乳鐵蛋白生理活性及作用機(jī)理研究進(jìn)展

張 雷，王文利，程智美，汪 雄，魏斯晗，王 潔，戴蘊(yùn)平，張雅麗

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100000)

乳鐵蛋白(lactoferrin，LF)是一種非血紅素球狀鐵結(jié)合糖蛋白，分子量大約為80 kDa[1]，1960年由科學(xué)家Montreuij和Johansonb首次從母乳中分離純化出來后，受到廣泛關(guān)注[2]。LF主要分布在哺乳動物乳汁和其他多種組織液中，如存在于粘膜分泌物中，包括眼淚、唾液、陰道分泌物[3]、精液、胃腸液、鼻腔分泌物、支氣管分泌物、子宮分泌物等，以及膽汁和尿液等[4]。在嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和腺上皮細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了LF的表達(dá)和分泌[5]。人乳中LF濃度約為1.0～3.2 g/L，是牛乳中的10倍，占普通母乳總蛋白的20%，人初乳中LF濃度甚至高達(dá)6～14 g/L[6]。由于LF有多種生理功能，比如：調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、調(diào)節(jié)腸道菌群、調(diào)節(jié)糖脂代謝、抗菌、抗癌，因此其具有強(qiáng)大的應(yīng)用價值和市場開發(fā)潛力，被社會各界廣泛關(guān)注。

1 乳鐵蛋白的結(jié)構(gòu)

LF是由單一多肽鏈組成的一種糖蛋白，人乳鐵蛋白(Human lactoferrin，hLF)和牛乳鐵蛋白(Bovine laetoferrin，bLF)分別由691和696個氨基酸[7]組成，且不同物種間具有高度同源性。它由一條多肽鏈折疊成兩個對稱葉(N葉和C葉)，兩個葉呈球狀并具有類似折疊，具有一定的同源性。LF表面帶正電，等電點為8.0～8.5。其N葉上存在LF最大正電荷區(qū)域，這一結(jié)構(gòu)特征使得LF易于與陰離子結(jié)合。同時，其N末端有一殺菌區(qū)域，當(dāng)該區(qū)域被水解釋放時，能夠形成破壞細(xì)胞膜的兩親性結(jié)構(gòu)[8]。N葉與C葉之間通過一條α鉸鏈連接，使得LF分子具有靈活性[3]。LF每個葉片包含一個鐵結(jié)合位點，并與CO32-協(xié)同結(jié)合Fe2+或Fe3+以及Cu2+、Zn2+和Mn2+等金屬離子[9]。由于LF能夠可逆地結(jié)合Fe3+，因此其具有三種不同的三級結(jié)構(gòu)：飽和型(holo-LF，結(jié)合兩個Fe3+)、半飽和型(half-LF，結(jié)合一個Fe3+)、不飽和型(apo-LF，無Fe3+結(jié)合)[10]。apo-LF具有開放構(gòu)象，具有更強(qiáng)的抗菌性，而holo-LF是一種封閉的分子，具有更強(qiáng)的蛋白水解抗性[11]。另外，LF糖基化的位點會影響LF對蛋白水解和熱變性的敏感性[12]，并且有研究報道稱許多病原體的發(fā)病機(jī)制依賴于與LF糖基的結(jié)合[13]。LF的N-聚糖主要是高甘露糖和N-乙酰葡糖胺[14]，在hLF中，大約5%的分子在一個位點被糖基化(Asn 479)，85%的分子在兩個位點被糖基化(Asn138和Asn479)，9%的分子在三個位點被糖基化(Asn138,Asn479和Asn624)[15]。而在bLF中，也已經(jīng)報道了5個潛在的糖基化位點，大多數(shù)bLF分子在Asn 233、281、368、476處被糖基化，只有15%～30%的LF分子利用Asn281糖基化位點[16]。

2 乳鐵蛋白參與免疫系統(tǒng)

免疫系統(tǒng)可通過識別和響應(yīng)多種免疫反應(yīng)來保護(hù)機(jī)體免受潛在的有害環(huán)境刺激。LF因具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗癌、抗氧化等多種生物活性，在免疫系統(tǒng)中扮演著重要角色。

2.1 乳鐵蛋白的抗炎作用

LF主要通過作用于免疫細(xì)胞和免疫因子，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。淋巴細(xì)胞、單核白細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(Natural killer cell，NK)等免疫細(xì)胞上有LF的特定受體，LF通過與這些免疫細(xì)胞的特異性受體相互作用，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。如：LF與樹突狀細(xì)胞相互作用可誘導(dǎo)其成熟[17]；與巨噬細(xì)胞相互作用可使其被激活，增強(qiáng)其吞噬能力和促進(jìn)白介素-12(Interleukin-12，IL-12)的合成，IL-12是一種細(xì)胞因子，能吸引更多的巨噬細(xì)胞進(jìn)入發(fā)炎的區(qū)域，并激活T CD4+淋巴細(xì)胞[18]；與NK作用可增強(qiáng)細(xì)胞活性和增加細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)血液中多形核細(xì)胞(polymorphonuclear cell，PMN)的聚集，并誘導(dǎo)NK發(fā)揮吞噬作用[19]。LF還可刺激B淋巴細(xì)胞的分化和成熟，增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞的表達(dá)，并促使抗原呈遞細(xì)胞活化、成熟及向炎癥區(qū)域遷移[1]。

當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)炎癥反應(yīng)時，LF還可調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的表達(dá)來抑制機(jī)體炎癥反應(yīng)[20]。Li 等[21]發(fā)現(xiàn)LF通過下調(diào)NF-κβ通路，同時激活腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細(xì)胞介素-1β(Interleukin-1β，IL-1β)的表達(dá)抑制脂多糖(Lipopolysaccharide ，LPS)誘導(dǎo)的小鼠子宮內(nèi)膜炎；Aly等[22]發(fā)現(xiàn)用重組人乳鐵蛋白(Recombinant human lactoferrin，RhLF)及其水解物處理Caco-2細(xì)胞可保護(hù)該細(xì)胞單層完整性，并減少IL-8和活性氧物質(zhì)的產(chǎn)生，以此減輕LPS誘導(dǎo)的炎癥；Kim等[23]也發(fā)現(xiàn)LF可降低LPS誘導(dǎo)的MC3T3-E1細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子水平，同時減輕活性氧效應(yīng)和炎癥反應(yīng)。

2.2 乳鐵蛋白的抗菌作用

LF的抗菌機(jī)制大概分為以下四個方面：首先，早期大量的研究表明，多數(shù)微生物都需要鐵才能生長，如銅綠假單胞菌[24]、阪崎腸桿菌[25]、大腸桿菌O157:H7[26]、金黃色葡萄球菌[8]等需要鐵才能形成生物膜，而LF與鐵的結(jié)合能力是轉(zhuǎn)鐵蛋白的300倍[27]，因此LF通過對鐵的螯合作用能有效地抑制細(xì)菌生物膜的形成[28]。其次，LF N-末端帶正電荷的肽片段可與革蘭氏陰性菌外膜帶負(fù)電荷的LPS產(chǎn)生靜電相互作用，從而導(dǎo)致細(xì)菌外膜的結(jié)構(gòu)紊亂，最終破壞細(xì)菌細(xì)胞膜通透性[29]。再次，當(dāng)細(xì)菌感受到潛在的靶細(xì)胞后，會利用自身分泌的毒力蛋白復(fù)合物入侵細(xì)胞，而LF的N端具有絲氨酸蛋白酶功能，能夠降解這些蛋白質(zhì)[30]，從而阻止細(xì)菌與宿主細(xì)胞的結(jié)合[31-32]。最后，LF能通過競爭性結(jié)合目標(biāo)細(xì)胞表面的膜糖胺聚糖來降低細(xì)菌的結(jié)合能力，從而防止細(xì)菌粘附到目標(biāo)細(xì)胞[33]。

2.3 乳鐵蛋白的抗病毒作用

近年來研究發(fā)現(xiàn)，LF對引起流感、病毒性胃腸炎、皰疹及人類免疫缺陷性疾病的病毒有一定抑制效果。在某些病毒的感染初期，如：丙型肝炎病毒(HCV)、巨細(xì)胞病毒(CMV)、單純皰疹病毒(HSV)和人類免疫缺陷病毒(HIV)，LF可通過直接附著病毒顆?；蜃钄嗥浼?xì)胞受體來抑制病毒顆粒進(jìn)入宿主細(xì)胞[34,3]。LF還可通過誘導(dǎo)抗病毒細(xì)胞因子干擾素-α/β(interferon -α/β，IFN-α/β)的分泌來抑制小鼠諾如病毒對細(xì)胞的附著和病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制[35]。此外，LF還可增強(qiáng)NK細(xì)胞和Th1淋巴細(xì)胞的活性以增強(qiáng)機(jī)體免疫力，Th1淋巴細(xì)胞可分泌IFN-γ、IL-12、IL-18等細(xì)胞因子來保護(hù)機(jī)體免受某些病毒的感染，如LF對H1N1、H3N2和H5N1等流感病毒活性的抑制[36-37]。

2.4 乳鐵蛋白的抑癌作用

國內(nèi)外研究報道LF對最常見的五種癌癥包括肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌和乳腺癌都有一定的抑制作用[38]。LF的抑癌機(jī)制主要有以下幾個方面：a.LF可增加血液中NK細(xì)胞和T細(xì)胞數(shù)量并促進(jìn)T、B細(xì)胞的成熟，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力[39]。b.LF可阻止癌細(xì)胞周期由G1期向S期過渡，使癌細(xì)胞進(jìn)入生長停滯期，同時激活癌細(xì)胞內(nèi)FAS信號途徑，誘導(dǎo)癌細(xì)胞程序性死亡[40]。c.LF能抑制腫瘤新生血管生成。腫瘤新生血管的生成在腫瘤生長、轉(zhuǎn)移的過程中具有重要的作用，如果沒有新生的血管支持，腫瘤的生長就會停止。如：LF能抑制口腔癌細(xì)胞系CAL-27 細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF) 、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤組織血管生成，抑制口腔癌細(xì)胞增長和轉(zhuǎn)移[41]。d.LF可破壞癌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡[42]。

2.5 乳鐵蛋白與腸道健康

腸道作為一種人體重要的粘膜保護(hù)系統(tǒng)，其健康關(guān)乎身體各部分機(jī)能的正常運(yùn)行。研究表明，LF可從改善腸道細(xì)胞、腸道炎癥、腸道菌群等方面維持腸道健康。如：新生兒壞死性結(jié)腸炎(Necrotizing colitis，NEC)是由細(xì)菌或其毒素在腸道中引發(fā)的過度炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重威脅新生兒健康。大量臨床研究發(fā)現(xiàn)，給新生兒喂食LF后，NEC發(fā)病率與腹瀉發(fā)病率遠(yuǎn)低于對照組[43-44]。這是由于LF可通過促進(jìn)腸道成熟和腸細(xì)胞的增殖，從而關(guān)閉腸壁間隙連接點，防止腸壁泄露，維持腸道健康[45]。LF對腸道健康的維持還體現(xiàn)在以下幾個方面，一方面，LF能促進(jìn)小腸絨毛的發(fā)育，降低隱窩深度，從而提高小腸對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力，減少腹瀉發(fā)生；另一方面，LF能提高血清中免疫球蛋白G(Immunoglobulin G，IgG)、免疫球蛋白M(Immunoglobulin M，IgM)水平，降低促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6的水平，并促進(jìn)Th1、Th2的分化，維持腸道系統(tǒng)平衡，從而增強(qiáng)腸道黏膜免疫，保護(hù)腸道健康[46]。此外，LF還能降低腸道內(nèi)大腸桿菌、沙門氏菌、腸桿菌、腸球菌的水平，增加乳酸菌和雙歧桿菌等腸道益生菌的數(shù)量[47-48]，從而促進(jìn)腸道微生物屏障的構(gòu)建。

總的來說，LF在免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。LF通過作用于免疫細(xì)胞，調(diào)控免疫因子發(fā)揮抗炎作用；通過破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，阻止細(xì)菌與細(xì)胞結(jié)合發(fā)揮抗菌作用；通過阻止病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞，增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性發(fā)揮抗病毒作用；通過抑制癌細(xì)胞的增長以及促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡發(fā)揮抗癌作用；以及通過改善腸道細(xì)胞、腸道炎癥、腸道菌群等方面維持腸道健康。正是由于LF具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌等多種生物活性，決定了其在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)上的重要地位。

3 乳鐵蛋白改善神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)元是一種高度分化的細(xì)胞，是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位之一，它具有感受刺激和傳導(dǎo)興奮的功能。研究表明，當(dāng)鐵代謝和鐵轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因突變或缺失時，會引起腦中鐵代謝紊亂，產(chǎn)生大量自由基[49]，導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生而損傷神經(jīng)系統(tǒng)，從而引起神經(jīng)退行性病變，如阿爾茲海默癥(Alzheimer’s disease，AD)、帕金森病(Parkinson’s disease，PD)、多系統(tǒng)萎縮(Multiple system atrophy，MSA)，路易氏體癡呆(Dementia with lewy body，DLB)，肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)，亨廷頓病(Huntington disease，HD)等。大量學(xué)者在衰老和神經(jīng)退化的大腦中檢測到較高水平的鐵，這是由于這類退行性神經(jīng)疾病中有不溶性蛋白聚集體的沉積，而這些聚集體會與鐵發(fā)生共域化[50]。而LF作為鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能夠通過與鐵的螯合作用來減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)和改善鐵代謝來保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)，這在神經(jīng)退行性疾病中被廣泛研究。Mohamed 等[51]對AD患者每日給予LF治療，3個月后發(fā)現(xiàn)LF通過調(diào)節(jié)p-Akt/PTEN通路，影響AD病理過程中的炎癥和氧化應(yīng)激，從而達(dá)到了減輕AD病理級聯(lián)和緩解認(rèn)知功能下降的效果。Martorell等[52]也發(fā)現(xiàn)LF可上調(diào)秀麗隱桿線蟲體內(nèi)過氧化氫酶(ctl-2)和谷胱甘肽過氧化物酶(gpx-1)的基因表達(dá)，具有保護(hù)秀麗隱桿線蟲免受急性氧化應(yīng)激損傷的能力。Xu等[53]在1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)的PD小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，hLF減輕了MPTP引起的多巴胺能神經(jīng)元神經(jīng)元凋亡、神經(jīng)炎癥和組織學(xué)改變，同時抑制了MPTP誘導(dǎo)的鐵的過度積累和二價金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(DMT1)和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TFR)的上調(diào)，進(jìn)而提高了幾種抗氧化酶的活性，顯著改善PD小鼠運(yùn)動功能障礙。

LF還是人乳中最豐富的唾液酸化糖蛋白之一，其通過促進(jìn)神經(jīng)元分化與成熟，可增強(qiáng)大腦的認(rèn)知功能和學(xué)習(xí)能力。環(huán)一磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMPresponse element binding protein，CREB)是神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)信號通路的下游靶點，是神經(jīng)發(fā)育和認(rèn)知中至關(guān)重要的蛋白，研究表明，LF可以上調(diào)仔豬海馬腦源性BDNF的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，增加CREB磷酸化水平，并上調(diào)神經(jīng)可塑性、細(xì)胞遷移和祖細(xì)胞分化的標(biāo)志物以及聚唾液酸的表達(dá)，促進(jìn)軸突的生長和定位[54]。其次，Sriramoju等[55]的研究發(fā)現(xiàn)，LF可上調(diào)神經(jīng)元分化因子(β-微管蛋白III，NF68-160-200，NSE)的表達(dá)并促進(jìn)神經(jīng)元分化，LF通過與特異性脂蛋白受體結(jié)合進(jìn)而刺激胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶(Phosphatidylinositol kinase，PI3K)和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signaling kinase，ERK)傳導(dǎo)途徑對神經(jīng)元分化作用進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，Wang[56]使用豬基因芯片對來自野豬的20201個基因進(jìn)行了腦海馬的全基因轉(zhuǎn)錄譜分析，發(fā)現(xiàn)喂食LF組與對照組相比共有1187個基因有差異表達(dá)，其中與細(xì)胞突起、微管動力學(xué)、神經(jīng)突生長、細(xì)胞骨架形成以及焦慮相關(guān)的基因表達(dá)差異顯著。

總的來說，LF對神經(jīng)系統(tǒng)的改善可分為兩方面：一方面，LF的鐵螯合功能可減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，避免鐵代謝紊亂導(dǎo)致的神經(jīng)退行性疾病；另一方面，LF通過調(diào)節(jié)與神經(jīng)發(fā)育和認(rèn)知相關(guān)的幾種典型信號通路促進(jìn)神經(jīng)元的分化和成熟。

4 乳鐵蛋白調(diào)節(jié)糖脂代謝途徑

動物研究和臨床數(shù)據(jù)一致表明，無論是通過胃管注射還是口服LF，都可以減少肥胖小鼠和人類受試者的脂肪積累。近年來的研究進(jìn)一步表明，LF可降低血漿與肝臟中甘油三酯和膽固醇含量，減少內(nèi)臟脂肪積累[57]，還可有效防止高膽固醇血癥和動脈粥樣硬化的發(fā)生[58]。LF主要通過以下方式來調(diào)節(jié)糖脂代謝：

LF通過調(diào)節(jié)血漿中的厭食癥激素濃度，如：空腹和餐后血糖濃度、空腹血清瘦素濃度及血漿胰島素濃度等，來抑制食欲、改善能量平衡，以熱量限制的方式降低體內(nèi)脂肪含量[59]。Yagi等[60]將小鼠前脂肪細(xì)胞系MC3T3-G2 / PA6放入含LF的分化培養(yǎng)基中培養(yǎng)以誘導(dǎo)其分化，結(jié)果表明：LF通過下調(diào)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞分化的主要調(diào)節(jié)因子——過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(Peroxidosome proliferators activate receptors-γ，PPARγ)的表達(dá)，減少脂聯(lián)素mRNA的表達(dá)，從而抑制脂肪細(xì)胞的分化。LF還能通過抑制脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶-α以及其他編碼脂質(zhì)合成酶基因的表達(dá)，來抑制前脂肪細(xì)胞中的脂質(zhì)積累[61]。最新研究指出，LF可通過低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(LDL receptor-associated protein 1, LRP1)受體激活成熟脂肪細(xì)胞的cAMP-PKA信號通路，蛋白激酶A (Protein kinase A，PKA)磷酸化后能夠激活激素敏感性脂肪酶(Hormone sensitive lipase，HSL)，激活的HSL能夠從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入脂滴中，開始脂解過程[62]。另外，Nakamura等[63]在研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，bLF與LRP1受體作用，通過cAMP-PKA信號通路促進(jìn)了棕色脂肪細(xì)胞中解偶聯(lián)蛋白1(Uncoupling protein 1，UCP1)基因的表達(dá)，該蛋白在棕色脂肪細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜上高表達(dá)并可消耗游離脂肪酸產(chǎn)生的能量，加快脂肪分解消耗。此外，bLF可通過調(diào)節(jié)腸道菌群、增加雙歧桿菌的數(shù)量、促進(jìn)腸桿菌屬適度增長，以減少體重增加和脂肪儲存，降低血液膽固醇和葡萄糖濃度，從而調(diào)節(jié)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的脂糖代謝紊亂[64]。Moreno-Navarrrrete等[65-66]也發(fā)現(xiàn)，在II型糖尿病患者血液中LF含量與空腹血糖濃度呈負(fù)相關(guān)，而與胰島素敏感性呈正相關(guān)，說明LF可能對糖代謝有一定的影響。

由此，LF調(diào)節(jié)糖脂代謝的途徑主要可歸納為：a.抑制食欲，減少能量攝入；b.抑制脂肪細(xì)胞分化與脂質(zhì)積累；c.加快成熟脂肪細(xì)胞內(nèi)脂肪分解；d.改善腸道環(huán)境，從而調(diào)節(jié)糖脂代謝。

5 乳鐵蛋白的其他生物活性

LF具有促進(jìn)機(jī)體再生的功能以及多種酶的活性。LF對機(jī)體的再生屬性體現(xiàn)在兩方面：a.在骨中，LF可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和骨基質(zhì)分泌，同時可抑制成骨細(xì)胞凋亡和破骨細(xì)胞生成[67]。如：Liu等[68]闡明了LF通過刺激ERK、c-Jun氨基末端激酶(c-JunNterminalkinase，JNK)、p38蛋白以及增強(qiáng)c-Fos和c-Jun基因的表達(dá)來誘導(dǎo)MC3T3-E1成骨細(xì)胞增殖；Amini等[69]的研究表明了rhLF能夠通過Wnt5a /PKA途徑介導(dǎo)對MC3T3前成骨細(xì)胞的抗凋亡作用；Devescovi等[70]的實驗表明LPS與細(xì)胞表面受體結(jié)合誘導(dǎo)骨細(xì)胞發(fā)生骨質(zhì)疏松和溶骨癥時，LF能夠通過和LPS競爭性結(jié)合來抑制LPS與細(xì)胞表面受體的相互作用，從而抑制破骨細(xì)胞的生成。此外，LF還能夠調(diào)控骨再生過程中的信號分子， Nakajima[71]發(fā)現(xiàn)bLF可增加小鼠成骨細(xì)胞中管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和成纖維細(xì)胞生長因子-2(fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2)的表達(dá)。b.在軟組織中，LF對成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖、遷移以及對細(xì)胞外基質(zhì)成分(包括膠原蛋白和透明質(zhì)酸)的合成有促進(jìn)作用。LF能夠通過參與炎癥反應(yīng)并促進(jìn)皮膚肉芽和上皮形成來加快傷口愈合過程[5]。Tang等[72]利用豬燒傷創(chuàng)面模型研究了holo-RhLF對傷口再上皮化的影響，發(fā)現(xiàn)LF能夠增強(qiáng)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和遷移并抑制細(xì)胞凋亡。

此外，LF具有DNA酶、RNA酶、ATP酶、磷酸酶、淀粉酶、過氧化物酶以及蛋白酶活性。Kanyshkova等[73]發(fā)現(xiàn)LF在水解RNA方面比14-kDa RNA酶更活躍；與IgG和sIgA抗體相比，LF在水解ATP方面也顯示出更為活躍的特性。LF的不同配體可誘導(dǎo)單分子LF形成不同的特異構(gòu)象，從而可調(diào)節(jié)其酶活性[74]。因此，LF是一種非常多功能的蛋白質(zhì)，其多種酶活性可能會擴(kuò)大其不同的生物學(xué)功能[75]，在未來研究中需深入了解。

6 乳鐵蛋白的應(yīng)用

LF因具有抗菌、抗炎、抗癌、抗病毒、抗氧化、再生屬性以及酶活性等多種生理活性，被廣泛應(yīng)用于食品、動物生產(chǎn)、醫(yī)療、化妝品等領(lǐng)域，其可作為食品添加劑、保健品、免疫促進(jìn)劑、藥物載體等產(chǎn)品被應(yīng)用。

LF最早于1982年應(yīng)用在嬰兒配方奶粉中，用于預(yù)防新生兒腸內(nèi)感染以及促進(jìn)嬰兒鐵的吸收[76]。后來其逐漸被添加在口香糖、化妝品、膠囊或飲料中用來治療和預(yù)防鐵缺乏癥、腹瀉、阿爾茲海默癥及增強(qiáng)抗炎癥能力等[77]。近年來，LF被列入食品添加劑[78]，將其添加到食品中以抗氧化和抑制細(xì)菌生長，如：延長大豆油等油脂的保質(zhì)期。在醫(yī)療上，LF作為藥物輔助劑，與藥物協(xié)同治療以增強(qiáng)藥物療效和減輕機(jī)體抗藥性。目前，新興的LF產(chǎn)品主要有：以LF為基礎(chǔ)所制備的LF納米粒子，其具有良好的熱穩(wěn)定性、更長的貯存時間和pH穩(wěn)定性，因此LF納米粒子能作為載體在食品中起到封裝和保護(hù)鐵等微量營養(yǎng)素的作用[79]，并且在藥品中可起到緩釋有效成分的作用。此外，多肽作為一種新的治療手段引起了越來越多的關(guān)注，目前已有60多種多肽藥物上市，科學(xué)家們也正在加緊LF多肽的臨床研發(fā)。表1總結(jié)了國內(nèi)外各行業(yè)利用乳鐵蛋白生產(chǎn)功能性產(chǎn)品情況。

表1 不同行業(yè)產(chǎn)品對乳鐵蛋白功效的利用[80-89]Table 1 Application of lactoferrinin different industries[80-89]

目前LF主要通過以下兩種方式獲得：其一，天然LF可以從幾種哺乳動物的乳汁和初乳中分離純化獲得；其二，利用外源基因重組技術(shù)在動植物及微生物體內(nèi)表達(dá)得到LF[40,90]。據(jù)調(diào)查，提純1噸LF需要消耗至少14000噸鮮奶，因此從哺乳動物乳汁分離純化得到LF的成本十分昂貴，工藝也較為復(fù)雜。而利用細(xì)菌、真菌、植物、動物細(xì)胞系和哺乳動物等表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)LF，具有成本低、產(chǎn)量大等優(yōu)勢，在未來有望廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥及營養(yǎng)等領(lǐng)域。

7 展望

近幾十年來，日本一直將LF作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑用于食品中，歐洲食品安全局近年也將其批準(zhǔn)為食品成分，而在中國，LF也開始被作為食品添加劑投入生產(chǎn)，并通過了中國食品藥品監(jiān)督管理局(CFDA)的認(rèn)證[91]。LF在體內(nèi)有兩種吸收方式，一種是以完整分子的形式進(jìn)入體內(nèi)，另一種是以分解肽段的形式被機(jī)體吸收，目前這兩種形式與其各種生理活性還無法一一對應(yīng)解釋。因此需要更加深入地研究LF在動物機(jī)體的吸收、調(diào)節(jié)和作用機(jī)制，這將有助于理解LF作為食品在人體營養(yǎng)代謝中的關(guān)鍵作用。另外，近年來人們發(fā)現(xiàn)LF在脂代謝調(diào)節(jié)過程以及神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮積極作用，但其作用方式和作用機(jī)制還并不清楚，這是未來可以繼續(xù)深入研究的方向。總之，LF作為一種安全的天然營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)掘其更深層次的生理活性機(jī)制有利于各行業(yè)對其更好地利用。