Lactoferrin

Danh pháp

Tên chung quốc tế

Tên danh pháp theo IUPAC

(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2R)-2-[[(2S,3R)-2-[[(2S,3S)-2-[[(2S)-2-[[[(2S)-1-[(2S)-2-[[2-[[(2S)-2-[[(2S)-6-amino-2-[[(2S)-6-amino-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2R)-2-[[(2S)-6-amino-2-[[(2S)-2-amino-1-hydroxy-3-phenylpropylidene]amino]-1-hydroxyhexylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-5-carbamimidamido-1-hydroxypentylidene]amino]-5-carbamimidamido-1-hydroxypentylidene]amino]-1-hydroxy-3-(1H-indol-3-yl)propylidene]amino]-1,5-dihydroxy-5-iminopentylidene]amino]-1-hydroxy-3-(1H-indol-3-yl)propylidene]amino]-5-carbamimidamido-1-hydroxypentylidene]amino]-1-hydroxy-4-methylsulfanylbutylidene]amino]-1-hydroxyhexylidene]amino]-1-hydroxyhexylidene]amino]-1-hydroxy-4-methylpentylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]propanoyl]pyrrolidin-2-yl]-hydroxymethylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1-hydroxy-3-methylpentylidene]amino]-1,3-dihydroxybutylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1-hydroxy-3-methylbutylidene]amino]-5-carbamimidamido-1-hydroxypentylidene]amino]-5-carbamimidamido-1-hydroxypentylidene]amino]-1-hydroxypropylidene]amino]-3-phenylpropanoic acid

Mã CAS

151186-19-5

Lactoferrin là gì?

Lactoferrin (LF) là một protein đa chức năng thuộc, có khối lượng phân tử khoảng 80 kDa, là một glycoprotein hình cầu, được tìm thấy nhiều trong các chất dịch tiết khác nhau, chẳng hạn như dịch tiết mũi, nước bọt, sữa, nước mắt.

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C141H226N46O29S3

Phân tử lượng

3125.8 g/mol

Cấu trúc phân tử

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 51

Số liên kết hydro nhận: 65

Số liên kết có thể xoay: 108

Diện tích bề mặt cực tôpô: 1360

Số lượng nguyên tử nặng: 219

Số lượng nguyên tử trung tâm xác định được: 26

Liên kết cộng hóa trị: 1

Dạng bào chế

Viên nang cứng:

Hỗn dịch uống: lactoferrine colostrum,..

Cốm: sản phẩm Diasure Canxi lactoferrin,…

Bột pha uống:sữa non, Lactoferrin hồng,..

Nguồn gốc

Sự xuất hiện của protein đỏ chứa sắt trong sữa bò đã được báo cáo sớm nhất là vào năm 1939; tuy nhiên, protein không thể được mô tả chính xác vì nó không thể được chiết xuất với độ tinh khiết đủ. Các nghiên cứu chi tiết đầu tiên của nó được báo cáo vào khoảng năm 1960. Họ ghi lại trọng lượng phân tử, điểm đẳng điện, quang phổ hấp thụ quang học và sự hiện diện của hai nguyên tử sắt trên mỗi phân tử protein. Protein được chiết xuất từ sữa, chứa sắt và có cấu trúc và hóa học tương tự như transferrin huyết thanh. Do đó, nó được đặt tên là lactoferrin vào năm 1961, mặc dù tên lactotransferrin đã được sử dụng trong một số ấn phẩm trước đó và các nghiên cứu sau đó đã chứng minh rằng protein này không bị hạn chế ở sữa. Tác dụng kháng khuẩn của lactoferrin cũng được ghi nhận vào năm 1961 và có liên quan đến khả năng liên kết sắt

Cấu trúc

Gen của lactoferrin

Ít nhất 60 trình tự gen của lactoferrin đã được mô tả ở 11 loài động vật có vú. Ở hầu hết các loài, codon dừng là TAA và TGA ở Mus musculus. Việc xóa, chèn và đột biến các codon dừng ảnh hưởng đến phần mã hóa và độ dài của nó thay đổi trong khoảng từ 2.055 đến 2.190 cặp nucleotide. Tính đa hình gen giữa các loài đa dạng hơn nhiều so với tính đa hình trong cùng loài của lactoferrin. Có sự khác biệt về trình tự axit amin: 8 ở Homo sapiens, 6 ở Mus musculus, 6 ở Capra hircus, 10 ở Bos taurus và 20 ở Sus scrofa. Sự khác biệt này có thể chỉ ra sự khác biệt về chức năng giữa các loại lactoferrin khác nhau.

Ở người, gen lactoferrin LTF nằm trên nhiễm sắc thể thứ ba ở locus 3q21-q23. Ở bò, trình tự mã hóa bao gồm 17 exon và có chiều dài khoảng 34.500 cặp nucleotide. Exon của gen lactoferrin ở bò có kích thước tương tự như exon của các gen khác thuộc họ transferrin, trong khi kích thước của các intron lại khác nhau trong cùng họ. Sự giống nhau về kích thước của exon và sự phân bố của chúng trong các vùng của phân tử protein cho thấy sự phát triển tiến hóa của gen lactoferrin xảy ra do sự nhân đôi. Nghiên cứu tính đa hình của gen mã hóa lactoferrin giúp chọn lọc giống vật nuôi có khả năng kháng bệnh viêm vú.

Cấu trúc phân tử

Lactoferrin là một trong những protein transferrin có chức năng vận chuyển sắt đến tế bào và kiểm soát lượng sắt tự do trong máu và các chất bài tiết bên ngoài. Nó có trong sữa của con người và các động vật có vú khác, trong huyết tương và bạch cầu trung tính và là một trong những protein chính của hầu như tất cả các chất tiết ngoại tiết của động vật có vú, như nước bọt, mật, nước mắt và tuyến tụy. Nồng độ lactoferrin trong sữa thay đổi từ 7 g/L trong sữa non đến 1 g/L trong sữa trưởng thành.

Nhiễu xạ tia X cho thấy lactoferrin dựa trên một chuỗi polypeptide chứa khoảng 700 axit amin và tạo thành hai miền hình cầu tương đồng có tên là thùy N và thùy C. Thùy N tương ứng với các gốc axit amin 1-333 và thùy C tương ứng với 345-692, và phần cuối của các miền đó được kết nối bằng một chuỗi xoắn α ngắn.Mỗi thùy bao gồm hai miền phụ, N1, N2 và C1, C2, và chứa một vị trí liên kết sắt và một vị trí glycosyl hóa. Mức độ glycosyl hóa protein có thể khác nhau và do đó trọng lượng phân tử của lactoferrin thay đổi trong khoảng từ 76 đến 80 kDa. Tính ổn định của lactoferrin có liên quan đến mức độ glycosyl hóa cao.

Lactoferrin thuộc nhóm protein cơ bản, điểm đẳng điện của nó là 8,7. Nó tồn tại ở hai dạng: hololactoferrin giàu sắt và apolactoferrin không chứa sắt. Cấu trúc bậc ba của chúng khác nhau; apolactoferrin được đặc trưng bởi cấu trúc “mở” của thùy N và cấu trúc “đóng” của thùy C, và cả hai thùy đều được đóng trong hololactoferrin.

Mỗi phân tử lactoferrin có thể liên kết thuận nghịch với hai ion sắt, kẽm, đồng hoặc các kim loại khác. Các vị trí gắn kết được định vị trong mỗi hạt trong số hai hạt protein. Ở đó, mỗi ion được liên kết với sáu phối tử: bốn từ chuỗi polypeptide (hai gốc tyrosine, một dư lượng histidine và một dư lượng axit aspartic) và hai từ các ion cacbonat hoặc bicarbonate.

Lactoferrin tạo thành phức hợp màu đỏ với sắt; Ái lực của nó với sắt cao gấp 300 lần so với transferrin. Ái lực tăng trong môi trường axit yếu. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển sắt từ transferrin sang lactoferrin trong quá trình viêm, khi độ pH của mô giảm do tích tụ axit lactic và các axit khác. Nồng độ sắt bão hòa trong lactoferrin trong sữa mẹ ước tính khoảng 10 đến 30% (100% tương ứng với tất cả các phân tử lactoferrin chứa 2 nguyên tử sắt). Người ta chứng minh rằng lactoferrin không chỉ tham gia vào việc vận chuyển sắt, kẽm và đồng mà còn tham gia vào việc điều chỉnh lượng chúng ăn vào. Sự hiện diện của các ion kẽm và đồng lỏng lẻo không ảnh hưởng đến khả năng liên kết sắt của lactoferrin và thậm chí có thể làm tăng khả năng này.

Các dạng polyme

Cả trong huyết tương và dịch tiết, lactoferrin đều có thể tồn tại ở nhiều dạng polyme khác nhau, từ monome đến tetramer. Lactoferrin có xu hướng polyme hóa cả in vitro và in vivo, đặc biệt ở nồng độ cao. Một số tác giả nhận thấy rằng dạng lactoferrin chiếm ưu thế trong điều kiện sinh lý là tetramer, với tỷ lệ monome:tetramer là 1:4 ở nồng độ protein là 10 −5 M.

Có ý kiến cho rằng trạng thái oligome của lactoferrin được xác định bởi nồng độ của nó và quá trình trùng hợp của lactoferrin bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sự hiện diện của ion Ca 2+. Đặc biệt, các monome chiếm ưu thế ở nồng độ dưới 10 −10 −10 −11 M khi có mặt Ca 2+, nhưng chúng chuyển đổi thành tetramer ở nồng độ lactoferrin trên 10 −9 −10 −10 M. TiterLactoferrin trong máu tương ứng với “nồng độ chuyển tiếp” đặc biệt này và do đó lactoferrin trong máu phải được trình bày dưới dạng monome và tetramer. Nhiều đặc tính chức năng của lactoferrin phụ thuộc vào trạng thái oligomeric của nó. Đặc biệt, lactoferrin đơn phân chứ không phải tetrameric có thể liên kết mạnh với DNA.

Chức năng

Lactoferrin thuộc hệ thống miễn dịch bẩm sinh. Ngoài chức năng sinh học chính của nó, cụ thể là liên kết và vận chuyển các ion sắt, lactoferrin còn có chức năng và đặc tính kháng khuẩn, kháng vi-rút, chống ký sinh trùng, xúc tác, chống ung thư và chống dị ứng

Hoạt tính enzyme của lactoferrin

Thuốc lactoferrin thủy phân RNA và thể hiện các đặc tính của ribonuclease bài tiết đặc hiệu pyrimidine. Đặc biệt, bằng cách phá hủy bộ gen RNA, RNase sữa ức chế quá trình sao chép ngược của retrovirus gây ung thư vú ở chuột. Phụ nữ Parsi ở Tây Ấn Độ có mức RNase trong sữa thấp hơn rõ rệt so với các nhóm khác và tỷ lệ ung thư vú của họ cao gấp ba lần so với mức trung bình. Do đó, ribonuclease của sữa và đặc biệt là lactoferrin, có thể đóng một vai trò quan trọng trong sinh bệnh học

Thụ thể Lactoferrin

Thụ thể lactoferrin đóng vai trò quan trọng trong quá trình nội hóa lactoferrin; nó cũng tạo điều kiện cho lactoferrin hấp thụ các ion sắt. Nó đã chỉ ra rằng biểu hiện gen tăng theo tuổi ở tá tràng và giảm ở hỗng tràng. Enzym glycolytic glycolytic-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) đã được chứng minh là có chức năng như một thụ thể đối với lactoferrin.

Hoạt động của xương

Lactoferrin được làm giàu bằng ribonuclease đã được sử dụng để kiểm tra xem lactoferrin ảnh hưởng đến xương như thế nào. Lactoferrin đã cho thấy có tác động tích cực đến quá trình luân chuyển xương. Nó đã hỗ trợ trong việc giảm sự tái hấp thu xương và tăng sự hình thành xương. Điều này được biểu thị bằng sự giảm mức độ của hai dấu hiệu tiêu xương (deoxypyridinoline và N-telopeptide) và sự gia tăng mức độ của hai dấu hiệu hình thành xương (ostecalcin và phosphatase kiềm). Nó đã làm giảm sự hình thành hủy cốt bào, biểu thị sự giảm phản ứng gây viêm và tăng phản ứng chống viêm, điều này cũng cho thấy sự giảm khả năng tái hấp thu xương.

Tương tác với axit nucleic

Một trong những đặc tính quan trọng của lactoferrin là khả năng liên kết với axit nucleic. Phần protein chiết xuất từ sữa chứa 3,3% RNA, nhưng protein này tốt hơn khi liên kết với DNA chuỗi kép hơn là DNA chuỗi đơn. Khả năng liên kết DNA của lactoferrin được sử dụng để phân lập và tinh chế bằng sắc ký ái lực với các cột chứa chất hấp thụ chứa DNA cố định, chẳng hạn như agarose với DNA chuỗi đơn cố định.

Lactoferrin có tác dụng gì?

Hoạt động kháng khuẩn

Tác dụng của Lactoferrin là cô lập sắt tự do và loại bỏ chất nền cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn. Tác dụng kháng khuẩn của lactoferrin cũng được giải thích bởi sự hiện diện của các thụ thể cụ thể trên bề mặt tế bào của vi sinh vật. Lactoferrin liên kết với lipopolysacarit của thành vi khuẩn và phần sắt bị oxy hóa của lactoferrin sẽ oxy hóa vi khuẩn thông qua sự hình thành peroxit. Điều này ảnh hưởng đến tính thấm của màng và dẫn đến sự phá vỡ tế bào.

Mặc dù lactoferrin cũng có các cơ chế kháng khuẩn khác không liên quan đến sắt, chẳng hạn như kích thích quá trình thực bào, sự tương tác với màng vi khuẩn bên ngoài được mô tả ở trên là chiếm ưu thế nhất và được nghiên cứu nhiều nhất.Lactoferrin không chỉ phá vỡ màng mà thậm chí còn thâm nhập vào tế bào. Sự liên kết của nó với thành vi khuẩn có liên quan đến peptide lactoferricin cụ thể, nằm ở thùy N của lactoferrin và được tạo ra bởi sự phân cắt in vitro của lactoferrin với một protein khác, trypsin. Một cơ chế hoạt động kháng khuẩn của lactoferrin đã được báo cáo là lactoferrin nhắm mục tiêu H +-ATPase và cản trở sự chuyển vị của proton trong màng tế bào, dẫn đến tác dụng gây chết người trong ống nghiệm.

Lactoferrin ngăn ngừa sự gắn kết của H. pylori trong dạ dày, từ đó hỗ trợ giảm rối loạn hệ tiêu hóa. Lactoferrin của bò có nhiều hoạt tính chống lại H. pylori hơn so với lactoferrin của con người.

Hoạt động kháng virus

Lactoferrin tăng đề kháng do có thể tác động lên nhiều loại virus ở người và động vật dựa trên bộ gen DNA và RNA, bao gồm cả virus herpes simplex 1 và 2, cytomegalovirus, HIV, virus viêm gan C, hantavirus, rotavirus, virus bại liệt loại 1, virus hợp bào hô hấp ở người, virus gây bệnh bạch cầu ở chuột và virus Mayaro. Hoạt động chống lại COVID-19 đã được suy đoán nhưng chưa được chứng minh. Cơ chế hoạt động chống vi-rút được nghiên cứu nhiều nhất của lactoferrin là làm phân tán các hạt vi-rút khỏi tế bào đích. Nhiều loại virus có xu hướng liên kết với các lipoprotein của màng tế bào và sau đó xâm nhập vào tế bào. Lactoferrin liên kết với cùng loại lipoprotein do đó đẩy lùi các hạt virus. Apolactoferrin không chứa sắt có chức năng này hiệu quả hơn so với hololactoferrin; và lactoferricin, chất chịu trách nhiệm về đặc tính kháng khuẩn của lactoferrin, hầu như không có hoạt tính kháng vi-rút.
Ngoài việc tương tác với màng tế bào, lactoferrin còn liên kết trực tiếp với các hạt virus, chẳng hạn như virus viêm gan.Cơ chế này cũng được xác nhận bởi hoạt tính kháng virus của lactoferrin chống lại rotavirus, hoạt động trên các loại tế bào khác nhau.
Lactoferrin còn ức chế sự nhân lên của virus sau khi virus xâm nhập vào tế bào. Tác dụng kháng vi-rút gián tiếp như vậy đạt được bằng cách tác động đến các tế bào giết người tự nhiên, bạch cầu hạt và đại thực bào – những tế bào đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu của nhiễm vi-rút, chẳng hạn như hội chứng hô hấp cấp tính nặng (SARS)

Hoạt động kháng nấm

Lactoferrin và lactoferricin ức chế sự phát triển in vitro của Trichophyton mentagrophytes, nguyên nhân gây ra một số bệnh về da như nấm ngoài da. Lactoferrin cũng có tác dụng chống lại Candida albicans – một loại nấm lưỡng bội (một dạng nấm men) gây nhiễm trùng cơ hội ở miệng và bộ phận sinh dục ở người. Fluconazole từ lâu đã được sử dụng để điều trị Candida albicans, dẫn đến sự xuất hiện của các chủng kháng thuốc này. Tuy nhiên, sự kết hợp của lactoferrin với fluconazole có thể có tác dụng chống lại các chủng Candida albicans kháng fluconazole cũng như các loại Candida khác : C. glabrata, C. krusei, C. parapsilosis và C. tropicalis. Hoạt tính kháng nấm được quan sát thấy khi ủ tuần tự Candida với lactoferrin và sau đó với fluconazole, nhưng không phải ngược lại. Hoạt tính kháng nấm của lactoferricin vượt trội so với lactoferrin. Đặc biệt, peptide tổng hợp 1-11 lactoferricin cho thấy hoạt tính chống lại Candida albicans mạnh hơn nhiều so với lactoferricin tự nhiên.

Sử dụng lactoferrin qua nước uống cho những con chuột có hệ miễn dịch yếu và có triệu chứng loét áp-tơ làm giảm số lượng chủng Candida albicans trong miệng và kích thước của những vùng bị tổn thương ở lưỡi. Sử dụng lactoferrin qua đường uống cho động vật cũng làm giảm số lượng sinh vật gây bệnh trong các mô gần đường tiêu hóa. Candida albicans cũng có thể được loại bỏ hoàn toàn bằng hỗn hợp chứa lactoferrin, lysozyme và itraconazole ở những bệnh nhân nhiễm HIV kháng thuốc chống nấm khác. Tác dụng kháng nấm như vậy khi các loại thuốc khác được cho là không hiệu quả là đặc điểm của lactoferrin và đặc biệt có giá trị đối với bệnh nhân nhiễm HIV. Trái ngược với tác dụng kháng vi-rút và kháng khuẩn của lactoferrin, người ta biết rất ít về cơ chế hoạt động kháng nấm của nó. Lactoferrin dường như liên kết với màng sinh chất của C. albicans gây ra một quá trình giống như apoptotic.

Hoạt động chống ung thư

Hoạt tính chống ung thư của lactoferrin bò (bLF) đã được chứng minh trong các chất gây ung thư phổi, bàng quang, lưỡi, ruột kết và gan thực nghiệm trên chuột, có thể bằng cách ức chế các enzyme pha I, chẳng hạn như cytochrome P450 1A2 (CYP1A2). Ngoài ra, trong một thí nghiệm khác được thực hiện trên chuột đồng, lactoferrin của bò đã làm giảm 50% tỷ lệ mắc bệnh ung thư miệng. Hiện nay, bLF được sử dụng như một thành phần trong sữa chua, kẹo cao su, sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh và mỹ phẩm.

Bệnh xơ nang

Phổi và nước bọt của con người chứa nhiều loại hợp chất kháng khuẩn bao gồm hệ thống lactoperoxidase, tạo ra hypothiocyanite và lactoferrin, trong đó hypothiocyanite bị thiếu ở bệnh nhân xơ nang. Lactoferrin, một thành phần của khả năng miễn dịch bẩm sinh, ngăn ngừa sự phát triển màng sinh học của vi khuẩn. Sự mất hoạt động diệt vi khuẩn và tăng sự hình thành màng sinh học do hoạt động của lactoferrin giảm được quan sát thấy ở những bệnh nhân bị xơ nang. Trong bệnh xơ nang, độ nhạy cảm với kháng sinh có thể được điều chỉnh bởi lactoferrin. Những phát hiện này chứng minh vai trò quan trọng của lactoferrin trong việc bảo vệ vật chủ của con người và đặc biệt là ở phổi.Lactoferrin với hypothiocyanite đã được EMEA và FDA cấp trạng thái thuốc mồ côi.

Viêm ruột hoại tử

Bằng chứng chất lượng thấp cho thấy rằng việc bổ sung lactoferrin bằng đường uống có hoặc không có bổ sung men vi sinh có thể làm giảm nhiễm trùng huyết khởi phát muộn và viêm ruột hoại tử (giai đoạn II hoặc III) ở trẻ non tháng mà không có tác dụng phụ.

Trong chẩn đoán

Nồng độ Lactoferrin trong nước mắt đã được chứng minh là làm giảm các bệnh khô mắt như hội chứng Sjögren. Một xét nghiệm nhanh, di động sử dụng công nghệ vi lỏng đã được phát triển để cho phép đo nồng độ lactoferrin trong nước mắt của con người tại điểm chăm sóc nhằm mục đích cải thiện chẩn đoán hội chứng Sjögren và các dạng bệnh khô mắt khác

Một vài nghiên cứu về Lactoferrin

Tác dụng của việc bổ sung Lactoferrin đối với tình trạng viêm, chức năng miễn dịch và phòng ngừa nhiễm trùng đường hô hấp ở người: Đánh giá hệ thống và phân tích tổng hợp

Effect of Lactoferrin Supplementation on Inflammation, Immune Function, and Prevention of Respiratory Tract Infections in Humans: A Systematic Review and Meta-analysis

Nghiên cứu được tiến hành nhằm mục đích kiểm tra bằng chứng về tác dụng của việc bổ sung Lactoferrin đối với tình trạng viêm, chức năng miễn dịch và nhiễm trùng đường hô hấp (RTI) ở người. Nghiên cứu được tiến hành trên 20 người lớn cho thấy chức năng miễn dịch được cải thiện ở 6 trên 8 nghiên cứu (75%) ở người lớn, với những thay đổi về quần thể tế bào miễn dịch ở 2 trên 6 nghiên cứu (33%) và những thay đổi về hoạt động của tế bào miễn dịch ở 2 trên 5 nghiên cứu (40%). Từ đó cho thấy Lactoferrin làm giảm viêm toàn thân,chức năng miễn dịch được cải thiện.