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    乳鐵蛋白(Lactoferrin，LF) 1960年首先由Groves從牛乳中分離獲得，因與鐵結合而呈紅色，故稱之為“紅蛋白”。在發(fā)現之初，LF被認為是一種與鐵的轉運和存儲有關的蛋白質
，所以又稱乳轉鐵蛋白。
    進一步研究表明，LF是一種分子量為70－80kD的糖蛋白，廣泛存在于乳汁、唾液、淚液等外分泌液或血漿，中性粒細胞中。 它在人類初乳中含量最高， 可達6g/L，在常乳中濃度為1－2g／L,牛乳中的含量比人乳中少得多,泌乳中期的含量僅0.7g/L，狗乳中則不含LF。深入研究發(fā)現，LF是一種具有多種生物學功能的蛋白質，它不僅參與鐵的轉運，而且具有抗微生物、抗氧化、抗癌。調節(jié)免疫系統(tǒng)等功能，被認為是一種新型的抗菌抗癌藥物和極具開發(fā)潛力的食品和飼料添加劑。
     長期以來，人們認為LF容易受熱失活。 Himski等在研究了牛LF在酸性條件下的熱穩(wěn)定性后發(fā)現，在酸性條件下脫鐵LF非常穩(wěn)定，在pH值為4.0，溫度90℃下加熱處理5分鐘，其鐵結合能力、抗原活性以及抗菌活性保持不變。此外，脫鐵LF在pH值為2.0—3.0，溫度 100－200℃下處理5分鐘時發(fā)生明顯降解，然而其抗菌活性卻有所增強，表明降解以后的小分子肽段抗菌活性比LF本身還要高，這些肽被稱作乳鐵多肽素（LFcin）。 目前，商業(yè)用的LF來自牛乳，價格很高，盡管如此，牛LF已在歐洲和日本被進行商業(yè)化生產并用于制造母乳化嬰兒奶粉或其它功能性食品。應用基因工程技術將人LF基因轉入其它生物中表達，為解決工業(yè)用LF的來源不足這一問題提供了有效思路，LF真正地作為添加劑應用于飼料將成為可能。
1、乳鐵蛋白的分子結構
    人和牛LF的一級結構具有高度的相似性， 二者同源性高達69％。人的LF一級結構是由703個氨基酸殘基組成的。 由已確定的人LF的完整高級結構和牛LF的部分高級結構相比可見，LF的二級結構是由α一螺旋和β一折疊交替排列組成的。 Anderson等用X射線分析法測定了結晶狀態(tài)下的人LF二級結構的組成，徐躍用傅氏轉換紅外線光譜儀測定了重水溶液和粉劑狀態(tài)下的脫輔基牛LF的二級結構組成， 兩個結果顯示， 人和牛的LF二級結構以α一螺旋和β一折疊結構為主（70％以上），同時，α一螺旋多于β－折疊。Baker等用X射線分析法建立了人LF的完整立體結構，發(fā)現人LF的立體結構包括兩個結構基本相同的葉，N端的葉叫N葉，由l－332個氨基酸殘基組成；C端的葉叫C葉，由334－703個殘基組成。每個葉又包括兩個結構域和一條裂隙，裂隙是結合Fe3＋的部位，每個LF可以結合兩個Fe3＋和兩個碳酸根離子。LF是糖蛋白，所有的LF分子都含有基本結構為雙杈狀的多聚糖，該多聚糖與肽鏈上的天冬氨酸殘基相連，不同來源的LF多聚糖在結構和組成上僅有細微的差別。
2、乳鐵蛋白的功能和作用機理
    2.1、乳鐵蛋白的結合功能
    LF可以與許多物質結合的屬性是其多種生物學功能的基礎。LF不但可以結合鐵離子，而且可與許多過渡金屬如 Cu2＋、Ca2＋、AI3＋“等結合，只是結合的不如鐵那樣牢固；LF可以與許多蛋白質和DNA結合，已報道的有酪蛋白、白蛋白、免疫球蛋白A和溶菌酶以及β一乳球蛋白。最新的研究表明，LF可從血清中進入細胞，再進入細胞核結合在DNA、RNA的特定序列上活化轉錄，并且有鐵LF比無鐵LF的結合力更強。LF還可與細胞結合從而發(fā)揮其抗癌?？刮⑸锏淖饔?。許多細胞如腸細胞、淋巴細胞、血小板及乳房上皮癌細胞和許多微生物細胞外膜中都含有人LF受體。卻the等（1988研究發(fā)現，LF與受體結合的部位是其N一葉上的4－52氨基酸序列，而人和牛的LF中4－52這部分氨基酸的構象是重疊的，二者可競爭性結合同一受體。
    2.2、乳鐵蛋白的抗病毒和微生物功能
    肝細胞病毒C（HCV）是一種有囊膜的單鏈RNA病毒，它可以引起慢性肝炎、肝硬化。肝癌。LF可通過結合于肝病毒C的囊膜蛋白上阻止病毒與靶細胞結合。輪狀病毒感染最容易引起初生嬰兒和兒童的非細菌性胃腸炎，全世界每年平均有一百萬兒童死于輪狀病毒感染。輪狀病毒（Rotavirus）的基因組是包裹在3層衣殼內的10段不同的RNA片段。Superti等1997年研究發(fā)現，LF可阻止病毒吸附于靶細胞上從而防止感染，而且在病毒進入靶細胞后，LF仍然有抗病毒效果，但具體機理目前尚不清楚。LF在體外沒有直接抗FCV感染的效果， 因此其作用機制可能是作為一個轉錄因子促進骨髓組織生成（Fleet，1995）。LF對HIV病毒也有抑制作用，Defer， Muller等發(fā)現愛滋病患者的血漿、唾液中LF水平明顯下降，所以他們更容易感染其它疾病。Viani等1999年報道,LF與疊氮磷基結合后能夠增加LF抗HIV效果。LF對HIV的作用主要發(fā)生在感染的早期，可能是在病毒吸附到靶細胞上時，如果在感染后給藥，給藥越晚LF的作用越弱，而且金屬元素飽和的LF對HIV病毒的作用比空白LF的作用弱,其原因尚不清楚。除此之外，LF抑制herpes simplex virus（HSV）、cytomegalovlrus（CMV）等病毒。幾乎所有的研究都表明，LF阻止病毒感染細胞不是在感染后阻止病毒復制，而是直接結合于HCV，Polio和輪狀病毒、HSV以及HIV病毒粒子上而阻止其感染靶細胞。另一種作用機理是，LF結合于細胞表面的病毒受體上阻斷病毒和靶細胞的結合。也有研究表明,IJF無直接的抗病毒效果，而是通過間接地調節(jié)免疫系統(tǒng)的抗病毒反應來達到抗病毒的月的。但有趣的是LF的衍生肽段如LFcin對大多數實驗病毒無抑制活性。 鐵離子是幾乎所有細菌生長所必需的物質(是細菌生物氧化酶所必需的)，而LF能夠奪取細菌生長所需的Fe3+。嗜中性粒細胞是含LF最多的細胞，在未釋放到血液中時LF未結合鐵離子，當釋放到血液中后便有較強的結合鐵離子的能力，因而具有較強的抑菌作用。有研究表明當培養(yǎng)基中加入Fe3+時，隨Fe3+濃度的加大抑菌作用減弱，當加入過量的Fe3+抑菌作用完全消失，這證明LF通過與細菌競爭鐵離子達到抑菌的目的。也有研究者認為，LF通過與細菌競爭結合位點來抑制細菌。LF還具有直接的殺菌能力，但具體的殺菌機理目前還不十分清楚。Ellison等報道,LF可粘附于細菌胞膜通過改變膜的通通性而使細菌死亡。 Ellison報道LF可以導致革蘭氏陰性菌外膜中脂多糖的釋放從而改變胞膜的通透性。Tomita等人和山內恒治等人發(fā)現，LF經酸性蛋白酶降解的產物，其抗菌活性要比LF高出20倍，從此降解物中可分離出比LF的抗菌活性高400倍的多肽,這說明LF可在胃腸道消化過程中繼續(xù)發(fā)揮作用，而且作用更強。Tomita等認為 LFcin B/N端17－41氨基
酸殘基之間的肽段是承擔其抗菌活性的主要部分。這一多肽就是前文提到的乳鐵多肽素(LFcin)。LFcin不螫合鐵離子并且比天然的LF抗原性低,目前研究較多的是LFcin B。據報道，LFcin B對革蘭氏陰性和陽性病原菌都有作用,如大腸桿菌、腸炎沙門氏菌、肺炎克氏桿菌、普通變形菌、結腸炎耶氏森氏菌、綠膿桿菌、彎曲桿菌、金黃色葡萄球菌、白喉桿菌、單核細胞增生利斯特氏菌、產氣莢膜梭菌等。但它對雙歧桿菌這樣的有益菌不但沒有損害反而有益生作用。然而,研究發(fā)現，LF和LFcin的殺菌作用會因為Ca2＋、Mg2＋等陽離子的存在而降低或消失。Na＋、K＋對LFCin電荷的影響較大，會導致其活性減弱或喪失。LF還具有殺真菌的能力，對于假絲酵母屬作用研究報導的較多。這些抗細菌和真菌活性不僅僅靠奪取病原體微環(huán)境中的鐵離子，而且還通過以其N一端結合細菌和真菌的細胞壁破壞細胞膜,導致細胞內容物的泄露來殺死它們。
    2.3、乳鐵蛋白的免疫調節(jié)功能
    據報道，LF可以促進中性白細胞或巨噬細胞的殺菌作用和吞噬作用，對NK細胞的活性和淋巴細胞、中性白細胞的繁殖具有調節(jié)作用。在一般情況下，血清中含有 LF0.30－0.5μg/mL，但一旦發(fā)生感染，LF將從活化的嗜中性粒細胞中釋放到血液中,而且放出量可增加到平時的20倍，因此LF可被視為抗炎因子。據日本的角田研究小組報告，他們用魚類試驗LF的防御感染效果，將金魚預先用添加0.4％LF的餌料分別飼喂3天和14天，再和患白斑病的金魚一起用普通餌料飼喂10天，結果對照組的存活率為20％,而預先用添加LF餌料飼喂3天的組存活率為60％，預先飼喂14天的組存活率為80％。在口服LF對金魚血液性狀影響的試驗中，發(fā)現淋巴球數隨著飼喂天數的延長而增多。另據報道，試驗組和對照組小白鼠分別用添加了0.08％LFcin的飼料和普通飼料飼喂10天以后,使之感染耐甲氧基苯青霉素金黃色葡萄球菌，再用同樣飼料飼喂20無，比較它們的存活率，結果試驗組存活率明顯提高。
    2.4、乳鐵蛋白的抗氧化功能
    人和牛的LF都已被發(fā)現有抑制脂質過氧化的作用（Shinmoto），因此用作食品和飼料添加劑可以起到抗氧化劑的作用。
    2.5、乳鐵蛋白的其它功能
    除了上文提及的功能以外，LF還有抗癌細胞功能；抑制膽固醇積累的功能；最近的研究還發(fā)現，LF可作為基因轉移的活化劑和動物細胞促生長因子。
    由于LF固有的抗病毒活性，用作藥物載體它們可以將藥物直接運達靶細胞從而減少用藥量，降低毒副作用。由上可見，乳鐵蛋白具有廣泛而獨特的生物學功能和理化特性，在飼料工業(yè)中應用前景十分廣闊，比如LF可耐受較高溫度，使之在飼料加工過程中不易變性失活；它促進鐵的轉運和吸收，可以治療仔豬貧血；它具有廣譜的抗菌、抗病毒作用，可用來預防和治療仔豬腹瀉；它具有調節(jié)免疫系統(tǒng)活性的作用，增強家畜對疾病的抵抗力；它具有抗真菌和抗脂質氧化作用，可用作防霉劑和抗氧化劑。但是由于乳鐵蛋白價格昂貴，目前尚未見到有關乳鐵蛋白用于畜禽試驗的報告。可是我們有理由相信，隨著工業(yè)化生產方法的成熟，乳鐵蛋白及其水解產物應用于飼料添加劑亦為期不遠了。
    廣州市日鋒畜牧有限公司相關技術人員在長期的實踐中總結出：國內幼小動物飼料的重要原料乳清粉(特別是甜乳清粉)含有相當量的乳鐵蛋白,乳清粉的添加對幼小動物特別是早期斷奶的動物的健康和保育起著非常重要的神奇作用,也許其內在原因就在于此吧。