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乳鐵蛋白對機體免疫功能的影響

作者:北京經緯博恒生物科技開發有限責任公司 2009-11-10T00:00 (訪問量:12109)

乳鐵蛋白(lactoferrin, Lf)是一種非血紅素鐵結合性糖蛋白, 在乳腺分泌物中含量豐富。最初發現它具有轉運體內鐵以及通過調節機體免疫起到廣譜抗菌抗病毒作用。近年研究進一步發現, 乳鐵蛋白作為免疫佐劑可輔佐卡介苗刺激機體巨噬細胞產生白介素-12 等加強遲發型變態反應從而提高卡介苗接種效率; 通過調節T 淋巴細胞等細胞免疫功能參與腫瘤免疫。此外, 乳鐵蛋白具有對免疫修復的正向調節作用。文章就乳鐵蛋白對機體黏膜免疫、腫瘤免疫、變態反應以及免疫修復方面的影響作一綜述。隨著對乳鐵蛋白免疫調節機制的進一步深入研究, 其作為免疫調節制劑將越來越廣泛地應用于臨床。
1 乳鐵蛋白的基本結構 乳鐵蛋白是相對分子質量為(76 ~ 81) × 103 單體蛋白。
在乳鐵蛋白分子中, 谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸含 量較高, 除含少量半胱氨酸外, 幾乎不含其他含硫氨基酸, 其終端含有一個氨基, 由單一肽鍵構成。二級結構以α 螺旋 和β 折疊結構為主(70%以上), 兩者沿蛋白質氨基酸順序交 替排列, 且α 螺旋大大多于β 折疊結構。每個分子中有2 個金屬結合位點, 每個位點可結合一個Fe3+和一個HCO3 -或CO3 [1,4]。
2 對免疫細胞的影響 免疫細胞可分為固有免疫細胞及特異性免疫細胞。固有 免疫細胞包括中性粒細胞、單核巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、 嗜堿性粒細胞、肥大細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞等,
而特異性免疫細胞包括T 淋巴細胞和B 淋巴細胞[5]。乳鐵蛋 白是目前公認的具有多效免疫調節活性的蛋白質, 它可以影 響多種免疫細胞, 包括淋巴細胞、巨噬細胞、朗罕氏細胞 等。在這些免疫細胞表面都存在乳鐵蛋白受體, 乳鐵蛋白通 過與細胞表面的相應受體結合而發揮其生物作用。乳鐵蛋白
不但能影響免疫細胞的增殖而且還能影響其分化。同樣, 已 經證明乳鐵蛋白可以增強或是抑制淋巴細胞的增殖[6]。除了 對細胞生長的影響外, 研究發現這種蛋白對不成熟的B 淋巴 細胞及不成熟的T 淋巴細胞的分化有促進作用。在T 淋巴細 胞的發育過程中, 乳鐵蛋白可以使CD4+ T 輔助細胞的發育
優先進行[7]。Zuccotti等[8]研究發現, 在給予先天感染人類免 疫缺陷病毒(HIV)患兒抗逆轉錄病毒治療的同時給予乳鐵蛋 白口服, 可導致T 淋巴細胞向分化的亞型偏移, 對CD4+ T 淋巴細胞計數有正面的影響, 同時免疫細胞的吞噬作用、殺 傷作用、Toll 樣受體的表達以及IL-12 和IL-10 的比率均有 提高。更令人感興趣的是, 目前研究表明乳鐵蛋白可以上調 人類Jurkat 淋巴細胞系的CD4 表面標志, 其機制可能是通 過激活細胞分裂素(絲裂原)活化蛋白激酶信號傳導途徑[9]。
乳鐵蛋白對朗罕氏細胞等抗原呈遞細胞影響的研究表明, 在 同一部位接觸致敏物質之前局部應用乳鐵蛋白可以顯著地減 少變應原誘導的朗罕氏細胞從表皮的遷移, 而這種遷移與包 括腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-1β 及干擾素(IFN)等有關[10]。
3 對黏膜免疫系統的影響 黏膜免疫系統是全身免疫系統的一個重要組成部分, 由 黏膜局部的黏膜相關淋巴組織及免疫細胞組成, 主要針對經 黏膜表面進入的微生物產生應答, 抵抗微生物的侵襲[5]。除 了哺乳動物的多種黏膜上皮細胞分泌乳鐵蛋白外, 乳鐵蛋白 還存在于中性粒細胞的特異性顆粒中, 通過脫顆粒作用而釋 放到組織和血液中。乳鐵蛋白與黏膜細胞的乳鐵蛋白受體結 合而發揮作用[11], 而這種結合具有飽和性、競爭性、可逆 性。乳鐵蛋白抵抗微生物侵襲的能力則與其本身的分子結構 特點密切相關。目前認為乳鐵蛋白抗菌機制可能有以下三個 方面: ① 乳鐵蛋白對革蘭氏陰性菌和陽性菌的抑菌作用是 由于乳鐵蛋白高度結合鐵, 使細菌失去生長所需基本養份 鐵; ② 乳鐵蛋白通過N 末端強陽離子結合區域(一個獨特的 鐵結合區), 增加細菌細胞膜通透性, 使細菌脂多糖從外膜 滲出, 達到直接殺菌作用; ③ 乳鐵蛋白通過水解得到抗菌 肽實現抗菌作用??共《痉矫?, 乳鐵蛋白除了能抑制HIV-1 和巨細胞病毒(HCMV)對CD4+細胞和成纖維細胞致病變作 用, 還能抑制單純皰疹病毒[12]、流感病毒(主要是因其碳水 化合物殘基上含唾液酸, 它干擾病毒對靶細胞結合和侵襲)、 輪狀病毒、骨髓灰質炎病毒, 抑制強度具有劑量依賴性。 其抗病毒作用機制大體上可能有以下幾個方面: ① 通 過與鐵的結合作用, 調節病毒等病原體引起炎癥反應, 加強 宿主對病毒等清除, 減輕其引起自身免疫損傷; ② 直接與 病毒表面受體結合, 從而阻斷病毒與宿主細胞的結合; ③
在黏膜局部及全身范圍內刺激抗體以及干擾素產生[13]。
4 對超敏反應的影響 乳鐵蛋白對超敏反應的影響, 其研究主要集中在其對Ⅳ 型超敏反應(遲發型超敏反應, DTH)的作用。機體防止感染 結核分支桿菌需要擁有強有力的細胞免疫, 特別是T 細胞介 導的遲發型過敏反應。這一過程包括CD4+ CD8+淋巴細胞的 活化, Th1 細胞免疫的提高, 從而活化機體的巨噬細胞達到 清除細菌的目的。而γ IFN 及IL-12 是Th1 細胞免疫強弱的
指標[14]。遲發型過敏反應通過保護性的肉芽腫反應來限制病 原菌的播散。利用免疫佐劑提高卡介苗的效率是目前世界范 圍內研究的焦點。乳鐵蛋白作為一種很有前途的天然的免疫 佐劑與完全弗氏佐劑相比是無毒安全的, 包括巨噬細胞、淋 巴細胞在內的多種(白) 細胞表面都具有乳鐵蛋白受體。通 過與其受體結合, 乳鐵蛋白刺激T 細胞的增殖, 促進淋巴細 胞的成熟, 增加白細胞表面功能性粘附分子的表達, 而且增 強自然殺傷細胞的活力[15]。乳鐵蛋白在低于引起機體抗原抗
體反應的劑量就可使淋巴細胞產生反應而顯示出免疫佐劑的 特性。研究還發現, 乳鐵蛋白加強遲發型過敏反應主要是通 過刺激巨噬細胞產生IL-12, 而這個主要由巨噬細胞和樹突 狀細胞產生的必需的細胞因子是結核分支桿菌感染過程中極 其重要的保護性介質, 可以促進抗原特異性的Th1 細胞免疫。一旦乳鐵蛋白和卡介苗混和后接種, 機體會產生更強的 抗原特異性增殖反應,提高卡介苗的效率[16]。同樣, 脾臟的免 疫細胞對卡介苗的回憶應答通過TNF-α、IL-1 及IL-6 促炎癥 反應介質而相應增強。目前, 這可以部分解釋乳鐵蛋白對遲 發型過敏反應影響的分子機制。
5 對腫瘤免疫的影響 機體抗腫瘤的免疫效應包括細胞免疫應答和體液免疫應 答, 兩者共同參與抗腫瘤免疫效應。目前認為機體抗腫瘤的 免疫功能主要由細胞免疫所介導, 發揮免疫效應的細胞主要包括T 淋巴細胞、NK 細胞、巨噬細胞等, 其中CD8+ T 淋巴 細胞是機體抗腫瘤免疫最主要的效應細胞, CD4+ T 淋巴細 胞則對CD8+ T 淋巴細胞及B 細胞起重要的輔助作用, 從而 發揮抗腫瘤效應[5]。早在1993 年, 就有報道乳鐵蛋白對致癌 因子有防護作用。實驗研究表明, 在腫瘤起始及發展階段口 服乳鐵蛋白對結腸癌、食管癌、肺癌及膀胱癌有顯著的抑制 作用。其作用可能與谷胱甘肽S 轉移酶、鳥氨酸脫羧酶活性 增高有關。Chandra 等[17]報道口服乳鐵蛋白能減少二甲苯誘
導的口腔癌的發生, 其機制可能是通過恢復正常細胞角蛋白 表達, 抑制細胞增殖誘導程序性細胞死亡。在觀察其預防腫 瘤轉移的實驗中發現, 給予乳鐵蛋白口服的實驗組中腫瘤轉 移的發生率明顯降低, 且伴有外周血白細胞總數顯著增加。 利用T 細胞標記和NK 細胞標記通過流式細胞儀檢測分析顯
示CD4+ CD8+T 細胞和NK 細胞的數量均有增加。此外, 上 皮組織中促炎癥因子—IL-18 的mRNA 和蛋白表達水平均有 提高[18]。IL-18 可在多種細胞內強烈地刺激γ 干擾素的生成, 從而增強Th1 細胞、NK 細胞的反應, 促進CD8+ T 細胞(細 胞毒T 淋巴細胞, CTL)的生成[19]。同時其作用與血液中IgM 及IgA 抗體的增加有關。
6 對免疫修復的影響 機體的免疫系統是一個復雜、平衡、有機的統一整體, 在正常情況下, 機體能發揮自身的免疫調節作用, 以抵抗外 來病原體的感染, 消滅機體發生的癌變細胞, 以及清除自身 反應性淋巴細胞, 從而防止自身免疫性疾病的發生。在治療 多發性硬化癥、系統性紅斑狼瘡等免疫系統疾病及白血病 時, 一些免疫抑制劑(如環磷酰胺等)往往是治療的重要藥物 之一。Artym 等[20]研究發現, 先予亞致死劑量的環磷酰胺抑 制小鼠的體液免疫, 再予飲用水中加入0.5%的牛乳鐵蛋白 口服治療5 周, 發現小鼠的體液免疫得到了部分修復。除了 表現為其T 淋巴細胞和B 淋巴細胞對促有絲分裂劑的增殖 反應增強外, 通過流式細胞計量分析發現伴隨這些細胞功能 性改變的是脾臟T 細胞和B 細胞數量和功能的重建修復。 進一步對脾臟的細胞類型分析發現CD3+ T 淋巴細胞及CD4+ T 淋巴細胞均增加, 產生Ig 抗體的B 淋巴細胞數量也恢復。 此外作為抗原呈遞細胞的小鼠腹膜巨噬細胞的數量也得到了 部分的修復[21]。其作用與乳鐵蛋白有效地誘導細胞因子的生 成有關, 可能是IL-6 和IL-10 以外的細胞因子, 而這些細胞 因子在B 細胞的分化和激活中具有潛在的重要作用。同時實 驗表明, 如果小鼠靜脈給予乳鐵蛋白, 那么循環中可以出現 相當水平的IL-1, 而這個細胞因子是B 細胞分化的重要因 素。目前, 乳鐵蛋白能夠在基質細胞誘導細胞因子的產生從
而支持T 淋巴細胞和B 淋巴細胞分化的可能性還是存在的。 綜上所述, 乳鐵蛋白作為一種具有多種生物功能活性的 蛋白質, 已經得到了廣泛的認可和應用。半個世紀以來, 隨 著全世界多個領域專家學者對乳鐵蛋白研究的不斷深入, 其 對機體的免疫調節作用將會越來越受到重視。有理由相信,
乳鐵蛋白將會成為未來免疫調節治療的重要手段之一, 但其 調節機體免疫的機制仍需進一步深入探討。
參考文獻:
[1] Brock JH. The physiology of lactoferrin [J]. Biochem Cell Biol,
2002,80(1):1-6.
[2] Beljaars L, Van der Strate BW, Bakker HI, et al. Inhibition of
cytomegalovirus infection by lactoferrin in vitro and in vivo [J].
Antiviral Res,2004,63(3):197-208.
[3] Matsuda Y, Saoo K, Yamakawa K, et al. Post-initiation chemopreventive
effects of dietary bovine lactoferrin on 4-(methylnitrosamino)-
1-(3-pyridyl)-1-butanone-induced lung tumorigenesis
in female A / J mice [J] .Cancer Lett,2007,246(1-2):41-46.
[4] Nagasako Y, Saito H, Tamura Y, et al. Iron-binding properties
of bovine lactoferrin in iron-rich solution [J]. J Dairy Sci,1993,
76(7):1876-1881.
[5] 何維. 醫學免疫學[M]. 北京:人民衛生出版社,2005:13-14,
170-171.
[6] Mercier A, Gauthier SF, Fliss I, et al. Immunomodulating effects
of whey proteins and their enzymatic digests [J]. Int Dairy
J,2004,14(3):175-183.
[7] Spaqnuolo PA, Bird RP, Hoffman-Goetz L. Effect of short-term
dietary intake of bovine lactoferrin on intestinal lymphocyte
apoptosis in healthy mice [J]. Nutrition,2007,23(11-12):812-
817.
[8] Zuccotti GV, Vigano A, Borelli M, et al. Modulation of innate
and adaptive immunity by lactoferrin in human immuno-deficiency
virus (HIV) -infected, antiretroviral therapy na觙e children [J] .
Int J Antimicrob Agents,2007,29(3):353-355.
[9] Dhennin-Duthille I, Masson M, Damiens E, et al. Lactoferrin
upregulates the expression of CD4 antigen through the
stimulation of the mitogen-activated protein kinase in the human
lymphoblastic T Jurkat cell line [J]. J Cell Biochem,2000,79
(4): 583-593.
[10] Kimber I, Cumberbatch M, Dearman RJ, et al. Lactoferrin: influences
on Langerhans cells, epidermal cytokines, and cutaneous
inflammation [J]. Biochem Cell Biol,2002,80 (1):103-
107.
[11] Elfinger M, Maucksch C, Rudolph C. Characterization of lactoferrin
as a targeting ligand for nonviral gene delivery to airway
epithelial cells [J]. Biomaterials,2007,28(23):3448-3455.
[12] Marchetti M, Trybala E, Superti F, et al. Inhibition of herpes
simplex virus infection by lactoferrin is dependent on interfe -
rence with the virus binding to glycosaminoglycans [J]. Virology,
2004,318(1):405-413 .
[13] Puddu P, Carollo MG, Belardelli F, et al. Role of endogenous
interferon and LPS in the immunomodulatory effects of bovine
lactoferrin in murine peritoneal macrophages [J]. J Leukoc Biol,
2007,82(2):347-353.
[14] Flynn JL. Immunology of tuberculosis and implications in vaccine
development [J]. Tuberculosis (Edinb),2004,84 (1 -2):
93-101.
[15] Hwang SA, Kruzel ML, Actor JK. Lactoferrin augments BCG
vaccine efficacy to generate T helper response and subsequent
protection against challenge with virulent Mycobacterium tuberculosis
[J]. Int Immunopharmacol,2005,5(3):591-599.
[16] Hwang SA, Wilk KM, Budnicka M, et al. Lactoferrin enhanced
efficacy of the BCG vaccine to generate host protective responses
against challenge with virulent Mycobacterium tuberculosis [J].
Vaccine,2007,25(37-38):6730-6743.
[17] Chandra KV, Devaraj H, Prathiba D, et al. Antiproliferative
and apoptosis inducing effect of lactoferrin and black tea
polyphenol combination on hamster buccal pouch carcinogenesis
[J]. Biochim Biophys Acta,2006,1760(10):1536-1544.
[18] Kuhara T, Iigo M, Itoh T, et al. Orally administered lactoferrin
exerts an antimetastatic effect and enhances production of IL-18
in the intestinal epithelium [J]. Nutr Cancer,2000,38 (2):
192-199.
[19] Tsuda H, Sekine K, Fujita K, et al. Cancer prevention by
bovine lactoferrin and underlying mechanisms-a review of experimental
and clinical studies [J]. Biochem Cell Biol,2002,80
(1):131-136 .
[20] Artym J, Zimecki M, Paprocka M, et al. Orally administered
lactoferrin restores humoral immune response in immunocompromised
mice [J]. Immunol Lett,2003,89(1):9-15.
[21] Artym J, Zimecki M, Kruzel ML. Reconstitution of the cellular
immune response by lactoferrin in cyclophosphamide-treated
mice is correlated with renewal of T cell compartment [J].
Immunobiology,2003,207(3):197-205.

本文引自 臨床兒科雜志第27 卷第2 期2009 年2 月J Clin Pediatr Vol.27 No.2 Feb . 2009
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