乳鐵蛋白─天然的保護性蛋白
一、前言
溶菌酵素、乳鐵蛋白和乳過氧化物酵素這類蛋白質的生物學意義，在於它們在各種身體分泌物中，尤其是奶中的保護作用。這些具有保護功能的蛋白質並非抗體，但能對免疫體系生產抗體起促進和協助作用。這些蛋白質在奶中的濃度視物種而異。據認為，這些營養素的濃度隨後代的需要而變化，而這又與出生時的成熟度、生長率、消化系統和後代的出生環境有關。因此，牛奶是專門為滿足犢牛需要而"設計"的，當做嬰兒食品或用來餵飼它種動物的幼畜時，必須對其成份進行調整，此外，奶中這些保護性蛋白對熱敏感，一般在奶的加工過程中會遭到破壞。
乳鐵蛋白是一種與鐵結合的蛋白質，存在於人奶及一切哺乳動物的奶中，也存在於唾液、淚液、氣管、鼻腔分泌物、胰液以及其他的身體分泌物中，它有殺菌和抑菌的作用。乳鐵蛋白的殺菌作用並不與其和細菌爭奪鐵的能力有關，而抑菌作用則與和鐵結合有關。
奶的總體抗菌作用無疑是由於非免疫球蛋的蛋白質和免疫球蛋白的協同保護作用，它大於個別起作用的總和。奶中保護性蛋白的功能在於：1)保護乳腺免受感染；2)保護新生的哺乳動物。後面一點似乎更為重要，因為對這種體內活性有更多的證據。
二、乳鐵蛋白
鐵佔地殼的5％，因此它在各種生命過程中具有關鍵作用是不足為奇的，在整個自然界，鐵參與廣泛的生物學過程並為其所必需。這些過程包括電子轉移、氧的運輸、貯存和活化以及固氮作用。鐵也是很多種酵素的必需輔助因子，包括DNA合成過程中的酵素。
鐵是過渡性元素，具有從二價到六價的氧化狀態，以二價和三價之間的平衡最能代表其在自然界中用途的特點。在生理pH下形成的三價鐵(Fe3+)不溶於水，很難為動物和其他生物體利用，為了利用和運輸這種金屬，大自然中形成了複雜的結合和運輸鐵的方法。
有些生物可利用稱為含鐵細胞(siderophores)的微小的非蛋白質分子，而較高等的有機體則可利用一系列的蛋白質分子。乳腺系統具有兩種與鐵螫合的蛋白質：運鐵蛋白(transferrin)和乳鐵蛋白(lactoferrin)。運鐵蛋白主要是血液蛋白質，而乳鐵蛋白是奶中的一種分泌蛋白質。乳鐵蛋白有三個主要的生物學功能：
1. 提高鐵對於腸細胞的生物可利用性
2. 抑菌和殺菌特性
3. 促進腸細胞生長
乳鐵蛋白不僅合成於乳腺，而且也由中性白血球和顆粒上皮細胞產生，在浸潤黏膜表面的多數主要分泌液中都可檢驗到這種蛋白(Masson等，1966)。由蛋白分解實驗(Le Grand等，1984)顯示，這單條的多滛鏈可分成相同的兩半，各有一個結合鐵的位點。因此，這種蛋白可結合兩個三價鐵(Fe3+)和兩碳酸氫鹽陰離子(Aisen和Listowsky，1980)。每個一半有一個通過N-糖𠐟鍵而結合的糖分子(Metz-Boutique等，1984)。
乳鐵蛋白有三種存在形式，位其分子上是否有鐵或所結合三價鐵的數量而定。每種形式都具有生理學重要性。
進化過程中形成的結合並運輸鐵的蛋白質根據其結合鐵的位點而分類，其中包括一組運輸蛋白。運輸蛋白中既有貯藏蛋白，也有運鐵蛋白(表1)。鐵蛋白(ferritin)是一種貯鐵白，而子宮鐵蛋白(uteroferrin)、運鐵蛋白和乳鐵蛋白則是運輸鐵的蛋白質(Baker等，1987)。
表1. 各種運輸鐵蛋白質
| 名稱 | 功能 |
| 鐵蛋白 | 在細胞中貯存鐵 |
| 子宮鐵蛋白 | 在子宮中運送鐵 |
| 運鐵蛋白 | 在血液中運送鐵 |
| 乳鐵蛋白 | 在腸道中運送鐵 |
乳腺中可發現兩種主要的運鐵蛋白：運鐵蛋白和乳鐵蛋白。運鐵蛋白的分子量約50kDa，是在身體內部運送鐵的載體。乳鐵蛋白對於哺乳仔畜從腸道中吸收鐵起相似的作用。各種哺乳動物都能產生乳鐵蛋白，但其濃度因物種而異。人奶中的乳鐵蛋白濃度最高，每毫升含量達1,700μg，而每毫升牛奶乳清中的含量僅2μg。山羊、馬、豬、小鼠和天竺鼠奶中的狗奶中則不含乳鐵蛋白(Hombraeus，1982)。
據認為，人奶中高濃度的乳鐵蛋白能增加鐵對母乳餵養的嬰兒的生物有效性。有報導說，母奶中鐵的吸收率比以牛奶為基礎的嬰兒配方食品中的鐵要高50~70％(Saarine等，1977)。究其原因，據設想是在於此種蛋白結合並運送鐵的方式。乳鐵蛋白與運鐵蛋白不同之處是它能在pH僅2.2的情況下保留住鐵，因此能不受損傷的載鐵通過胃部(Reiter，1985)。當乳鐵蛋白到達腸道後，即和細胞表面的特異性受體起反應，然後，這些受體進入細胞內部(Octave，1993)。由於乳鐵蛋白的鐵有較高的生物特性，因此一個直接的結果是母乳哺養的嬰兒似乎較少患貧血症(Woodruff，1987)。
三、乳鐵蛋白的抑菌和殺菌特性
乳鐵蛋白存在三種不同形式，取決於與其相結合的鐵的數量。人奶中原本形式的乳鐵蛋白僅是部分的被鐵飽和(8~30％)。由於除乳酸桿菌外所有的細菌都需要鐵來維持生長，所以乳鐵蛋白在爭奪可利用鐵的同時也就抑制了需鐵細菌的生長(Bullen等，1972)。
這一特性的兩個直接結果是：(1)母乳哺育的兒童少患由大腸桿菌引起的傳染性胃腸炎(Leci，1941)和(2)腸中需鐵細菌減少，使乳酸桿菌能在其中集群(圖)。腸中乳酸桿菌的集群引起腸道pH下降，由此阻止了大腸桿菌的生長，因而進一步減少了傳染性胃腸炎的發生率。
有人認為，當乳鐵蛋白與特定免疫球蛋白起協同作用時，其殺菌特性即可得到發揮，有些研究證明，乳鐵蛋白對某些菌有直接殺菌作用(Arnold等，1982)。在人體中，乳鐵蛋白也可能與調節性白血球和巨噬細胞派生的菌落刺激因子的產生有關。
四、促進生長
乳鐵蛋白的第三個特性是促進生長，這是較新的發現。體外試驗證明，乳鐵蛋白可刺激胸腺並入大鼠竇細胞的DNA中(Nichols等，1987)。這一特性似乎與乳鐵蛋白運送和結合鐵的功能無關。在竇細胞中，乳鐵蛋白與細胞表面的特異受體結合。受體和此種蛋白形成有包被的凹窩，並通過細胞攝粒作用而進入細胞內。此後，乳鐵蛋白被送往細胞核，並與核膜結合。
五、乳鐵蛋白cDNA的分子克隆
為從功能和基因方面研究乳鐵蛋白的特性，已克隆了它的基因，為此從人的單核細胞中篩選了一個λgt10cDNA文庫。並且分離到了乳鐵蛋白的完整cDNA，後者已被用來構建一個生產乳鐵蛋白的表達載體。這已導致了用米曲黴生產乳鐵蛋白(Ward等，1992)。這是通過發酵大量生產正確地轉譯後修飾的乳鐵蛋白的極重大的突破。
六、結論
毫無疑問，乳鐵蛋白的生產和在畜牧工業中的應用已為期不遠。這些天然分子將被用來保護新生動物免患各種疾病，使生長動物表現出更高的生產性能，如日增重和飼料利用率。
飼料營養雜誌(p.82∼87)─佑生公司．九五年第十一期
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