乳铁蛋白对机体免疫功能的影响
作者:北京经纬博恒生物科技开发有限责任公司 2009-11-10T00:00 (访问量:6562)
1 乳铁蛋白的基本结构 乳铁蛋白是相对分子质量为(76 ~ 81) × 103 单体蛋白。
在乳铁蛋白分子中, 谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸和丙氨酸含 量较高, 除含少量半胱氨酸外, 几乎不含其他含硫氨基酸, 其终端含有一个氨基, 由单一肽键构成。二级结构以α 螺旋 和β 折叠结构为主(70%以上), 两者沿蛋白质氨基酸顺序交 替排列, 且α 螺旋大大多于β 折叠结构。每个分子中有2 个金属结合位点, 每个位点可结合一个Fe3+和一个HCO3 -或CO3 [1,4]。
2 对免疫细胞的影响 免疫细胞可分为固有免疫细胞及特异性免疫细胞。固有 免疫细胞包括中性粒细胞、单核巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、 嗜碱性粒细胞、肥大细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞等,
而特异性免疫细胞包括T 淋巴细胞和B 淋巴细胞[5]。乳铁蛋 白是目前公认的具有多效免疫调节活性的蛋白质, 它可以影 响多种免疫细胞, 包括淋巴细胞、巨噬细胞、朗罕氏细胞 等。在这些免疫细胞表面都存在乳铁蛋白受体, 乳铁蛋白通 过与细胞表面的相应受体结合而发挥其生物作用。乳铁蛋白
不但能影响免疫细胞的增殖而且还能影响其分化。同样, 已 经证明乳铁蛋白可以增强或是抑制淋巴细胞的增殖[6]。除了 对细胞生长的影响外, 研究发现这种蛋白对不成熟的B 淋巴 细胞及不成熟的T 淋巴细胞的分化有促进作用。在T 淋巴细 胞的发育过程中, 乳铁蛋白可以使CD4+ T 辅助细胞的发育
优先进行[7]。Zuccotti等[8]研究发现, 在给予先天感染人类免 疫缺陷病毒(HIV)患儿抗逆转录病毒治疗的同时给予乳铁蛋 白口服, 可导致T 淋巴细胞向分化的亚型偏移, 对CD4+ T 淋巴细胞计数有正面的影响, 同时免疫细胞的吞噬作用、杀 伤作用、Toll 样受体的表达以及IL-12 和IL-10 的比率均有 提高。更令人感兴趣的是, 目前研究表明乳铁蛋白可以上调 人类Jurkat 淋巴细胞系的CD4 表面标志, 其机制可能是通 过激活细胞分裂素(丝裂原)活化蛋白激酶信号传导途径[9]。
乳铁蛋白对朗罕氏细胞等抗原呈递细胞影响的研究表明, 在 同一部位接触致敏物质之前局部应用乳铁蛋白可以显著地减 少变应原诱导的朗罕氏细胞从表皮的迁移, 而这种迁移与包 括肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-1β 及干扰素(IFN)等有关[10]。
3 对黏膜免疫系统的影响 黏膜免疫系统是全身免疫系统的一个重要组成部分, 由 黏膜局部的黏膜相关淋巴组织及免疫细胞组成, 主要针对经 黏膜表面进入的微生物产生应答, 抵抗微生物的侵袭[5]。除 了哺乳动物的多种黏膜上皮细胞分泌乳铁蛋白外, 乳铁蛋白 还存在于中性粒细胞的特异性颗粒中, 通过脱颗粒作用而释 放到组织和血液中。乳铁蛋白与黏膜细胞的乳铁蛋白受体结 合而发挥作用[11], 而这种结合具有饱和性、竞争性、可逆 性。乳铁蛋白抵抗微生物侵袭的能力则与其本身的分子结构 特点密切相关。目前认为乳铁蛋白抗菌机制可能有以下三个 方面: ① 乳铁蛋白对革兰氏阴性菌和阳性菌的抑菌作用是 由于乳铁蛋白高度结合铁, 使细菌失去生长所需基本养份 铁; ② 乳铁蛋白通过N 末端强阳离子结合区域(一个独特的 铁结合区), 增加细菌细胞膜通透性, 使细菌脂多糖从外膜 渗出, 达到直接杀菌作用; ③ 乳铁蛋白通过水解得到抗菌 肽实现抗菌作用。抗病毒方面, 乳铁蛋白除了能抑制HIV-1 和巨细胞病毒(HCMV)对CD4+细胞和成纤维细胞致病变作 用, 还能抑制单纯疱疹病毒[12]、流感病毒(主要是因其碳水 化合物残基上含唾液酸, 它干扰病毒对靶细胞结合和侵袭)、 轮状病毒、骨髓灰质炎病毒, 抑制强度具有剂量依赖性。 其抗病毒作用机制大体上可能有以下几个方面: ① 通 过与铁的结合作用, 调节病毒等病原体引起炎症反应, 加强 宿主对病毒等清除, 减轻其引起自身免疫损伤; ② 直接与 病毒表面受体结合, 从而阻断病毒与宿主细胞的结合; ③
在黏膜局部及全身范围内刺激抗体以及干扰素产生[13]。
4 对超敏反应的影响 乳铁蛋白对超敏反应的影响, 其研究主要集中在其对Ⅳ 型超敏反应(迟发型超敏反应, DTH)的作用。机体防止感染 结核分支杆菌需要拥有强有力的细胞免疫, 特别是T 细胞介 导的迟发型过敏反应。这一过程包括CD4+ CD8+淋巴细胞的 活化, Th1 细胞免疫的提高, 从而活化机体的巨噬细胞达到 清除细菌的目的。而γ IFN 及IL-12 是Th1 细胞免疫强弱的
指标[14]。迟发型过敏反应通过保护性的肉芽肿反应来限制病 原菌的播散。利用免疫佐剂提高卡介苗的效率是目前世界范 围内研究的焦点。乳铁蛋白作为一种很有前途的天然的免疫 佐剂与完全弗氏佐剂相比是无毒安全的, 包括巨噬细胞、淋 巴细胞在内的多种(白) 细胞表面都具有乳铁蛋白受体。通 过与其受体结合, 乳铁蛋白刺激T 细胞的增殖, 促进淋巴细 胞的成熟, 增加白细胞表面功能性粘附分子的表达, 而且增 强自然杀伤细胞的活力[15]。乳铁蛋白在低于引起机体抗原抗
体反应的剂量就可使淋巴细胞产生反应而显示出免疫佐剂的 特性。研究还发现, 乳铁蛋白加强迟发型过敏反应主要是通 过刺激巨噬细胞产生IL-12, 而这个主要由巨噬细胞和树突 状细胞产生的必需的细胞因子是结核分支杆菌感染过程中极 其重要的保护性介质, 可以促进抗原特异性的Th1 细胞免疫。一旦乳铁蛋白和卡介苗混和后接种, 机体会产生更强的 抗原特异性增殖反应,提高卡介苗的效率[16]。同样, 脾脏的免 疫细胞对卡介苗的回忆应答通过TNF-α、IL-1 及IL-6 促炎症 反应介质而相应增强。目前, 这可以部分解释乳铁蛋白对迟 发型过敏反应影响的分子机制。
5 对肿瘤免疫的影响 机体抗肿瘤的免疫效应包括细胞免疫应答和体液免疫应 答, 两者共同参与抗肿瘤免疫效应。目前认为机体抗肿瘤的 免疫功能主要由细胞免疫所介导, 发挥免疫效应的细胞主要包括T 淋巴细胞、NK 细胞、巨噬细胞等, 其中CD8+ T 淋巴 细胞是机体抗肿瘤免疫最主要的效应细胞, CD4+ T 淋巴细 胞则对CD8+ T 淋巴细胞及B 细胞起重要的辅助作用, 从而 发挥抗肿瘤效应[5]。早在1993 年, 就有报道乳铁蛋白对致癌 因子有防护作用。实验研究表明, 在肿瘤起始及发展阶段口 服乳铁蛋白对结肠癌、食管癌、肺癌及膀胱癌有显著的抑制 作用。其作用可能与谷胱甘肽S 转移酶、鸟氨酸脱羧酶活性 增高有关。Chandra 等[17]报道口服乳铁蛋白能减少二甲苯诱
导的口腔癌的发生, 其机制可能是通过恢复正常细胞角蛋白 表达, 抑制细胞增殖诱导程序性细胞死亡。在观察其预防肿 瘤转移的实验中发现, 给予乳铁蛋白口服的实验组中肿瘤转 移的发生率明显降低, 且伴有外周血白细胞总数显著增加。 利用T 细胞标记和NK 细胞标记通过流式细胞仪检测分析显
示CD4+ CD8+T 细胞和NK 细胞的数量均有增加。此外, 上 皮组织中促炎症因子—IL-18 的mRNA 和蛋白表达水平均有 提高[18]。IL-18 可在多种细胞内强烈地刺激γ 干扰素的生成, 从而增强Th1 细胞、NK 细胞的反应, 促进CD8+ T 细胞(细 胞毒T 淋巴细胞, CTL)的生成[19]。同时其作用与血液中IgM 及IgA 抗体的增加有关。
6 对免疫修复的影响 机体的免疫系统是一个复杂、平衡、有机的统一整体, 在正常情况下, 机体能发挥自身的免疫调节作用, 以抵抗外 来病原体的感染, 消灭机体发生的癌变细胞, 以及清除自身 反应性淋巴细胞, 从而防止自身免疫性疾病的发生。在治疗 多发性硬化症、系统性红斑狼疮等免疫系统疾病及白血病 时, 一些免疫抑制剂(如环磷酰胺等)往往是治疗的重要药物 之一。Artym 等[20]研究发现, 先予亚致死剂量的环磷酰胺抑 制小鼠的体液免疫, 再予饮用水中加入0.5%的牛乳铁蛋白 口服治疗5 周, 发现小鼠的体液免疫得到了部分修复。除了 表现为其T 淋巴细胞和B 淋巴细胞对促有丝分裂剂的增殖 反应增强外, 通过流式细胞计量分析发现伴随这些细胞功能 性改变的是脾脏T 细胞和B 细胞数量和功能的重建修复。 进一步对脾脏的细胞类型分析发现CD3+ T 淋巴细胞及CD4+ T 淋巴细胞均增加, 产生Ig 抗体的B 淋巴细胞数量也恢复。 此外作为抗原呈递细胞的小鼠腹膜巨噬细胞的数量也得到了 部分的修复[21]。其作用与乳铁蛋白有效地诱导细胞因子的生 成有关, 可能是IL-6 和IL-10 以外的细胞因子, 而这些细胞 因子在B 细胞的分化和激活中具有潜在的重要作用。同时实 验表明, 如果小鼠静脉给予乳铁蛋白, 那么循环中可以出现 相当水平的IL-1, 而这个细胞因子是B 细胞分化的重要因 素。目前, 乳铁蛋白能够在基质细胞诱导细胞因子的产生从
而支持T 淋巴细胞和B 淋巴细胞分化的可能性还是存在的。 综上所述, 乳铁蛋白作为一种具有多种生物功能活性的 蛋白质, 已经得到了广泛的认可和应用。半个世纪以来, 随 着全世界多个领域专家学者对乳铁蛋白研究的不断深入, 其 对机体的免疫调节作用将会越来越受到重视。有理由相信,
乳铁蛋白将会成为未来免疫调节治疗的重要手段之一, 但其 调节机体免疫的机制仍需进一步深入探讨。
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本文引自 临床儿科杂志第27 卷第2 期2009 年2 月J Clin Pediatr Vol.27 No.2 Feb . 2009
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