乳鐵蛋白對腸道屏障保護作用的研究進展

吳洪亞，高亞男，王加啟，鄭楠

（中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農業(yè)農村部奶及奶制品質量安全控制重點實驗室，農業(yè)農村部奶產品質量安全風險評估實驗室（北京），北京 100193）

腸道是人體主要的消化器官，具有雙重作用，一方面參與對營養(yǎng)物質的吸收和轉運，維持機體健康，另一方面也能抵抗有害物質進入機體后造成的損傷和功能障礙[1]。腸道屏障系統(tǒng)包括腸上皮細胞和緊密連接在內的物理屏障，以免疫細胞和細胞因子為主的免疫屏障，以腸道菌群為主的生物屏障和以黏蛋白和抗菌肽為主的化學屏障。研究發(fā)現(xiàn)，由于應激、感染和病原體入侵等引起的腸道屏障功能失調與多種疾病有關，如炎癥性腸病、腸應激綜合癥、腹腔疾病和糖尿病等[2,3]。近年來，有逐步增多的利用乳鐵蛋白等天然產物達到保護腸道屏障的研究[4-6]。

乳鐵蛋白（Lactoferrin，LF）是一種非血紅素鐵結合糖蛋白，屬于轉鐵蛋白家族，存在于包括乳汁、唾液和精液等生物體液中[7]，作為食源性天然產物，具有多種生物學活性。近年來研究發(fā)現(xiàn)LF通過修復腸黏膜、增強免疫功能以及調節(jié)腸道菌群等來維護腸道健康，對腸道物理、免疫、生物和化學屏障均有一定的保護作用。因此，本文基于最新的研究成果，主要對LF的生物學特性，LF對腸道屏障的作用和機制以及LF的應用進行了綜述。

1 乳鐵蛋白的生物學特性

1.1 乳鐵蛋白的分布

LF廣泛存在于人乳和牛乳中，其中人初乳中含量高達5 g/L，牛初乳中含量為1～3 g/L。隨著泌乳時間的延長，哺乳動物合成LF的能力逐漸減弱，在成熟母乳中含量約為2～3 g/L，成熟牛乳中含量僅為0.03～0.49 g/L[8]。LF在豬、馬、山羊和兔子等乳中的含量較人乳和牛乳低的多。此外，哺乳動物的唾液、淚液、精液、血液、膽汁和滑液等體液中同樣存在LF，但其含量甚微[9]。

1.2 乳鐵蛋白的結構

LF分子量約為80 ku，是由690個左右的氨基酸殘基組成的單一多肽鏈。目前來源于人、鼠、牛、馬、豬、山羊、綿羊、水牛和駱駝乳中的LF氨基酸序列已被報道，其中牛乳LF含有703個氨基酸殘基，與人乳中的氨基酸序列具有高達69%的同源性[10]。LF的單一多肽鏈折疊成兩個基本對稱且高度同源的結構域（N端結構域和C端結構域），每個結構域分別包含兩個亞結構域，即N-1、N-2、C-1、C-2，鐵離子的結合位點位于每個結構域間縫隙內（圖1）[11]。每個LF可結合兩分子Fe3+和兩分子HCO3-或者CO32-。根據結構上鐵結合量的不同（2個、1個或無鐵離子），LF理論上分為完全飽和型LF（holo-LF）、不完全飽和型LF（single-LF）和缺鐵型LF（apo-LF）三類，含鐵量的不同，往往會影響其三維空間結構、生物學功能和熱穩(wěn)定性。

圖1 乳鐵蛋白的三維結構圖Fig.1 Three-dimensional structure of lactoferrin

1.3 乳鐵蛋白的生物學功能

LF具有多種生理功能，如參與機體鐵代謝[12]、廣譜抗菌[13]、抗病毒[14]、抗寄生蟲活性[15]、調節(jié)機體免疫力[16]等。LF還能螯合易引起氧化損傷的Fe3+，發(fā)揮抗氧化作用[17]。LF對成骨同樣具有重要作用，可以防止骨質流失，增強骨密度和骨強度[18]。此外，LF是一種具有實用價值的抗腫瘤藥物，可以作為抗腫瘤藥物治療多種腫瘤，還可以作為免疫調節(jié)劑應用于腫瘤的輔助治療。除對腫瘤有作用外，對糖尿病、心血管疾病等代謝紊亂的疾病也有一定的預防作用[19,20]。除了以上提到的生物學功能外，有大量研究報道，LF可通過調節(jié)腸上皮細胞的增殖和分化、顯著促進腸道中益生菌和常駐共生菌的生長等途徑促進腸道健康[21,22]。

2 乳鐵蛋白對腸道屏障的作用

LF對腸道屏障的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：通過促進腸上皮細胞增殖、提高緊密連接蛋白的表達、改善腸道組織形態(tài)修復受損后的腸道物理屏障；通過激活腸道免疫細胞、調節(jié)細胞因子的分泌發(fā)揮對腸道免疫屏障的保護作用；通過正向調控腸道菌群的分布保護腸道生物屏障；通過增強黏蛋白表達以及調節(jié)抗菌肽的分泌來發(fā)揮對腸道化學屏障的保護作用。

2.1 乳鐵蛋白對腸道物理屏障的作用

如圖2所示，物理屏障受損后，LF可從以下三個方面發(fā)揮對物理屏障的保護作用，分別為①促進腸上皮細胞增殖；②提高緊密連接蛋白的表達，修復緊密連接；③改善腸道組織形態(tài)，提高絨毛高度和隱窩深度的比值。

圖2 受損腸道物理屏障(a)和乳鐵蛋白修復后的腸道物理屏障(b)Fig.2 Damaged intestinal physical barrier (a) and intestinal physical barrier after lactoferrin repair (b)

2.1.1 腸道物理屏障的結構功能

腸道物理屏障由單層柱狀上皮細胞以及上皮細胞之間的多蛋白復合物—緊密連接組成，它們位于細胞旁間隙的頂端區(qū)域，控制分子通過跨細胞和細胞旁途徑的運輸，是腸道抵御外來污染的第一道屏障[23]。各種危害因子都會影響腸道物理屏障的維持，一旦其功能失調或“滲漏”，內毒素和細菌等有害物質就會滲透到血流中，對機體造成嚴重傷害，甚至會引起疾病[24]。其中，腸上皮細胞（Intestinal Epithelial Cells，IECs）在食物消化、營養(yǎng)吸收（如離子、水、糖、肽和脂質）、保護人體免受微生物感染等方面發(fā)揮重要作用[25]。細胞旁的空隙被緊密連接（Tight Junction，TJ）所封閉，由復雜的蛋白質相互作用網絡維持[26]。TJ是調節(jié)物理屏障的關鍵，由不同的連接分子組成，如跨膜蛋白（閉合蛋白Claudin、咬合蛋白Occludin和連接黏附分子）以及細胞質支架蛋白（閉合小環(huán)蛋白，Zonula Occludens，Zos），調節(jié)相鄰細胞中水、離子和大分子的細胞旁通透性，其功能障礙與多種局部和全身疾病有關[27]。

2.1.2 乳鐵蛋白促進腸上皮細胞增殖

腸上皮是人體最大的黏膜表面，覆蓋約400 m2的表面積，單層細胞組織成隱窩和絨毛。在黏液層下方，IECs形成了連續(xù)的物理屏障，保護宿主免受感染和持續(xù)暴露于潛在的炎癥刺激。Caco-2細胞源自于人結腸癌細胞系，其表現(xiàn)出許多與小腸上皮細胞相似的特性，具有微絨毛結構、刷狀邊緣以及細胞間緊密連接等，是目前應用最廣泛、最經典的模型之一。研究發(fā)現(xiàn)，牛LF和人LF均能促進體外Caco-2細胞增殖，這可能歸因于細胞凋亡的減少[28]。凋亡被發(fā)現(xiàn)與自噬密切相關，過度自噬會導致細胞凋亡的增加。LF可通過抑制過度自噬減少黃曲霉毒素誘導的IECs凋亡，具體表現(xiàn)在caspase-3、caspase-9等凋亡蛋白的表達量降低[29]。此外，LF可以通過減少絲裂原活化蛋白激酶途徑介導的氧化應激來減輕IECs的細胞毒性和DNA損傷[30]。Nguyen等[31]發(fā)現(xiàn)，相比于高劑量（10 g/L）的LF，低劑量（0.1～1 g/L）的LF可以更好地發(fā)揮有益作用，上調參與糖酵解、能量代謝和蛋白質合成的丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和丙酮酸脫氫酶的表達，促進能量產生并有助于IECs增殖，這表明可能存在最佳的LF濃度。在鮮牛奶中提取純化的LF主要呈apo形式，具有高度的鐵結合能力，可以與人IECs結合并內化[32]，且apo-LF可以激活細胞增殖的主要途徑，即ERK1/2信號通路與PI3K/Akt信號通路[33]。

2.1.3 乳鐵蛋白提高緊密連接蛋白的表達

TJ在靠近頂端表面的相鄰上皮細胞之間形成一條連續(xù)的包圍帶，使相鄰的細胞緊密貼合在一起，形成細胞間天然的物理屏障，防止微生物和其他抗原在上皮細胞旁擴散。研究表明，腸內補充LF可以上調TJ蛋白Occludin和Claudin-4的表達，降低腸道通透性，從而保持腸道完整性[34]。此外，豬LF衍生肽LFP-20降低MyD88和AKT水平，抑制NF-κB信號通路，調節(jié)脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激過程中TJ蛋白閉合小環(huán)蛋白1（Zonula Occludens 1，ZO-1）、Occludin和Claudin-1的表達，可以用作保護腸道屏障功能的預防劑[35]。在大鼠小腸隱窩上皮細胞IEC-6中，艱難梭菌毒素B導致TJ蛋白線性結構斷裂明顯，熒光顯微鏡下可見斷續(xù)的線狀片段，少見完整的網狀結構，LF使TJ蛋白結構恢復完整，顯微鏡下呈連續(xù)的線狀帶分布[36]。

跨上皮電阻值（Trans-Epithelial Electrical Resistance，TEER）和細胞旁通透性通常被用來量化描述TJ的變化[37]。目前這部分的研究多集中于體外Caco-2細胞模型。Hirotani等研究發(fā)現(xiàn)，400 μg/mL和1000 μg/mL的LF顯著抑制LPS誘導的Caco-2細胞層TEER降低與細胞單層通透性的增強[38]。與泌乳中期牛LF相比，泌乳早期牛LF可增加Caco-2細胞層的TEER，這也與促炎細胞因子白細胞介素（Interleukin，IL）-8的減少相關[39]。Gao等[40]研究發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素M1誘導Caco-2細胞旁通透性增加，100 μg/mL的LF預處理后，顯著抑制細胞旁通透性的增加，改善腸屏障功能。

2.1.4 乳鐵蛋白改善腸道組織形態(tài)

小腸上皮是由數百萬個隱窩-絨毛結構組成的，絨毛是腸黏膜皺襞的指狀突起，周圍有稱為隱窩的多處內陷[41]。腸絨毛高度、隱窩深度以及兩者的比值是衡量機體消化吸收功能的重要指標。其中絨毛高度與細胞數量呈顯著相關性，絨毛變高時，腸上皮成熟細胞數量增加，與營養(yǎng)物質的接觸和吸收面積增大，對養(yǎng)分的吸收能力增強。而隱窩深度的增加會減弱營養(yǎng)物質的吸收能力[42]。相關研究表明，補充牛LF增加了小鼠空腸絨毛高度以及幾種腸刷狀緣膜酶活性的表達[28]。出生后14 d飼喂含有牛LF配方奶的仔豬，其空腸隱窩細胞顯著增殖[43]。此外，絨毛高度和隱窩深度的比值（V/C）綜合反映了小腸的功能狀態(tài)，比值下降表明黏膜受損，消化吸收能力下降。在斷奶仔豬飼糧中添加250 mg/kg和500 mg/kg LF，十二指腸、空腸和回腸的V/C顯著增加[44]。

2.2 乳鐵蛋白對腸道免疫屏障的作用

LF發(fā)揮腸道免疫屏障的保護作用離不開其對免疫細胞和細胞因子的調節(jié)（圖3），具體的作用機制如下所述。

圖3 乳鐵蛋白發(fā)揮腸道免疫屏障保護作用的機制圖Fig.3 Mechanism diagram of lactoferrin exerting the protective effect of intestinal immune barrier

2.2.1 腸道免疫屏障的結構功能

腸道被認為是人體內重要的免疫器官，腸道免疫屏障主要由腸道漿膜層免疫細胞與免疫細胞因子組成，可通過參與自然免疫和適應性免疫來維持局部和系統(tǒng)內穩(wěn)態(tài)。其中，免疫細胞是免疫系統(tǒng)中的“看門人”，對于啟動預防感染的保護性反應非常重要，主要包括T淋巴細胞、B淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞（Dendritic Cell，DC）、自然殺傷細胞和漿細胞等[45]。其中T淋巴細胞可分為CD4+T細胞和CD8+T細胞，介導病原體清除[46]，CD4+T細胞因功能的不同，又可以分為Th1、Th2、Th3、Treg、Tr1、Tfh、Th17、Th9和Th22等Th細胞亞群，這些細胞具有獨特的發(fā)育和調節(jié)途徑，在免疫和免疫介導的病理中發(fā)揮著獨特的作用[47]。除T細胞外，B細胞同樣是適應性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，其數量可以反映黏膜體液免疫的狀態(tài)，在免疫系統(tǒng)中執(zhí)行多重功能，包括遞呈抗原，分泌抗體和各種細胞因子等[48]。此外，細胞因子被認為在免疫系統(tǒng)中起著決定和調節(jié)作用，可以結合相應的受體調節(jié)細胞的增殖和分化，促進或抑制炎癥反應[49]。

2.2.2 乳鐵蛋白激活腸道免疫細胞

受LF影響的主要免疫細胞群體為T細胞、B細胞和抗原呈遞細胞（Antigen-Presenting Cells，APC），LF與免疫細胞之間的相互作用會對Th1和Th2反應、細胞因子微環(huán)境和體液反應的平衡產生顯著影響[50]。研究發(fā)現(xiàn)，口服LF與不同小鼠小腸固有層中CD4+T細胞、CD8+T細胞和IgM+B細胞、IgA+B細胞增加有關，而結腸中僅有CD8+T細胞顯著增加[51,52]，表明小鼠LF處理對每個區(qū)域的影響不同。Wei等[53]研究發(fā)現(xiàn)，LF基因敲除小鼠的B細胞呈現(xiàn)早期發(fā)育障礙，其早期分化相關轉錄因子表達異常，同時還發(fā)現(xiàn)LF缺失會加劇B細胞相關疾病的病情，相應的補充LF具有減弱病癥的療效。APC，即單核細胞/巨噬細胞、DC等，對于維持組織穩(wěn)態(tài)和對病原體的先天反應以及將先天免疫應答與適應性免疫應答聯(lián)系起來至關重要。在LF的介導作用下，單核細胞在分化為DC的過程中觸發(fā)耐受性程序，產生調節(jié)性細胞因子，抑制T細胞增殖，從而阻止了炎癥反應，發(fā)揮強大的抗炎活性[54]。

2.2.3 乳鐵蛋白調節(jié)細胞因子的分泌

細胞因子在腸道免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其中一部分具有抗炎作用，如IL-4和IL-10等，而另一部分則具有促炎作用，如腫瘤壞死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）-α、IL-6、IL-8和IL-1β等，多個體內和體外研究報告了LF對其表達的控制。TNF-α是炎癥性腸病和腸屏障功能障礙的誘發(fā)劑，已知它會引起細胞外凋亡，影響TJ結構，改變Claudin蛋白表達和亞細胞定位。Hering等[55]利用兩種不同的體外腸道細胞模型證明了在TNF-α誘導的屏障功能擾亂期間，牛LF的屏障保護作用，包括恢復其TEER以及TJ蛋白的表達量。Hu等[56]研究發(fā)現(xiàn)，在豬體外IPEC-J2細胞（小腸上皮細胞）模型中，LPS處理誘導IL-1β、IL-8與TNF-α的分泌，降低IL-10的表達量，增加細胞通透性，并增強活性氧的產生。LF處理顯著逆轉上述趨勢，可通過減弱NF-κB/MAPK途徑維持腸道屏障完整性，緩解LPS誘導的炎癥反應。在大鼠小腸隱窩上皮細胞IEC-6與人Caco-2細胞中同樣發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)象[57,58]。此外有研究表明，不同濃度的LF具有不同的炎癥反應。低劑量LF通過細胞外信號調節(jié)激酶促進細胞增殖，限制IL-8分泌并阻止NF-κB和HIF1a活化，發(fā)揮抗炎作用，緩解患壞死性小腸結腸炎的豬的疾病程度，而高劑量LF則呈現(xiàn)相反的作用。推測可能是因為低劑量LF更有利于未成熟腸道發(fā)揮LF-LPS結合作用（LF-LPS復合物對許多病原體具有殺菌活性），并限制過量未結合的LF刺激不必要的免疫反應[59]。

2.3 乳鐵蛋白對腸道生物屏障的作用

2.3.1 腸道生物屏障的結構功能

微生物遍布人體，主要分布在外表面和內表面，包括胃腸道、皮膚、唾液、口腔黏膜和結膜[60]。最近的一項研究估計，以年齡在20～30歲之間，體質量70 kg，身高170 cm的人作為參考，其體內的細菌總數為3.8×1013CFU[61]，另外絕大多數細菌居住在結腸中，估計約有1014種[62]。腸道菌群形成了一種相互依賴并與其他微生物相互作用的微生物系統(tǒng)，其生態(tài)平衡形成了生物屏障，而共生微生物群和致病微生物群之間的不平衡容易引起腸道菌群的失調，導致感染以及各種代謝疾病。

2.3.2 乳鐵蛋白正向調控腸道菌群的分布，保護生物屏障

LF通過破壞細胞膜的穩(wěn)定性、螯合細菌所需要的三價鐵、抑制微生物與宿主細胞的黏附和防止生物膜形成等機制具有廣泛的抗菌活性。一系列體內和體外研究揭示LF可以正向調控腸道菌群的分布，發(fā)揮生物屏障保護作用（表1）。與喂養(yǎng)普通全脂牛奶相比，喂食含重組人LF的牛轉基因奶的仔豬其十二指腸至結腸的微生物多樣性呈增加趨勢，結腸中沙門氏菌以及整個腸道中大腸桿菌的濃度降低，回腸中的雙歧桿菌和整個腸道中的乳酸桿菌的濃度也隨著人LF的增加而增加[63]。重組豬LF具有與上述同樣的效果[64]。此外，無菌小鼠飲食牛奶中添加2%牛LF，可以顯著抑制依賴碳水化合物的腸桿菌科的增殖[65]。體外研究發(fā)現(xiàn)，牛LF，尤其是apo-LF，對體外食源性病原體的生長具有抑制作用，對鼠李糖乳桿菌ATCC 7469、羅伊氏乳桿菌ATCC 23272、發(fā)酵乳桿菌ATCC 11739、棒狀乳桿菌ATCC 25602、嗜酸乳桿菌BCRC 14065、嬰兒雙歧桿菌ATCC 15697、雙歧桿菌ATCC 29521和乳酸片球菌ATCC 8081等8種益生菌菌株沒有抑制作用，可能是因為益生菌的特殊細胞結構或代謝物質保護細胞免受牛LF的活性影響[66,67]。LF對大腸桿菌不僅具有重要的抑制和殺菌效果，還表現(xiàn)出強大的抗黏附作用，可以抑制大腸桿菌對腸道上皮細胞和腸黏膜的黏附作用[68]。此外，即使在pH值為2.5～3.5的酸性條件下，LF仍可對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)揮較好地殺滅作用[69]。以上提示我們LF或可作為潛在的益生元，正向調控腸道菌群的分布，為預防炎癥性腸病和腸易激綜合癥等消化道疾病提供新的思路。

表1 乳鐵蛋白對腸道生物屏障的影響Table 1 Effect of lactoferrin on intestinal biological barrier

2.4 乳鐵蛋白對腸道化學屏障的作用

經一系列體內和體外研究證明（表2），乳鐵蛋白主要通過增強黏蛋白表達以及調節(jié)抗菌肽的分泌來發(fā)揮對腸道化學屏障的保護作用。

表2 乳鐵蛋白對腸道化學屏障的影響Table 2 Effect of lactoferrin on intestinal chemical barrier

2.4.1 腸道化學屏障的結構功能

腸道化學屏障主要指由腸黏膜上皮細胞分泌的抗菌相關蛋白質（如黏蛋白和抗菌肽）的黏液層，該黏液層厚且復雜，可防止腸道微生物與宿主腸上皮細胞的直接接觸[70]。其中，黏蛋白是由一種特化的腸上皮細胞-杯狀細胞分泌，覆蓋于腸道表面黏液層，促進了腸道內容物的清除，隔離并控制腸道微生物的入侵和定植，對維持腸道內穩(wěn)態(tài)具有關鍵作用。此外，為了應對病原菌、真菌和寄生蟲等的挑戰(zhàn)，潘氏細胞產生了多種抗菌蛋白，其具有廣泛不同的一級序列并能快速殺死或滅活微生物[71]。

2.4.2 乳鐵蛋白增強黏蛋白的表達

迄今為止，共鑒定出22種黏蛋白，主要分為兩類：分泌性黏蛋白（MUC2、MUC5AC、MUC5B和MUC6等）以及跨膜黏蛋白（MUC1、MUC3A、MUC3B、MUC4、MUC12和MUC17等）[72]。

黏蛋白在正常組織內穩(wěn)態(tài)中起著至關重要的作用，一旦異常表達就會導致慢性炎癥，甚至癌癥[73]。在小腸和大腸中，MUC2是杯狀細胞合成和分泌的主要分泌性黏蛋白。此前一項研究發(fā)現(xiàn)，MUC2基因敲除小鼠在四周大時出現(xiàn)營養(yǎng)不良現(xiàn)象，微生物群落的豐度比正常小鼠更為復雜，且在第178天，出現(xiàn)慢性結腸炎、增生、腺瘤和腺癌，且結腸上皮細胞中促炎細胞因子顯著增加[74]。Wang等[75]用右旋糖酐硫酸鈉（DSS）構建小鼠結腸炎模型，牛LF進行干預，發(fā)現(xiàn)與單獨DSS組相比，DSS與牛LF聯(lián)合處理組中MUC2顯著升高，表明牛LF可以促進結腸黏膜的修復。此外，趙方舟[76]對新生仔豬進行LF干預發(fā)現(xiàn)，其盲腸黏蛋白MUC1和MUC4的相對基因表達量顯著提高，結腸黏蛋白MUC4的相對基因表達量同樣出現(xiàn)了顯著提高現(xiàn)象，在一定程度上提高了腸道化學屏障的防御功能。LF同樣可以提高體外模型IPEC-J2細胞中目標基因MUC1、MUC4和MUC20的表達量，可能是通過MEK1/2和p38信號通路來發(fā)揮腸道屏障保護作用，維持腸道環(huán)境的穩(wěn)定[77]。

2.4.3 乳鐵蛋白調節(jié)抗菌肽分泌

抗菌肽具有抗菌和免疫調節(jié)特性，可保護腸道免受感染。目前關于LF影響腸道中抗菌肽分泌的報道并不多。相關研究發(fā)現(xiàn)，β-防御素2（HumanβDefensin 2，HBD-2）在細菌、TNF和LPS等刺激下，其表達量會顯著增強。而在結腸炎小鼠模型中，牛LF可顯著抑制HBD-2的表達[75]。王燕[78]通過體內仔豬飼養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)，LF可以提高抗菌肽（PMAP、Prophenin、PR-39和Protegrin-1）基因的表達，發(fā)揮屏障保護作用，在體外細胞實驗中同樣發(fā)現(xiàn)了上述結果。

3 乳鐵蛋白的應用

腸道是一個復雜的環(huán)境，暴露于多種飲食成分。當前，人們越來越認識到飲食成分在基本營養(yǎng)之外發(fā)揮的各種有益作用，這也導致了功能性食品概念的發(fā)展。LF是最具特征的多功能生物活性蛋白，鑒于其對腸道健康和宿主的整體福祉產生的有益影響，已經在以下幾個領域得到了廣泛應用。

3.1 嬰兒配方奶粉

母乳被公認為是嬰兒的最佳營養(yǎng)來源，但是全世界仍有大部分嬰兒接受部分或全部嬰兒配方奶粉的喂養(yǎng)，對于無法母乳喂養(yǎng)的嬰兒，進一步改善嬰兒配方奶粉的成分就顯得格外重要。同時，因母乳中LF含量明顯高于牛乳，所以刺激了在以牛乳為基礎的嬰兒配方奶粉中添加牛LF的趨勢。

LF對嬰幼兒的健康益處被廣泛熟知。一項前瞻性研究顯示，在中國四川省成都市6家婦幼保健院隨機選取260名4～6個月的嬰兒（前期為純母乳喂養(yǎng)），分別喂養(yǎng)含牛LF的強化配方奶粉和不含牛LF的強化奶粉。結果顯示，在純母乳喂養(yǎng)的嬰兒中，攝入含牛LF的強化乳與更高的全身鐵含量和更有效的腸道鐵吸收有關[79]。同時，六項隨機對照試驗證明，LF對極低出生體重嬰兒的壞死性小腸結腸炎II期或III期和遲發(fā)性敗血癥具有有益作用[80]。

LF在1939年首次分離得到，而第一款銷售的含牛LF的嬰兒配方奶粉可追溯到1986年[81]。2013年起實施的，中國國標GB 14880-2012《食品安全國家標準食品營養(yǎng)強化劑使用標準》已將LF列為營養(yǎng)強化劑，允許其添加在嬰兒配方奶粉中，添加量應小于1.0 g/kg。遺憾的是，因LF分離純化的難度以及價格高昂，中國近幾年才開始逐漸在嬰兒配方奶粉中添加LF。但隨著市場的發(fā)展，相信LF的添加技術會越來越成熟。

3.2 食品添加劑

來自牛乳的LF為人類所使用的主要LF，已被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）指定為公認安全的食品添加劑。作為天然抗菌劑，LF可抑制食源性病原菌的生長，如腸出血性大腸埃希氏菌（O157:H7）[82]、沙門氏菌[83]、志賀氏菌等[84]；作為保鮮劑，LF質量濃度超過3 mg/mL會令冷鮮肉表面呈現(xiàn)為亮紅狀態(tài)，提高其色澤及感官效果，其原因在于LF可以抑制氧合肌紅蛋白的氧化速度，保護高鐵肌紅蛋白的還原系統(tǒng)，抑制丙二醛和硫代巴比妥酸的生成[85]；作為乳化劑，LF與多酚生成的共價復合物可以提高β-胡蘿卜素乳狀液的穩(wěn)定性[86]；作為防腐劑，LF已被FDA批準用于新鮮肉類，可以有效防止微生物的生長，延長貨架保質期[87]。

3.3 飼料添加劑

目前，傳統(tǒng)抗生素在養(yǎng)殖業(yè)濫用造成的藥物殘留等問題已成為困擾全世界的難題。而LF因其強大的生物活性，被認為是一種極具開發(fā)潛力的綠色飼料添加劑。作為飼料添加劑，LF的優(yōu)點主要包括以下幾點：（1）耐熱性良好，加工過程不易變性。牛LF的熱變性溫度為70 ℃，且加熱后，其熱穩(wěn)定性高于山羊LF[88]。（2）提高飼養(yǎng)動物免疫力與身體機能。研究表明，市售的牛LF可作為有益的營養(yǎng)補充劑，支持健康羔羊的免疫系統(tǒng)，提高雛雞的生產性能[89,90]。（3）增強飼養(yǎng)動物抗病能力。與其它的天然蛋白質和肽相比，牛LF對于牛病毒性腹瀉的療效最高，且在病毒感染的早期和整個過程中都有效[91]。這也給相關企業(yè)和技術人員以啟示，如果能將LF廣泛應用于動物飼養(yǎng)中，其帶來的經濟效益和市場價值將不容小覷。

4 結語

腸道是人體消化吸收的主要場所，每天攝入食物的99%靠腸道吸收。因此，一個完整的腸道屏障對腸道健康具有舉足輕重的作用。腸道屏障功能出現(xiàn)異常會使不該進入體內的物質（如病原菌和毒素等）入侵，造成消化吸收功能紊亂，腸道內細菌、內毒素易位，促進感染發(fā)生，引發(fā)各種疾病。LF作為一種多功能生物活性蛋白，對保護腸道物理屏障、免疫屏障、生物屏障和化學屏障具有顯著的效果。本文主要對乳鐵蛋白作用于單獨腸道屏障的作用進行了綜述，但隨著研究的進一步深入，不少研究者逐漸認識到，腸道四種屏障并不是單純獨立地存在于腸道中，而是互相影響，協(xié)同參與宿主免疫反應。目前關于LF對四種屏障發(fā)揮協(xié)同作用的相關研究還比較匱乏，這也提示我們未來或許需要更多的基礎研究和臨床研究來揭示此部分的作用機制。相信在LF活性功能的不斷闡明以及生產純化工藝逐漸成熟的背景下，LF將會進一步造福于食品加工業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展。