Czym jest laktoferyna?
Laktoferyna (LF), nazywana również laktotransferyną, jest wielozadaniową, dodatnio naładowaną glikoproteiną należącą do rodziny transferyn, czyli globularnych białek mających zdolność transportu żelaza oraz – zwykle z niższym powinowactwem – kationów innych metali (1). Jest syntetyzowana przez niektóre gruczoły zewnątrzwydzielnicze i granulocyty obojętnochłonne w obszarach zajętych przez infekcję lub stan zapalny (2). Obecna jest też w wielu narządach wewnętrznych, błonach śluzowych, a także w wielu płynach ustrojowych (3). Najwyższe stężenie laktoferyny stwierdzono w siarze, łzach i mleku, niższe kolejno w płynie nasiennym, ślinie, wydzielinie pochwy i płynie maziowym oraz w surowicy krwi (4).
Budowa laktoferyny, odkrytej po raz pierwszy w 1939 r. w serwatce, a następnie w 1960 r. wyizolowanej z mleka ludzkiego i krowiego, jest bardzo zbliżona u wszystkich ssaków. Laktoferyna ludzka (hLF) oraz bydlęca (bLF) składają się odpowiednio z 691 (5) i 696 aminokwasów (6) i współdzielą około 70% sekwencji, podczas gdy laktoferyna ludzka i pochodząca od szympansów są identyczne w prawie 97% (7). Duże podobieństwo sekwencji aminokwasowej laktoferyn pochodzących od różnych gatunków ssaków pozwala przypuszczać, że pełni ona u nich te same funkcje biologiczne. Z tego powodu laktoferyna, która wykorzystywana jest szeroko w przemyśle spożywczym (m.in. jako dodatek do preparatów mlekozastępczych dla dzieci, napojów i żywności funkcjonalnej, gum do żucia), kosmetycznym (dodatek do kosmetyków, płyny do płukania i pasty do zębów) oraz farmaceutycznym (preparaty uzupełniające niedobory żelaza, produkty stosowane w leczeniu stanów zapalnych jamy ustnej, weterynaryjne dodatki żywieniowe), produkowana jest w dużych ilościach z mleka krowiego, a w ostatnim czasie także dzięki rekombinacji genetycznej przez bakterie i niektóre rośliny. Szerokie działania prozdrowotne wywierane przez laktoferynę są obszarem intensywnych badań naukowych.
Najlepiej poznanym działaniem laktoferyny jest przenoszenie żelaza między tkankami organizmu, w tym przede wszystkim dostarczanie go poprzez łożysko do rozwijającego się płodu. Kluczową rolę odgrywa w tym jej bardzo wysokie powinowactwo do jonów żelaza, 300-krotnie wyższe niż transferyny osoczowej (syderofiliny) (8).
Wykazano, że laktoferyna utrudnia proces wykorzystania żelaza m.in. przez komórki bakteryjne. Dzięki temu ma działanie bakteriostatyczne, a w niektórych warunkach nawet bakteriobójcze w odniesieniu do szerokiego zakresu bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, tlenowych i beztlenowych oraz grzybów z rodzaju drożdżaków (8). Laktoferyna ma też zdolność do wiązania się ze swoistymi receptorami znajdującymi się w tkankach, ale także na powierzchni błon wielu mikroorganizmów. Jej naładowany dodatnio N-końcowy fragment oddziałuje również elektrostatycznie z ujemnie naładowanymi glikoaminoglikanowymi strukturami powierzchniowymi ich błon komórkowych. Łącząc się z nimi, chroni organizm przed zainfekowaniem w podwójny sposób – z jednej strony przyłączając się do receptorów komórek, zmniejsza szansę na wniknięcie do nich patogenu, z drugiej blokuje receptory patogenu i utrudnia jego przyłączenie się do komórek gospodarza (10). Wpływa także na metabolizm węglowodanów u bakterii i może destabilizować ich błony komórkowe, najprawdopodobniej poprzez zdolność do wiązania kationów wapnia (Ca2+) oraz magnezu (Mg2+) (11). Udowodniono też, że laktoferyna odgrywa istotną rolę w nieswoistej odpowiedzi immunologicznej organizmu, m.in. poprzez wspieranie reakcji zapalnej, wzmacnianie reaktywności komórek T, makrofagów, granulocytów obojętnochłonnych oraz układu dopełniacza, działa immunomodulująco, a przez niektórych badaczy uważana jest wręcz za jedno z białek tzw. ostrej fazy, tj. protein, których stężenie w osoczu rośnie o 25% lub więcej w odpowiedzi na zakażenie lub stan zapalny (12).
Laktoferyna jest naturalnym immunomodulatorem, a jej specyficzne właściwości pozwalają nazwać ją „supercytokiną” lub „inteligentną cytokiną” (13). Wykazuje ona zdolność aktywowania układu immunologicznego, ale również tłumienia odpowiedzi immunologicznej poprzez swoiste receptory na powierzchni komórek układu immunologicznego.
Wszystkie te mechanizmy – niektóre jeszcze nie w pełni poznane – powodują, że laktoferyna ma interesujące, nieswoiste działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze, przeciwpasożytnicze, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, które jest wykorzystywane w produktach leczniczych i żywieniowych wspierających leczenie i profilaktykę wielu różnych stanów chorobowych. Wymienione wyżej cechy pozwalają stosować laktoferynę w połączeniu z chemioterapeutykami, na przykład antybiotykami (14) lub chlorheksydyną, umożliwiając terapię kombinowaną. Pozwala to w przypadku antybiotyków na zmniejszenie ich dawki, a w przypadku chlorheksydyny na skuteczniejsze i mocniejsze działanie.
Rola laktoferyny w jamie ustnej
Jama ustna ze wszystkimi swoimi zakamarkami jest zasiedlana przez drugi co do wielkości po przewodzie pokarmowym, bardzo złożony mikrobiom, w którym można znaleźć kilkaset różnych gatunków bakterii, grzybów, wirusów i niekiedy pierwotniaków (15). Mikrobiom fizjologiczny wspiera obronę organizmu, m.in. utrudniając kolonizację przez gatunki patogenne, działa przeciwzapalnie, ma aktywność antyoksydacyjną oraz zapewnia dodatkowy potencjał metaboliczny. Zaburzenie jego składu lub funkcji może mieć bardzo szkodliwy wpływ na zdrowie jamy ustnej i całego organizmu (16).
Laktoferyna jako składnik śliny tworzy razem z lizozymem i peroksydazą swoisty kompleks białkowo-enzymatyczny, który poza swoim nieswoistym działaniem odpornościowym odgrywa szalenie istotną rolę w hamowaniu namnażania i adhezji komórek bakteryjnych do hydroksyapatytu – głównego mineralnego składnika szkliwa. Przy jego niewystarczającej aktywności w ślinie bakterie łatwiej przylegają do powierzchni szkliwa i tworzą na nim biofilm, który jest następnie kolonizowany przez kolejne warstwy bakterii, w tym chorobotwórczych, takich jak Streptococcus mutans oraz inne gatunki wywołujące stany chorobowe przyzębia, czyli aparatu zawieszeniowego zęba. Co jest bardzo ważne, bakterie w formie planktonicznej bytujące w jamie ustnej są wielokrotnie mniej oporne na antybiotyki niż te rosnące w formie biofilmu (15).
Laktoferyna zawarta w ślinie powleka tkanki jamy ustnej, przez co zdecydowanie utrudnia powstawanie i dojrzewanie płytki bakteryjnej – proces, który jest kluczowym krokiem w rozwoju i przetrwaniu infekcji w płytce bakteryjnej i kamieniu nazębnym. Wiele bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych ma swoiste adhezyny, które umożliwiają im przyleganie do komórek nabłonkowych organizmu gospodarza, łącząc się z glikozaminoglikanami, zwłaszcza siarczanem heparanu. Laktoferyna utrudnia ten proces, sama łącząc się w tych miejscach z komórkami gospodarza. Chroni tym samym przed chorobami dziąseł i przyzębia, co skutkuje ograniczeniem powstawania biofilmu (17, 18). Dodatkowo w innym badaniu wykazano, że podwyższone stężenie laktoferyny w płynie dziąsłowym (GCF, gingival crevicular fluid) może być traktowane jako marker stanu zapalnego przyzębia. Organizm, broniąc się przed zakażeniem rozwijającym się w obrębie płytki bakteryjnej, wydziela zwiększone ilości płynu dziąsłowego zawierającego znaczne ilości laktoferyny (18).
Wyniki badań u ludzi i zwierząt wskazują, że biologiczne działanie laktoferyny przynosi korzyści w różnych stanach chorobowych jamy ustnej. Wakabayashi i wsp. wykazali, że doustne podanie laktoferyny bydlęcej (bLF) skutecznie działa antybakteryjnie wobec P. gingivalis oraz P. intermedia, a co więcej – hamuje tworzenie nowego i zmniejsza ilość już powstałego filmu bakteryjnego (19). Podejmowano także udane próby zastosowania laktoferyny wraz z laktoperoksydazą oraz oksydazą glukozową w leczeniu halitozy, czyli nieprzyjemnego zapachu z jamy ustnej (20). Wskazano również na korzystne efekty kliniczne zastosowania płynu do płukania ust zawierającego laktoferynę i lizozym jako leczenia wspomagającego w ciężkiej nawracającej kandydozie jamy ustnej u chorych na AIDS (21). W jeszcze innym badaniu doustne podanie tabletek do ssania zawierających laktoferynę i laktoperoksydazę miało korzystny wpływ na stan zdrowia i higienę jamy ustnej u osób starszych (22).
Badanie kliniczne oceniające wpływ tego samego produktu zawierającego laktoferynę i laktoperoksydazę na stan zdrowia dziąseł u ludzi przyniosło istotną poprawę kliniczną w leczeniu zapalenia dziąseł, ocenianą na podstawie wskaźnika dziąsłowego (GI, Gingival Index), wskaźnika retencji płytki nazębnej (Pl.I) oraz kompleksowego wskaźnika OHIP (Oral Health Impact Profile), co przełożyło się także na poprawę jakości życia badanych pacjentów (23). Warto podkreślić, że badania produktu z laktoferyną zostały przeprowadzone u różnych grup pacjentów (w halitozie, u osób starszych oraz osób z zapaleniem dziąseł) z zachowaniem dobrej praktyki klinicznej, tj. w badaniach randomizowanych, zaślepionych i kontrolowanych placebo, a zatem mających wysoką wartość merytoryczną i dowodową.
Badania dotyczące stosowania laktoferyny u zwierząt dotyczyły na przykład leczenia stanów zapalnych jelit (24), ochrony przed niektórymi infekcjami wirusowymi i pasożytniczymi, a także toksoplazmozą (25). Badano też efekt doustnego podawania laktoferyny u kotów FIV+, a badania wypadły bardzo obiecująco (26). Wykazano również działanie hamujące na replikację kociego herpeswirusa i kaliciwirusa (27, 28).
W kontekście zdrowia jamy ustnej przeprowadzono bardzo interesujące badanie kliniczne zastosowania laktoferyny w leczeniu zespołu zapalenia jamy ustnej i dziąseł (zespół stomatitis-gingivitis) u kotów. W podwójnie zaślepionym randomizowanym badaniu klinicznym oceniano skuteczność podawanego doustnie piroksykamu oraz laktoferyny bydlęcej w formie aerozolu doustnego. Badanie składało się z dwóch faz. W pierwszej fazie, trwającej cztery tygodnie, jedna grupa kotów zakwalifikowanych do badania otrzymywała laktoferynę w aerozolu, w dawce 3 mg dwa razy dziennie, a druga placebo w postaci aerozolu. Obydwie grupy otrzymywały doustnie piroksykam w dawce 0,3 mg/kg m.c. co drugi dzień. W drugiej fazie, trwającej przez następne osiem tygodni, obydwie grupy otrzymywały laktoferynę i piroksykam. Nie podawano żadnych antybiotyków, a właściciele byli proszeni, aby podawać kotom zwykłe posiłki i opiekować się nimi w sposób rutynowy, nieodbiegający od okresu przed badaniem.
W rezultacie leczenia u 77% badanych zwierząt zaobserwowano poprawę stanu klinicznego i zmniejszenie objawów – ograniczenie nasilenia zmian w jamie ustnej, poprawę jakości życia oraz wzrost masy ciała. Oceniono, że laktoferyna w połączeniu z piroksykamem była skuteczna w leczeniu zespołu stomatitis-gingivitis. Nie zaobserwowano żadnych istotnych działań niepożądanych związanych z leczeniem, w tym wpływu na czynność nerek i wątroby. Zmniejszenie nasilenia objawów było powiązane ze zmniejszeniem liczby makrofagów w błonie śluzowej jamy ustnej. Skutkowało to obniżeniem ekspresji cytokin zapalnych i hamowaniem stanu zapalnego, co przełożyło się ostatecznie na wyraźną poprawę stanu klinicznego badanych zwierząt (28).
