по человеческому ЛФ, при инфицировании их стафилококком наблюдалась Th1-поляризация иммунного ответа, стимуляция синтеза спленоцитами ФНО-α и интерферона-γ и снижение продукции ИЛ-5 и ИЛ-10 [76]. Аналогичный результат был получен при сочетанной вакцинации мышей ЛФ и БЦЖ. Показано, что ЛФ в этих условиях может выступать в качестве адъюванта, увеличивать пролиферативный ответ спленоцитов на введение прогретой вакцины БЦЖ и стимулировать продукцию ИЛ-12 (р40) с увеличением отношения ИЛ-12/ИЛ-10 [77].
Хотя большинство исследований, посвященных свойствам ЛФ, подтверждают влияние этого белка на продукцию цитокинов, механизмы такого влияния пока не ясны. Можно отметить возможный вклад ЛФ в повышение устойчивости организма к гипоксии: при превентивном внутрибрюшинном введении этого белка мышам время жизни животных увеличивалось на 40 % в условиях экспериментальной модели острой гипоксии с гиперкапнией [78]. Обнаружено, что введение апо-ЛФ вызывает синтез эритропоэтина в тканях экспериментальных животных, индуцируя транслокацию транскрипционного фактора Nrf2 в ядро, и оказывает нейропротективное действие в условиях экспериментальной ишемии мозга [79].
Важным этапом в исследованиях биологических свойств ЛФ стало доказательство, что ЛФ может влиять на процесс транскрипции генов непосредственно как транскрипционный фактор, и определение последовательности нуклеотидов специфического сайта связывания ЛФ и ДНК — 5’-GGCACTTGC-3’ [80]. До этого было установлено, что ЛФ после связывания с мембраной эукариотической клетки проходит в цитоплазму, а затем в ядро [81].
Необходимо отметить, что нуклеотидная последовательность сайта связывания ЛФ с ДНК присутствует в той части энхансера (промотора) гена ИЛ-1, которая важна для максимальной ЛПС-индуцированной активации гена этого цитокина. Не исключено, что ингибирующее действие ЛФ на ЛПС-индуцированный синтез цитокинов вызвано конкурентным связыванием ЛФ с этими участками ДНК. В то же время экспрессию гена ИЛ-1, вызванную форболмиристатацетатом, ЛФ не только не уменьшает, а, напротив, резко усиливает, сам по себе ЛФ (без дополнительной индукции) также способен вызывать экспрессию гена ИЛ-1 [82].
Дельта-ЛФ (ΔЛФ) — внутриклеточная форма ЛФ. Это эффективный транскрипционный фактор, который может связываться с промоторами генов Skp1, Bax и DcpS. По сравнению с обычной формой у этого белка отсутствует сигнальный пептид и 23 первых аминокислотных остатка. Промотор для этого белка расположен в первом интроне гена ЛФ. Посттрансляционные модификации модулируют активность этого фактора транскрипции. Более ранние исследования показали, что О-GlcN-ацилирование негативно регулирует ΔЛФ-транскрипционную активность, в то же время оно подавляет его убиквитинирование и увеличивает период его полураспада. С другой стороны, фосфорилирование активирует транскрипционную активность ΔЛФ. Показано, что в малигнизированных клетках экспрессия этого белка снижается, а высокий уровень экспрессии его транскриптов коррелирует с хорошим прогнозом при раке молочной железы [83].
Как уже подчеркивалось, ЛФ — многофункциональный белок, а его функции модулятора в иммунитете означают, что он может воздействовать на многочисленные молекулярные и клеточные мишени и, следовательно, реализовывать свои эффекты различными путями. Кроме того, предполагается, что ЛФ может оказывать противоположное действие на одну и ту же клеточную мишень.
Хотя было обнаружено несколько рецепторов ЛФ [84], до сих пор нет четких доказательств существования моноспецифического рецептора ЛФ того типа, который известен, например, для большинства цитокинов или даже для трансферрина. Лактоферриновые рецепторы обычно связывают другие лиганды. Кишечный рецептор, также известный как интелектин, является лектином [84]; рецептор на Т-лимфоцитах представляет собой нуклеолин — белок, участвующий в переносе белков в ядро [85]; третий тип рецептора гомологичен рецептору, связанному с липопротеином (lipoprotein-related receptor) [86]. Помимо взаимодействия с этими квазиспецифическими рецепторами, ЛФ может связываться с широким диапазоном клеток через в значительной степени электростатическое взаимодействие из-за его высокого pI. Три упомянутых выше квазиспецифических рецептора ЛФ обеспечивают проведение сигнала [87], а нуклеолин является хорошим кандидатом для обеспечения интернализации ЛФ в ядро с последующим воздействием на транскрипцию генов. На клеточных культурах моноцитов и фибробластов показано, что ЛФ человека активирует TLR4 через свои полисахаридные цепочки, а ЛПС-зависимую активацию TLR4 супрессирует через полипептидную часть [88].
Однако, возможно, что простое связывание ЛФ с поверхностью клетки само по себе может модулировать биологические эффекты. Многие из них требуют взаимодействия лиганд – рецептор или клетка – клетка, а присутствие ЛФ на поверхности клетки может либо усилить, либо ингибировать такие взаимодействия, что приводит к модуляции биологической активности.
Фактически в организме баланс между положительным и отрицательным контролем ЛФ, вероятно, зависит от локальной концентрации ЛФ в тканях, свободного или в комплексе с патоген-ассоциированными молекулярными паттернами, такими как ЛПС, и от иммунного статуса клеток. Все эти параметры пространственно и временно организованы, что делает фактические механизмы действия сложными для расшифровки. Это может объяснить, почему в литературе представлено множество результатов, которые указывают на кажущиеся противоречивыми эффекты ЛФ на иммунную систему, тогда как они, вероятно, не противоречат, а дополняют друг друга. В то время как эксперименты in vitro изучают отдельные части всего иммунного механизма в конкретный момент времени, эксперименты in vivo предоставляют информацию о системном, а иногда и косвенном воздействии на иммунную систему. В силу этого хорошо известна общая роль ЛФ в иммунитете, в отличие от этого мы не имеем точного представления о механизмах, через которые ЛФ реализует свое действие [89].
Стоит отметить, что, несмотря на широкую многофункциональность ЛФ и системный характер действия, проведено очень мало исследований по изучению влияния ЛФ на гормональный статус организма или возможностей модулирования его активности гормонами, не считая влияния половых гормонов на синтез ЛФ, в том числе и на стресс-индуцированные изменения гормонального и иммунного статуса, а также поведенческие реакции. Возможно, именно в этом направлении — исследовании роли ЛФ в нейроэндокриноиммунных взаимодействиях — следует искать те механизмы, которые помогут соединить противоречивые данные в целостную картину.
Среди наиболее существенных работ такого рода можно отметить исследования, демонстрирующие, что эффекты действия ЛФ, в частности по влиянию на миелопоэз, различаются для нормальных и адреналэктомированных животных [90].
Показано, что ЛФ может защищать дофаминовые нейроны от дегенерации [91].
Установлено, что ЛФ отменяет индуцированное иммобилизационным стрессом снижение антителообразующих клеток в селезенке крыс и нормализует реакции гиперчувствительности замедленного типа [92]. Кроме этого, внутрибрюшинное введение ЛФ изменяет поведенческие реакции крыс в тесте «замирания», вызванного страхом [93], а пероральное введение ЛФ крысам при постнатальном развитии улучшает их когнитивные способности в условиях стресса [94]. Включение ЛФ в диету с высоким содержанием жира способствовало снижению уровня лептина и кортикостерона в крови экспериментальных животных и повышало экспрессию группы генов гипоталамуса, ответственных за функционирование гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы [95].
Наши исследования показали, что превентивное введение ЛФ человека экспериментальным животным снижает стресс-стимулированное повышение экспрессии гена паттерн-распознающего рецептора TLR4 в селезенке [96], нормализует стресс-индуцированные изменения числа нейтрофильных гранулоцитов в крови и снижает стресс-индуцированное повышение концентрации кортикостерона [97]. Эти результаты были подтверждены данными японских исследователей, которые также показали, что внутрибрюшинное введение ЛФ крысам снижает стресс-индуцированное увеличение кортикостерона в крови [98].
Таким образом, можно говорить о том, что ЛФ является не только эндогенным антимикробным и хелатирующим соединением. Кроме противоинфекционной защиты ЛФ вовлечен в более широкий круг защитных механизмов, в которых он может выполнять функцию эндогенного иммуномодулятора и адаптогена.
Список сокращений
FVC — вирус лейкемии Френда; IgA — иммуноглобулин А; JNK/SAPK — Jun N-концевая киназа/стресс-активированная протеинкиназа; TLR — толл-подобный рецептор; АТФаза — аденозинтрифосфатаза; БЦЖ — сокращенное от «бацилла Кальмета – Герена» (фр. Bacillus Calmette-Guérin, BCG), вакцина против туберкулеза; ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; ИЛ — интерлейкин; ЛПС — липополисахарид; ЛСБ — ЛПС-связывающий белок; ЛФ — лактоферрин; НГ — нейтрофильный гранулоцит; ФНО — фактор некроза опухолей; ΔЛФ — дельта-ЛФ.
Однобуквенное обозначение аминокислотных остатков:
А — аланин, С — цистеин, D — аспарагиновая кислота, Е — глутаминовая кислота, F — фенилаланин, G — глицин, H — гистидин, I — изолейцин, K — лизин, L — лейцин, M — метионин, N — аспарагин, P — пролин, Q — глутамин, R — аргинин, S — серин, T — треонин, V — валин, W — триптофан, Y — тирозин.