第四节　乳铁蛋白

乳铁蛋白（lactoferrin，LF）由Groves（1960）首次从牛乳中分离获得，因与铁结合而呈红色，故称之为“红蛋白”。在发现之初，LF被认为是一种与铁的转运和存储有关的蛋白质，故又被称为乳转铁蛋白。进一步研究发现，LF是一种分子量为70～80ku的糖蛋白，广泛存在于动物乳汁、唾液、泪液等外分泌液或血浆、中性粒细胞中。它在人类初乳中含量很高，可达6g/L，在常乳中浓度为1～2g/L，在牛乳中含量比人乳中少得多，牛泌乳中期乳中LF含量仅为0.7g/L，犬乳不含LF 。LF是一种具有多种生物学功能的蛋白质，它不仅参与铁的转运，而且具有抗微生物、抗氧化、抗癌、调节免疫等功能，被认为是一种新型的抗菌、抗癌药物和具有开发潜力的食品和饲料添加剂。

1.乳铁蛋白的结构

人和牛LF的一级结构具有高度的相似性，二者同源性高达69%。人的LF一级结构是由703个氨基酸残基组成的。由已确定的人LF完整高级结构和牛LF的部分高级结构比较可见，LF的二级结构是由α-螺旋和β-折叠交替排列组成的（图1-5）。LF是糖蛋白，每个LF可结合两个Fe3+ 和两个碳酸根离子。

图1-5　乳铁蛋白三维示意图

2.乳铁蛋白的功能

① 结合功能： LF不但可结合铁离子，而且可与许多过渡金属如 Cu2+、Ca2+、Al3+ 等结合。LF也可与许多蛋白质（如酪蛋白、白蛋白、免疫球蛋白A和溶菌酶以及β-乳球蛋白等）和DNA结合。LF可从血清中进入细胞，再进入细胞核结合在DNA、RNA的特定序列上，从而活化转录。LF还可与细胞结合，从而发挥其抗癌、抗微生物的作用。

② 抗微生物的功能：肝细胞病毒C（HCV）是一种有囊膜的单链RNA病毒，它可引起慢性肝炎、肝硬化、肝癌。LF可通过结合于肝病毒C的囊膜蛋白上阻止病毒与靶细胞结合。轮状病毒感染最易引起婴、幼儿非细菌性胃肠炎，全世界每年有很多儿童死于轮状病毒感染。轮状病毒（rotavirus）基因组是包裹在3层衣壳内的10段不同的RNA片段。Superti等（1997）研究发现，LF可阻止病毒吸附于靶细胞上，从而防止感染。而且，在病毒进入靶细胞后，LF仍有抗病毒效果。LF对HIV病毒也有抑制作用。Defer等发现，艾滋病患者的血浆、唾液中LF水平明显下降，故他们更易感染其他疾病。Viani等（1999）报道，LF与叠氮磷基结合后，可增强 LF抗 HIV的效果。

铁离子是几乎所有细菌生长必需的物质（为细菌生物氧化酶所必需的），而LF能够夺取细菌生长所需要的Fe3+。嗜中性粒细胞是含LF很多的细胞。LF在进入血液前，未结合铁离子，在进入血液后，与铁离子的结合能力强，因而具有较强的抑菌作用。也有研究者认为，LF通过与细菌竞争结合位点来抑制细菌。LF还具有直接的杀菌能力。据报道，LF可黏附于细菌胞膜，通过改变膜的通透性而使细菌死亡。LF可导致革兰氏阴性菌外膜中脂多糖的释放，从而改变胞膜的通透性。LF经酸性蛋白酶降解后，其抗菌活性要比LF高出20倍，从其降解物中可分离出比LF的抗菌活性高400倍的多肽，这说明LF可在胃肠道消化过程中继续发挥作用，而且作用更强。乳铁多肽素（LFcin）对革兰氏阴性和阳性病原菌，如大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、肺炎克氏杆菌、普通变形菌、结肠炎耶氏森氏菌、铜绿假单胞菌、弯曲杆菌、金黄色葡萄球菌、白喉杆菌、利斯特氏菌、产气荚膜梭菌等，都有抑制作用。但乳铁多肽素对有益菌双歧杆菌不但没有损害，反而有益生作用。LF还具有抑杀真菌的能力。然而，研究发现，LF和LFcin的杀菌作用会因为Ca2+、Mg2+ 等阳离子的存在而降低甚至消失；Na+、K+ 也能使LFCin活性减弱或丧失。

③ 免疫调节的功能：据报道，LF可增强中性白细胞或巨噬细胞的杀菌作用和吞噬作用，对NK细胞的活性和淋巴细胞、中性白细胞的增殖具有调节作用。在一般情况下，血清中含有LF 0.30～0.5μg/mL，但一旦发生感染，LF将从活化的嗜中性粒细胞中释放到血液中，而且释出量可增加到平时的20倍，因此LF可被视为抗炎因子。

④ 抗氧化的功能：人和牛LF都有抑制脂质过氧化的作用，因此LF被用作食品和饲料添加剂，可起到抗氧化剂的作用。

⑤ 其他功能：LF还有抗癌细胞、抑制胆固醇积累的作用。最近的研究还发现，LF可作为基因转移的活化剂和动物细胞的促生长因子。

3.展望

LF具有独特的理化性质，如LF可耐受较高温度，因而在饲料加工过程中不易变性失活。LF具有较为广泛的生物学功能，如它能促进铁的转运和吸收，可治疗仔猪贫血；有广谱的抗菌、抗病毒作用，可被用来预防和治疗仔猪腹泻；激活免疫系统，增强动物对疾病的抵抗力；具有抗真菌和抗脂质氧化作用，可被用作饲料防霉剂和抗氧化剂。因此，LF在饲料工业中应用前景广阔。但是，由于LF价格昂贵，目前它在饲料工业中应用还很少。