乳鐵蛋白與新生兒感染

李娜，劉洋，張芳

(天津市兒童醫(yī)院新生兒內(nèi)科，天津300134)

新生兒的免疫功能不健全，腸道黏膜屏障易遭到破壞。腸道通透性的增加導(dǎo)致異常抗原侵入，并產(chǎn)生全身免疫反應(yīng)，使新生兒對感染的易感性增加。2010年，全世界約有760萬名5歲以下的兒童死亡，其中新生兒占總數(shù)的40%，主要的死亡原因是感染[1]。盡管新生兒醫(yī)學(xué)取得了長足的發(fā)展，但在發(fā)達(dá)國家，每10例敗血癥患兒中仍有4例死亡或者出現(xiàn)嚴(yán)重殘疾，包括嚴(yán)重的永久性神經(jīng)發(fā)育障礙[2]。在美國，出生28周以內(nèi)早產(chǎn)兒血流感染的發(fā)病率為36%，病死率高達(dá)50%[3]。彌補(bǔ)新生兒免疫力和宿主防御能力的早期機(jī)制是獲得母體通過胎盤被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的抗體，但這種機(jī)制主要發(fā)生在孕晚期，早產(chǎn)兒因失去這一重要保護(hù)而處于感染、炎癥、氧化應(yīng)激的高風(fēng)險(xiǎn)中，更易罹患敗血癥、支氣管肺發(fā)育不良、壞死性小腸結(jié)腸炎(necrotizing enterocolitis，NEC)以及腦室周圍白質(zhì)軟化癥等嚴(yán)重疾病，遺留神經(jīng)發(fā)育障礙[4]。母乳包含多種生物活性蛋白及生長因子，可促進(jìn)器官發(fā)育和免疫系統(tǒng)成熟，并為新生兒提供針對感染性疾病的保護(hù)[5]。乳鐵蛋白(lactoferrin，LF)是人乳中占主導(dǎo)地位的乳清蛋白，具有抗微生物、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、維持鐵穩(wěn)態(tài)等多種生物學(xué)功能，已成為執(zhí)行廣泛功能以直接或間接保護(hù)新生兒免受感染的關(guān)鍵物質(zhì)[6]?，F(xiàn)就LF與新生兒感染的最新研究進(jìn)展予以綜述。

1 LF概述

1.1LF的結(jié)構(gòu)和分布 LF是來自轉(zhuǎn)鐵蛋白家族的糖蛋白，1939年首次在牛乳中發(fā)現(xiàn)，1960年從牛乳和人乳中分離出來[6]。LF是含有692個(gè)氨基酸、分子量為80 000的鐵結(jié)合糖蛋白[7]。人LF的晶體結(jié)構(gòu)于1987年被首次解析，它包含兩個(gè)同源裂片，每個(gè)裂片均以高親和力結(jié)合一個(gè)三價(jià)鐵離子，是強(qiáng)力的鐵清除劑[6]。LF可以采用鐵結(jié)合的封閉構(gòu)象或無金屬的開放構(gòu)象，兩種狀態(tài)均可在宿主防御中發(fā)揮作用[6]。LF是人乳清中含量最高的蛋白之一，有文獻(xiàn)報(bào)道，在人初乳中LF的濃度可高達(dá)6～14 g/L，在眼淚、唾液、精液和中性粒細(xì)胞的次級顆粒中則濃度較低[8-9]。人乳中LF的含量隨哺乳期而變化，最近的一項(xiàng)綜合研究測定了妊娠24周至足月新生兒的母乳樣品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，出生體重<1 400 g的新生兒母乳樣品中的LF含量最高，且隨產(chǎn)后天數(shù)的增加而降低[10]。Turin等[11]通過測定秘魯3個(gè)新生兒中心的695份母乳樣品中的LF濃度，發(fā)現(xiàn)低出生體重新生兒的母乳中LF的濃度最高，并且在產(chǎn)后2個(gè)月仍保持較高水平；經(jīng)濟(jì)條件好和多胎妊娠母體初乳中LF的濃度較高，而發(fā)生圍生期感染母體初乳中LF的濃度偏低。此外，母乳中的LF水平也對溫度敏感。有研究發(fā)現(xiàn)，母乳樣品在4 ℃冷藏條件下，LF水平在5 d內(nèi)不會(huì)顯著降低，但冷凍(-18～-20 ℃)6個(gè)月后，LF水平會(huì)降低至35%，巴氏殺菌亦可顯著降低母乳中的LF水平[6,12]。

1.2LF的生物學(xué)功能 LF通過多種機(jī)制參與針對微生物的防御，幫助宿主控制細(xì)菌、病毒、真菌和寄生蟲的感染[13]。在細(xì)菌病原體中，LF已顯示出對鏈球菌、沙門菌、志賀菌、葡萄球菌和腸桿菌屬的有效抗菌活性[7]。LF可以直接殺滅細(xì)菌病原體，也可以通過作用于細(xì)菌的生物膜提供對宿主的保護(hù)，其機(jī)制主要包括通過鐵螯合抑制病原體生物膜的形成以及非鐵依賴性的生物膜活性抑制[7,14]。革蘭陰性和陽性菌均具有LF的靶向分子(如脂多糖、絨毛酸等)，LF可通過破壞細(xì)菌膜的通透性導(dǎo)致細(xì)菌死亡[15]。有研究表明，LF具有分解肺炎球菌生物膜的能力，并能抑制肺炎球菌對抗生素的耐藥性[16]。除了起殺菌劑和破壞生物膜的作用外，LF還可參與先天免疫系統(tǒng)輔助清除細(xì)菌，代替抗體有效激活經(jīng)典的補(bǔ)體途徑并誘導(dǎo)免疫調(diào)理作用；此外，LF還能結(jié)合病毒和細(xì)菌的宿主細(xì)胞受體，降低病原體黏附或侵襲宿主細(xì)胞的能力，同時(shí)結(jié)合或降解特異性毒力蛋白，促進(jìn)腸道細(xì)胞增殖、分化和成熟，調(diào)節(jié)胃腸道菌群[6]。LF可通過調(diào)節(jié)新生兒對感染的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)在新生兒宿主防御中起關(guān)鍵作用。髓樣細(xì)胞、多形核中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等免疫細(xì)胞構(gòu)成了宿主抵御大多數(shù)病原體的第一道防線。體外研究表明，LF通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子的表達(dá)，具有直接的腸道免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用[17]。LF受體廣泛存在于免疫細(xì)胞表面，LF通過與糖胺聚糖、凝集素、核仁素等多種靶標(biāo)的結(jié)合來調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活性；LF還能促進(jìn)未成熟的B淋巴細(xì)胞成熟，誘導(dǎo)CD4+T淋巴細(xì)胞的表達(dá)，提高免疫球蛋白水平[6]。LF還可通過與細(xì)菌細(xì)胞表面脂多糖結(jié)合，減少炎癥細(xì)胞因子的上調(diào)，有研究表明，人和牛LF均可以下調(diào)脂多糖誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1、白細(xì)胞介素-8以及白細(xì)胞介素-6的水平[18]。LF的另一個(gè)重要的特性是刺激腸道細(xì)胞的增殖和分化，最近的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)探討了LF對膿毒癥所致急性肺損傷大鼠的保護(hù)作用，結(jié)果顯示，LF的治療使腸道微絨毛恢復(fù)到正常范圍，減少了炎癥細(xì)胞的侵襲[19]。由于LF是一種免疫衍生肽，因此它與多種感染性疾病相關(guān)，可作為許多疾病診斷的敏感的生物標(biāo)志物，在口腔健康研究中，唾液中LF水平的升高與慢性牙周炎呈正相關(guān)[20]。

2 LF與新生兒感染

2.1LF與新生兒敗血癥 新生兒敗血癥是一個(gè)全球性的公共衛(wèi)生問題，據(jù)報(bào)告，每年約有400萬新生兒在出生后的前4周內(nèi)死亡，其中1/4源于嚴(yán)重感染，包括新生兒敗血癥和肺炎[7]。為了降低新生兒感染的發(fā)病率、提高救治水平、減少神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥的發(fā)生，多種干預(yù)措施正在緊張的研究中。目前已經(jīng)評估了包括靜脈免疫球蛋白、谷氨酰胺、抗葡萄球菌單克隆抗體和粒細(xì)胞/粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子在內(nèi)的若干防御措施，尚未顯示出治療效果。LF對新生兒敗血癥的保護(hù)作用主要?dú)w因于LF的3個(gè)主要功能特性，即抗微生物、抗炎和免疫調(diào)節(jié)。目前，世界各地的多項(xiàng)臨床試驗(yàn)正在研究補(bǔ)充?；蛑亟M人LF對新生兒感染的預(yù)防作用，但結(jié)果并不完全一致。例如，Kaur和Gathwala[21]在印度對130例出生體重<2 000 g、罹患晚發(fā)型敗血癥的新生兒進(jìn)行雙盲隨機(jī)對照試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LF對新生兒敗血癥有預(yù)防作用，且LF組新生兒凝血功能異常、血小板減少癥、喂養(yǎng)不耐受、腦膜炎等疾病的發(fā)生率均顯著降低。He等[22]通過對1 834例早產(chǎn)兒進(jìn)行的9項(xiàng)臨床試驗(yàn)的薈萃分析表明，早產(chǎn)兒補(bǔ)充LF是安全的，預(yù)防性補(bǔ)充LF可顯著降低早產(chǎn)兒NEC、早產(chǎn)兒遲發(fā)性敗血癥以及醫(yī)院獲得性感染的發(fā)病率，降低早產(chǎn)兒與感染相關(guān)的病死率，縮短住院時(shí)間。然而，最近，英國一項(xiàng)針對2 203例早產(chǎn)兒的隨機(jī)對照試驗(yàn)結(jié)果顯示，LF干預(yù)組遲發(fā)性感染的發(fā)生率為29%，對照組為31%，兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示腸內(nèi)補(bǔ)充LF不能降低早產(chǎn)兒遲發(fā)性感染的風(fēng)險(xiǎn)[23]。Ochoa等[24]對414例出生體重<2 000 g的新生兒進(jìn)行了隨機(jī)對照試驗(yàn)，結(jié)果顯示，補(bǔ)充牛LF對晚發(fā)型新生兒敗血癥及病死率均無顯著影響，對于這種不一致的結(jié)果，需考慮的因素主要包括：人乳中較高的LF水平和較高的母乳消耗量可能會(huì)稀釋牛LF的作用；牛LF可能存在質(zhì)量和純度的差別，有許多商品化的牛LF制劑具有不同程度的變性和純度，而且在目前的臨床研究中并沒有產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)指南。Manzoni等[25]的研究顯示，在未接受母乳喂養(yǎng)的嬰兒中補(bǔ)充LF可能會(huì)有好處，而對已經(jīng)接受大量母乳喂養(yǎng)的嬰兒給予更多的LF可能沒有好處。Ochoa等[24]也指出，補(bǔ)充牛LF雖然并不能降低體重<2 000 g嬰兒敗血癥的發(fā)生率，但使用牛LF作為廣譜抗菌保護(hù)蛋白可能對體重<1 000 g的新生兒具有潛在的影響。

2.2LF與NEC 在生命的早期，特別是出生后的最初幾周，極易受到感染和炎癥介導(dǎo)的組織損傷。炎癥反應(yīng)失調(diào)和宿主與微生物之間的相互作用是導(dǎo)致包括NEC、支氣管肺發(fā)育不良和敗血癥在內(nèi)的高病死率疾病的核心因素，而這些疾病占極早產(chǎn)兒死亡原因的一半以上，導(dǎo)致美國每年的醫(yī)療費(fèi)用超過40億美元[26]。NEC是早產(chǎn)兒最常見的胃腸道急癥，NEC的特點(diǎn)主要包括腸黏膜缺血性壞死、嚴(yán)重的腸道及全身炎癥、腸產(chǎn)氣微生物侵入周圍器官和全身血液以及氣體進(jìn)入腸壁和門靜脈系統(tǒng)等[27]。在出生體重<1 500 g的嬰兒中，NEC的發(fā)病率為7%～11%[26]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，NEC導(dǎo)致的病死率接近30%，在全腸NEC中接近100%[28]。伴隨NEC急性腸損傷的全身性炎癥反應(yīng)對多個(gè)器官產(chǎn)生不利影響，使幸存者面臨肺和腎功能慢性損害以及終身神經(jīng)功能損害的高風(fēng)險(xiǎn)。盡管使用了有效的抗菌藥物，但因耐藥菌株的不斷出現(xiàn)，NEC的病死率仍然較高。越來越多抗菌藥物的使用導(dǎo)致了耐藥菌菌株的出現(xiàn)。LF的另一個(gè)重要特性是刺激增殖和分化，高LF濃度會(huì)促進(jìn)劑量依賴性的腸道細(xì)胞的增殖，而低LF濃度則會(huì)刺激腸道細(xì)胞分化[6]。LF可對腸道酶的成熟產(chǎn)生積極的調(diào)節(jié)作用，因此可能主動(dòng)調(diào)節(jié)體內(nèi)腸細(xì)胞的生長和發(fā)育。LF在腸道成熟中的另一個(gè)可能功能是調(diào)節(jié)腸道的通透性。LF的全身效應(yīng)是間接的，可能通過與腸上皮細(xì)胞和腸相關(guān)淋巴組接觸而引起，首先LF調(diào)節(jié)腸相關(guān)淋巴組織細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子和(或)趨化因子，隨后進(jìn)入體循環(huán)并影響循環(huán)中的白細(xì)胞[29]。LF的腸道受體及其調(diào)節(jié)腸道細(xì)胞分化和增殖的能力使LF成為一種有前途的NEC預(yù)防或治療藥物。LF在腸道生長和成熟中執(zhí)行的功能對于腸道感染屏障的形成和維持至關(guān)重要。有研究表明，LF可與益生菌菌株協(xié)同作用，促進(jìn)益生菌株生長，抑制腸道病原體[30]。

2.3LF在新生兒感染中的應(yīng)用 早產(chǎn)兒和低出生體重兒具有最大的感染風(fēng)險(xiǎn)。目前大多數(shù)試驗(yàn)針對出生體重<1 500 g的新生兒。而使用LF的一個(gè)重要問題就是潛在的不良事件，特別是過敏反應(yīng)，因?yàn)樗褂玫腖F是從牛乳中提純的。有研究表明，牛奶蛋白過敏主要由酪蛋白、α-乳白蛋白和β-乳白蛋白引起，而不是LF引起[31]。在秘魯，研究人員對414例出生體重<2 000 g的新生兒進(jìn)行了隨機(jī)對照試驗(yàn)并進(jìn)行了長期隨訪，結(jié)果顯示，LF組嬰兒的神經(jīng)發(fā)育遲緩和整體神經(jīng)發(fā)育障礙的結(jié)局與安慰劑組相似，證實(shí)了LF的安全性[24]。目前行業(yè)內(nèi)可生產(chǎn)高純度的牛LF及重組人LF，意大利、日本、韓國、德國等國家已經(jīng)允許將牛LF加入嬰兒配方食品中[32]。牛LF與人LF有約70%的氨基酸同源性，盡管在結(jié)構(gòu)上有所不同，但兩者均保留了LF的功能特性[33]。重組人LF可有多種來源(如水稻、奶牛、山羊和真菌等)，其糖基化模式因物種的來源而異，目前尚無足夠的證據(jù)表明牛LF與重組人LF哪一種更好或更安全[34]。牛LF具有比重組人LF價(jià)格便宜的優(yōu)勢，可作為食品補(bǔ)充劑購得，如果有效，最可能用于兒科領(lǐng)域。目前正在進(jìn)行的試驗(yàn)中，LF的劑量為150～200 mg/(kg·d)，但在實(shí)際臨床工作中，每日劑量的計(jì)算需要根據(jù)生長情況進(jìn)行頻繁調(diào)整，并制定出簡化方案，例如：對于體重<1 000 g的新生兒，應(yīng)從200 mg/d開始，而對于體重>1 000 g的新生兒，體重每增加500 g，劑量相應(yīng)增加100 mg/d[35]。歐洲食品安全局專家組得出的結(jié)論是，牛LF在標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充濃度(每日最多210 mg/kg)下對嬰兒是安全的[23]。

3 小 結(jié)

LF是人和哺乳動(dòng)物乳中最具代表性的重要生物活性蛋白之一，主要通過細(xì)胞膜破壞、鐵螯合、抑制微生物黏附于宿主細(xì)胞以及防止生物膜形成等機(jī)制而具有廣泛的抗感染活性。LF還能促進(jìn)益生菌生長、刺激腸細(xì)胞的分化和增殖、促進(jìn)腸道消化酶的表達(dá)以及抑制自由基活性等，具有調(diào)節(jié)腸道免疫和抗炎的作用。LF對新生兒感染的保護(hù)作用可能取決于LF的形式、劑量、用藥時(shí)間、引起感染的病原微生物、患兒的年齡以及治療中使用的其他輔助因子等。LF能否在新生兒感染中起到積極作用目前尚無定論，還需要在今后的工作中進(jìn)行規(guī)模更大、研究方法更優(yōu)化的試驗(yàn)來證實(shí)。