研究进展 | 乳铁蛋白与健康的关系探讨

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乳铁蛋白（Lactoferrin, LF）是转铁蛋白家族中的一种铁结合糖蛋白，乳铁蛋白存在于人体的乳汁和各种分泌液中，在母乳中含量最高，初乳中含量非常高的核心免疫功能蛋白。它能与病原微生物竞争铁源，抵御病原微生物侵袭，从而保护婴幼儿免疫损伤。

研究进展

乳铁蛋白通过抑制肝脏脂质生成和下调炎症反应，减轻高脂肪饮食诱导的C57BL/6J小鼠肝脂肪变性和脂质代谢紊乱

摘要：据报道，乳铁蛋白对脂质代谢具有调节作用，但其调节机制尚不清楚。本研究探讨了乳铁蛋白在高脂饮食诱导的肥胖C57BL/6J小鼠中的有益作用及其潜在机制。口服乳铁蛋白(100 mg/g bw) 15周可显著降低高脂饮食诱导的肥胖小鼠的体质量增加、内脏脂肪含量以及血清葡萄糖、瘦素和脂质水平。肥胖小鼠的肝脏脂肪变性得到显著改善。肥胖小鼠肝脏和附睾脂肪组织中成脂和炎症相关基因和蛋白(SREBP - 1c、FAS、MCP - 1、瘦素)的表达受到抑制。本研究结果表明，乳铁蛋白正向调节肥胖小鼠的脂质代谢并改善肝脏脂肪变性。这些作用的机制可能与抑制脂肪生成基因的表达和改善肝脏和附睾脂肪组织的炎症有关。

结论：研究表明，乳铁蛋白正向调节肥胖小鼠的脂质代谢，改善肝脏脂质沉积。这些作用的机制可能归因于抑制肝脏和附睾脂肪组织的脂肪生成以及改善炎症。这是在没有任何能量限制的高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中鲜见报道乳铁蛋白通过抑制脂肪生成减轻肝脏脂肪变性。

Reference:

Xiong L, Ren F Z, LV J Y, et al. Lactoferrin attenuates high-fat diet-induced hepatic steatosis and lipid metabolic dysfunctions by suppressing hepatic lipogenesis and down-regulating inflammation in C57BL/6J mice[J]. Food & Function, 2018, 8. DOI:10.1039/C8FO00317C.

乳铁蛋白通过微生物群-肠-脑轴缓解西方饮食诱导的认知障碍

摘要：乳铁蛋白(Lactoferrin，Lf)已被证明在几种动物模型中具有改善认知功能的作用。为了阐明潜在的机制，将雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组(CON)、西式饮食组(WD)、乳铁蛋白组(Lf)和乳铁蛋白+抗生素组(AB)。Lf组给予Lf灌胃，Lf + AB组加用抗生素溶液灌胃。经过16周的干预，Lf改善了行为学测试显示的认知功能。Lf还增加了突触后致密物的长度和弯曲度，并上调了相关蛋白的表达，提示海马神经元和突触有所改善。免疫荧光分析显示，Lf抑制小胶质细胞的活化和增殖。Lf降低了血清中促炎细胞因子的水平，并下调了它们在海马区域的蛋白表达。Lf还抑制海马中NF-κB / NLRP3炎症小体的激活。同时，Lf上调紧密连接蛋白的表达，增加了门水平的拟杆菌门(Bacteroidetes)和属水平的罗斯氏菌的丰度，有利于肠道屏障和认知功能。抗生素消除了Lf + AB组长期Lf干预对认知障碍的影响，提示肠道菌群参与了Lf的作用。短期Lf干预(2周)在不引起行为学改变的情况下阻止了WD诱导的肠道菌群改变，支持了肠道菌群到达大脑的时序性。因此，Lf干预通过微生物-肠-脑轴抑制小胶质细胞活化和神经炎症，从而缓解认知障碍。

结论：研究结果证明了Lf干预通过减轻突触损伤和抑制小胶质细胞活化对WD诱导的肥胖小鼠认知功能障碍的有益影响。其潜在的机制可能是通过抑制NF-κB / NLRP3炎症小体的激活和通过微生物-肠-脑轴改善肠道微生物组成的变化来降低神经炎症。需要更多精心设计的实验来阐明肠道微生物群、炎症和认知功能之间的复杂相互作用。

Reference:

He Q, Zhang L L, Li D M,et al. Lactoferrin alleviates Western diet-induced cognitive impairment through the microbiome-gut-brain axis[J]. Current Research in Food Science, 2023, 7, 100533. DOI:10.1016/j.crfs.2023.100533.

乳铁蛋白与骨桥蛋白的复合或复合凝聚对模拟婴儿胃肠消化、肠道炎症和体内骨骼发育的影响

摘要：乳铁蛋白(Lactoferrin，LF)和骨桥蛋白(Osteopontin，OPN)是具有生物活性的乳蛋白，可形成异源蛋白复合物和复合物凝聚体。本文研究了LF-OPN复合物和复合物凝聚对LF模拟婴儿胃肠道消化的影响，并在临床前模型中检测了LF的肠道和骨骼健康生物活性。在婴儿消化模型中，蛋白水解图谱为LF与OPN的预结合没有改变LF的功能。当模型胃液pH值从5.3降低至4.0时，LF的胃蛋白酶解增加，而与OPN复合后，LF的胃蛋白酶解减少。在肠道炎症模型中，LF的未消化(79%抑制)和胃消化液(26%抑制)抑制了脂多糖(LPS)诱导的肠上皮细胞NF-κB的活化，而胃肠消化液则没有抑制NF-κB的活化。LF-OPN复合物维持了LF经胃肠消化后的抑制效应(21%~43%的未消化效果,取决于复合物的类型)，表明产生的肽段不同。在用于研究骨骼发育的新生啮齿类动物模型中，凝聚LF和OPN改善了骨结构，骨小梁比例(BV/TV提高了21.7%)显著增加。这导致骨骼的刚度增加了11.3%。饲喂LF和OPN蛋白的凝聚体也增加了血液中OPN、P1NP和M-CSF的水平，表明对骨骼发育的影响更明显。本研究表明，LF-OPN复合物和复合凝聚可以延缓LF在模拟婴幼儿胃肠道中的消化，保护或提高蛋白质的生物活性。

结论：本文研究了LF-OPN复合物及复合凝聚对LF模拟婴儿胃肠道消化的影响。随后在两个临床前模型中检测了它们的生物活性特性，一个体外肠道炎症模型和一个评估骨骼发育的新生啮齿动物模型。在使用的静态消化模型中，LF与OPN的预结合未改变LF的蛋白水解轮廓。当模型胃pH值从5.3降低到4.0时，LF胃蛋白酶解增加，但与OPN复合时，LF胃蛋白酶解增加较少。在体外肠道炎症模型中，未消化的LF-OPN复合物抑制了LPS诱导的上皮细胞中NF-κB的激活，其作用介于LF和OPN单独作用之间。在本模型中，LF的未消化和胃消化液也能抑制LPS诱导的NF-κB活化，而胃肠消化液则无此作用。有趣的是，与OPN络合后的LF在胃肠消化后保持了与未络合的LF不同的抑制能力，这表明产生的多肽是不同的。在新生啮齿类动物模型中，检测到LF-OPN的生物活性影响之间的差异。骨桥蛋白复合物对骨发育的影响，使蛋白质凝聚，改善了骨小梁和皮质结构。饲喂凝结型蛋白也提高了血液中OPN、P1NP和M-CSF的水平，对骨骼发育的影响更加明显。体外消化和肠道炎症模型的研究结果有助于解释蛋白质以复杂形式呈现时结果和功能不同的原因。本研究表明，LF-OPN复合物和复凝聚可以延缓LF在模拟婴幼儿胃肠道中的消化，保护或提高蛋白质的生物活性，这取决于目标蛋白的功能。这些临床前的见解值得进一步研究，以评估以复杂凝聚体形式呈现LF和OPN等生物活性蛋白是否可以作为改善婴儿健康的策略。

Reference:

Goulding D A, Bonnet N, Horcajada M N,et al. The impact of complexation or complex coacervation of lactoferrin and osteopontin on simulated infant gastrointestinal digestion, intestinal inflammation, and in vivo bone development[J]. Food & Function, 2024, 15(19):13. DOI:10.1039/D4FO02790F.

乳铁蛋白通过螯合铁和调节铁代谢对急性酒精诱导的肝损伤具有预防作用

摘要：乳铁蛋白广泛存在于牛乳中，具有结合铁的能力。既往研究报道乳铁蛋白对急性酒精性肝损伤(AALI)的预防和治疗有效。铁死亡是新近发现的一种细胞死亡方式，参与了AALI的发生发展。然而，乳铁蛋白在急性酒精诱导的铁死亡中的潜在作用尚不清楚。在本研究中，观察到乳铁蛋白(10、20、40 μg/mL)在体外显著减轻酒精(300 mmol/L)诱导的损伤。此外，乳铁蛋白(100和200 mg/kg BW)显著缓解了酒精(4.8 g/kg BW)诱导的体内损伤。结果显示，乳铁蛋白抑制了酒精诱导的铁死亡标志蛋白ACSL4的上调和GPX4的下调。同时，乳铁蛋白处理成功逆转了酒精处理引起的丙二醛(MDA)水平和还原型谷胱甘肽(GSH)水平的升高。这些结果可能表明乳铁蛋白在体内和体外均能显著降低铁死亡。乳铁蛋白具有螯合铁的潜力，结果表明乳铁蛋白(20 μg/mL)在FeCl3 (100 μmol/L)处理下显著降低了铁离子和铁蛋白重链(FTH)的表达。结果表明，乳铁蛋白具有显著的铁螯合作用，可降低FeCl3引起的AML12细胞铁超载。接下来，检测了铁含量和铁代谢标志蛋白转铁蛋白受体(transferrin receptor，TFR)、二价金属转运蛋白1 (divalent metal transporter 1，DMT1)、FTH和膜铁转运蛋白(FPN)的表达。研究结果表明，乳铁蛋白缓解了急性酒精诱导的铁过载。在体内和体外实验中，乳铁蛋白处理后TFR和DMT1的表达下调，FPN和FTH的表达上调。综上所述，本研究表明乳铁蛋白可以通过减轻急性酒精诱导的铁死亡来缓解AALI。乳铁蛋白可能为AALI的预防或治疗提供新的策略。

结论：综上所述，本研究提出乳铁蛋白通过铁螯合和调节铁代谢缓解急性酒精诱导的小鼠肝脏和AML12细胞铁死亡。本研究揭示了乳铁蛋白可能通过减轻铁死亡减轻急性酒精对肝损伤的不利影响，有望成为AALI的潜在膳食改良剂。

Reference:

Guan S, Zhang S Z, LIU M T, et al. Preventive effects of lactoferrin on acute alcohol-induced liver injury via iron chelation and regulation of iron metabolism[J], Food & Function, 2018, 107(8), 5316-5329. DOI:10.1039/c8fo00317c.

翻译/撰写：南伊（实习）

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

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