乳鐵蛋白與嬰幼兒健康研究進(jìn)展

胡亞卓，劉成龍，王玉樹，孫亞松，宋 飛

（圣元營(yíng)養(yǎng)食品有限公司，山東青島 266500）

乳鐵蛋白（Lactoferrin）是鐵結(jié)合糖蛋白，屬于轉(zhuǎn)鐵蛋白家族，其富含唾液酸，不受環(huán)境酸堿度影響，具有高鐵結(jié)合活性和抗水解能力[1-4]。研究表明，乳鐵蛋白能根據(jù)機(jī)體對(duì)鐵的需求，通過調(diào)節(jié)腸黏膜細(xì)胞對(duì)鐵的吸收，保持體內(nèi)鐵的平衡狀態(tài)，廣泛分布于人和哺乳動(dòng)物乳汁和其他多種組織及其分泌液中[5]。人和牛乳鐵蛋白氨基酸序列具有69%的同源性，所以二者具有相似的生物活性[6-7]。

乳鐵蛋白是一種天然蛋白質(zhì)，在動(dòng)物乳汁中含量豐富，具有多種生物學(xué)功能[6]。例如，乳鐵蛋白能促進(jìn)鐵的吸收和代謝，具有成骨作用，在免疫調(diào)節(jié)和抵御細(xì)菌、真菌和病毒感染中發(fā)揮重要作用[1]，能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)，清除有害自由基，調(diào)節(jié)腸道菌群。乳鐵蛋白還具有安全可靠、無副作用、無殘留等特點(diǎn)，因此，其廣泛用于嬰幼兒配方食品中。本文對(duì)乳鐵蛋白的生物學(xué)功能進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

1 促進(jìn)鐵的吸收和代謝

缺鐵性貧血是小兒貧血中最常見的一種類型，被列為全球四大營(yíng)養(yǎng)性疾病之一，也是影響我國(guó)嬰幼兒健康的重要公共衛(wèi)生問題。造成缺鐵性貧血的因素有很多，主要分為以下兩種：不合理地添加輔食以及偏食，導(dǎo)致孩童無法攝取充足的營(yíng)養(yǎng)成分，無法為生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)；或是先天不足又未能及時(shí)補(bǔ)充鐵元素以及鐵吸收障礙等。

為解決這一問題，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）提出應(yīng)尋找更好地促進(jìn)鐵吸收的方式。而乳鐵蛋白作為鐵循環(huán)中的鐵轉(zhuǎn)運(yùn)體，有望將鐵平衡維持在正常范圍內(nèi)，有助于避免鐵缺乏和鐵過載。乳鐵蛋白與鐵離子的親和力是轉(zhuǎn)鐵蛋白的250 ～300 倍，可以與Fe3+、Fe2+、Cu2+、Mn2+和Zn2+等金屬離子結(jié)合。其主要在腸道中運(yùn)送鐵離子，對(duì)哺乳動(dòng)物吸收鐵離子起到重要作用。硫酸鐵是口服治療鐵缺乏最常用的化合物，因?yàn)樗绕渌F化合物易于吸收[6]。研究結(jié)果表明，與硫酸鐵相比，乳鐵蛋白中的鐵更容易在腸道黏膜上被吸收，其原因可能是人類黏膜細(xì)胞上存在特定的乳鐵蛋白受體，從而具備受體機(jī)制。因此，乳鐵蛋白可作為一種很好的補(bǔ)鐵劑添加到嬰幼兒配方奶粉中。此外，補(bǔ)充乳鐵蛋白可以顯著促進(jìn)鐵劑在腸道的吸收以及轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

2 成骨作用

骨骼可以保護(hù)和支撐身體，而乳鐵蛋白可通過增加骨密度來改善骨強(qiáng)度。CORNISH 等研究表明，在特定部位局部注射乳鐵蛋白可以促進(jìn)成年雄性小鼠的骨生長(zhǎng)[2]。在生理濃度下，乳鐵蛋白可通過釋放不同的信號(hào)分子誘導(dǎo)OB 增殖分化，抑制OB 凋亡，抑制破骨細(xì)胞（Osteoclast，OC）生成，對(duì)骨生長(zhǎng)和重塑有著重要作用，對(duì)促進(jìn)嬰幼兒骨骼生長(zhǎng)有重要的意義，可以預(yù)防股骨和腰椎的骨損失，保護(hù)骨小梁微結(jié)構(gòu)。

分化過程是成骨細(xì)胞合成新骨的重要前提，也是成骨細(xì)胞最重要的生理功能[8]。乳鐵蛋白參與分化細(xì)胞的有絲分裂調(diào)節(jié)，因此有助于組織再生。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，不同條件下乳鐵蛋白對(duì)于成骨的影響各不相同。不含鐵的和鐵飽和的乳鐵蛋白幾乎不會(huì)影響OB 的有絲分裂活性，卻對(duì)OB 增殖有很大的影響。濃度為10 μg·mL-1的乳鐵蛋白對(duì)于骨細(xì)胞有非常明顯的抗凋亡作用，然而濃度為1 000 μg·mL-1時(shí)就會(huì)對(duì)細(xì)胞有毒害作用[9-10]。因此，乳鐵蛋白對(duì)于骨細(xì)胞的作用取決于其濃度。

3 抑菌作用

鐵參與許多重要的生命活動(dòng)，是生物體不可缺少的微量元素，細(xì)菌也需要適量的鐵來生長(zhǎng)[4]。據(jù)報(bào)道，乳鐵蛋白還具有抗真菌活性。大量體內(nèi)和體外研究表明，乳鐵蛋白對(duì)多種微生物均具有殺菌和抑菌作用。研究表明，其抑菌作用并不局限于其結(jié)構(gòu)完整的形式。乳鐵蛋白總體抗菌活性由膜結(jié)合能力和酶解多肽的抗菌活性所決定。

最初發(fā)現(xiàn)乳鐵蛋白抑菌作用機(jī)理是其通過結(jié)合鐵離子，從而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)[11]。研究表明，乳鐵蛋白能夠與細(xì)菌表面結(jié)合，導(dǎo)致脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）從外膜釋放，造成細(xì)胞損傷和死亡。大量研究表明，乳鐵蛋白的抑菌性是“鐵剝奪”和間接的“膜滲透”兩種機(jī)理的聯(lián)合作用。隨著鐵飽和度的增加，其二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，結(jié)合鐵離子的能力下降，因此抑菌活性下降。進(jìn)一步的研究表明，乳鐵蛋白只有在無鐵狀態(tài)下對(duì)于細(xì)菌殺傷力強(qiáng)，隨著鐵離子的增加，其抗菌活性逐漸降低。

乳鐵蛋白屬于廣譜抑菌劑，可以抑制革蘭氏陰性菌（G-）和革蘭氏陽性菌（G+），同時(shí)對(duì)G-的抑菌效果比G+強(qiáng)，鐵飽和度越低，抑菌性越強(qiáng)[12]。除乳酸菌之外，幾乎所有細(xì)菌的生長(zhǎng)均需要鐵元素。乳鐵蛋白可與受體結(jié)合，并解離細(xì)胞膜上的受體，阻斷鐵的吸收途徑，使細(xì)菌的生長(zhǎng)缺少鐵而受到抑制。pH 值為7.5 ～8.0 時(shí)抑菌效果最佳?？诜殍F蛋白后，在胃酸、胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下，乳鐵蛋白水解可以獲得低分子量肽，這些肽抗菌活性大幅增強(qiáng)，可抑制G-和G+菌生長(zhǎng)。

4 調(diào)節(jié)腸道菌群

在嬰幼兒體內(nèi)，乳鐵蛋白能夠抑制多種腸道細(xì)菌的繁殖，間接篩選和調(diào)節(jié)嬰幼兒腸道菌群，有利于保護(hù)和促進(jìn)嬰幼兒的腸道發(fā)育。同時(shí)，乳鐵蛋白還是促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)因子，而雙歧桿菌對(duì)于腸道屏障功能和免疫調(diào)節(jié)具有正面影響。據(jù)報(bào)道，攝入的乳鐵蛋白至終未能被完全降解，大量的功能片段在小腸中保留下來，并調(diào)節(jié)與腸組織相關(guān)的淋巴組織的免疫反應(yīng)，促進(jìn)小腸上皮細(xì)胞的增殖和分化，從而影響小腸消化酶的作用[13]。

5 免疫調(diào)節(jié)作用

乳鐵蛋白對(duì)先天及獲得性免疫系統(tǒng)均有調(diào)節(jié)作用，自從人們發(fā)現(xiàn)乳鐵蛋白的特性以來，其在免疫應(yīng)答過程中所起的作用已被廣泛研究。大量研究表明，乳鐵蛋白能夠通過誘導(dǎo)或抑制免疫系統(tǒng)成分來影響免疫應(yīng)答，并與免疫細(xì)胞相互作用。乳鐵蛋白通過結(jié)合不同類型的受體與潛在靶細(xì)胞，觸發(fā)信號(hào)作出反應(yīng)，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[14]。巨噬細(xì)胞通過與乳鐵蛋白的相互作用而被激活，增加其吞噬能力。中性粒細(xì)胞是含乳鐵蛋白最多的細(xì)胞，感染時(shí)在白細(xì)胞介素-1 的作用下，釋放乳鐵蛋白，降低局部鐵濃度，抑制病菌生長(zhǎng)繁殖。乳鐵蛋白能促進(jìn)多形核白細(xì)胞黏附、游出，還能調(diào)節(jié)NK 細(xì)胞活性，抗體生成，以及T 細(xì)胞成熟和淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的增殖。輔助性T 細(xì)胞在遇到抗原后，向效應(yīng)細(xì)胞分化，可分泌大量的干擾素-γ、白介素-4、IL-10 等免疫調(diào)節(jié)劑。乳鐵蛋白通過靶向固有層T 細(xì)胞群參與小腸黏膜免疫防御。由此可見，補(bǔ)充乳鐵蛋白對(duì)嬰幼兒的免疫調(diào)節(jié)起著重要的作用。

6 抗病毒

乳鐵蛋白對(duì)許多病毒均有較強(qiáng)的抗病毒活性[3]，如輪狀病毒、阿爾法病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、皰疹病毒、呼吸道合胞病毒（Respiratory Syncytial Virus，RSV）、細(xì)胞巨化病毒以及腺病毒等[15]。乳鐵蛋白在病毒感染早期起作用，即與病毒結(jié)合，從而阻斷病毒與宿主細(xì)胞的結(jié)合，其抗病毒活性的另一機(jī)制是與病毒的受體或輔受體的宿主細(xì)胞分子結(jié)合。乳鐵蛋白對(duì)含或不含病毒包膜的DNA 和RNA 病毒具有抗病毒活性。研究表明，母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒很少被輪狀病毒或RSV 感染。其中，抗脊髓灰質(zhì)炎病毒是一種腸道病毒，會(huì)引發(fā)小兒麻痹癥，乳鐵蛋白在病毒感染的早期可抵抗脊髓灰質(zhì)炎病毒。輪狀病毒在兒童中易引起胃腸炎[16]。

大量研究表明，乳鐵蛋白可以誘導(dǎo)抗病毒因子干擾素（IFN）α/β 的分泌來抑制病毒在細(xì)胞中的復(fù)制。由于乳鐵蛋白是一種食物成分，安全可靠，因此常被應(yīng)用于常見的病毒感染治療中，例如普通感冒、流感、病毒性腸胃炎、皰疹等。乳鐵蛋白抗病毒感染的作用機(jī)制尚未完全闡明，其抗病毒活性主要在胃腸道和系統(tǒng)免疫調(diào)節(jié)中起作用，而這會(huì)影響乳鐵蛋白抗病毒感染的臨床研究和乳鐵蛋白在常見病毒感染領(lǐng)域的用途[16]。

7 抗氧化作用

內(nèi)源性抗氧化劑的濃度和活性會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而降低，并引起自由基的過量產(chǎn)生和氧化應(yīng)激的發(fā)生。而大量證據(jù)表明，氧化應(yīng)激是引起衰老相關(guān)疾病的根本原因?；钚匝醯倪^度產(chǎn)生和積累以及自由基過剩會(huì)影響蛋白質(zhì)的修飾、脂質(zhì)的氧化和其他代謝產(chǎn)物的代謝以及過氧化脂、損失細(xì)胞和組織的形成，是疾病或衰老的表現(xiàn)，也易使人類或動(dòng)物出現(xiàn)代謝性疾病，例如心血管和神經(jīng)退行性疾病[3,6]。乳鐵蛋白不僅能結(jié)合鐵離子，進(jìn)而阻斷鐵離子導(dǎo)致脂質(zhì)氧化和氧自由基的生成，還能破壞抗壞血酸和色氨酸的氧化。由于乳鐵蛋白是一種天然的抗氧化劑，因此在嬰幼兒配方食品或者其他強(qiáng)化食品中加入乳鐵蛋白，可以增強(qiáng)其抗氧化性，延長(zhǎng)食品貨 架期[17]。

8 抗感染

新生兒的免疫功能不健全，異?？乖苋菀兹肭帜c道，引發(fā)全身免疫反應(yīng)，增加新生兒感染的風(fēng)險(xiǎn)。中性粒細(xì)胞中含有大量的乳鐵蛋白，在機(jī)體受到感染時(shí)可以將乳鐵蛋白釋放出來，釋放出來的乳鐵蛋白奪取致病菌的鐵離子致使后者死亡。乳鐵蛋白對(duì)新生兒感染的保護(hù)作用可能取決于其形式、劑量、用藥時(shí)間、病原微生物種類、患兒的年齡以及治療中其他輔助因子等。研究表明，乳鐵蛋白的應(yīng)用對(duì)早產(chǎn)兒在NICU 發(fā)生的院內(nèi)感染具有顯著的預(yù)防作用，且縮短住院時(shí)間。但是，其能否在新生兒感染中起到積極作用還需要進(jìn)行規(guī)模更大、研究方法更優(yōu)化的試驗(yàn)來證實(shí)[18]。

9 結(jié)語

與嬰兒配方奶粉不同，母乳是一種獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，初乳可為新生兒提供免疫系統(tǒng)發(fā)育的必需成分，并提供保護(hù)功能。乳鐵蛋白作為母乳中重要的組成蛋白，占人乳中總蛋白質(zhì)的四分之一。因此，嬰幼兒奶粉中添加乳鐵蛋白具有極其重要的生理功能。乳鐵蛋白可促進(jìn)鐵的吸收以及代謝，促進(jìn)骨骼發(fā)育和骨骼生長(zhǎng)，抑制以及殺死部分微生物，調(diào)節(jié)腸道菌群，抗病毒、抗感染、抗氧化以及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力。隨著膜分離技術(shù)以及干燥技術(shù)的不斷進(jìn)步，存在于牛乳中的微量乳鐵蛋白可被分離出來，且均已投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)衛(wèi)生部門在《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880—2012）[19]中批準(zhǔn)允許在嬰兒配方奶粉中添加乳鐵蛋白的范圍是≤1 g·L-1（以即食狀態(tài) 計(jì)，粉狀產(chǎn)品按沖調(diào)倍數(shù)增加使用量）。作為母乳替代物的嬰幼兒配方奶粉可作為0 ～6 月齡寶寶的食物來源，故保證其乳鐵蛋白含量接近母乳是蛋白質(zhì)仿生設(shè)計(jì)的重要部分。為使嬰幼兒配方奶粉更接近母乳組分，在嬰幼兒配方奶粉研發(fā)時(shí)，可添加純化的乳鐵蛋白使之達(dá)到營(yíng)養(yǎng)要求。