乳铁蛋白的生理功能及其在畜牧生产中的应用

乳铁蛋白的生理功能及其在畜牧生产中的应用 乳铁蛋白的生理功能及其在畜牧生产中的 应用 安撇农业科学.JournalofAr~uiA.Sci.2006.34(22):5886—5887,5955责任编辑刘月娟 责任校对孙能森 乳铁蛋白的生理功能及其在畜牧生产中的应用 杨雪峰,王清华,马石楠2(1.河南科技学院动物科学学院,河南新乡453()03;2.广西 大学动物科技学院,,?西南宁53ooo7) 摘要乳铁蛋白的生理功能主要有广谱抗茵活性,促进铁的吸收,调节免疫功能,调 节肠道茵群和促进双歧杆菌生长,抗氧化作用等. 在畜牧生产中可用于防治仔畜缺铁性贫血,作为绿色饲料添加刑和饲用抗生素替 代品,研发新型兽药等. 关键词乳铁蛋白;生理功能;畜牧生产;应用 中图分类号S852.2文献标识码A文章编号0517—6611(2006)22—5886—02 logicalFunctionandApplicationofI~ctoferrinintheAnimalProduction YANGX~fengetal(CollegeofAnimalScience,HenanInstituteof~:ieneeandTedmology,Xinxiang,Henan453003) A嘣 Lactoferrinhadmanyphysiologicalfunctionsuchasbroad-spectrumantibioticactivities,acceleratingabsorption0firon,adjustingofimmune function,regulationofthefavorableintestinalmierofloraandpmr,tt}1egrowthofbifidobactefia,antioxidativeactions.Soitcouldbeusedintheanimal productiontopreventandcureanemiaofirondeficiencyofyoungstock,developmfeedadditive,substituteoffeedantibioticandlate-modelveterinary medicine. KeysLactoferrin;Physiologicalfunction;Animalpnxhction;Application 乳铁蛋白(Imctoferrin,简称I_f)是一种具有多种生理功能 的天然糖蛋白,由转铁蛋白转变而来,属于转铁蛋白家族,又 称乳转铁蛋白(Lactotransferrin).因其晶体呈红色,故又称之 为"红蛋白".I_f因最先在乳汁中被发现而得名.大最研究 表明,它也广泛存在于动物体泪液,唾液,汗液,胰液,胆汁, 精液等分泌液中,只是在乳中含量较高,母乳和牛乳中含量 分别为24和O.02,0.35mg/n~E,血液中I_f来自于嗜中性 白细胞.现已证实I_f具有许多重要的生理功能,并显示出 广阔的应用前景. 1Lf的生理功能 1.1广谱抗菌活性u既能抑制需铁的G一菌,如大肠杆 菌,沙门氏菌和志贺氏菌等,又能抑制G菌,如金黄色葡萄 球菌,杆菌和产单核细胞李斯特菌等,但基本不抑制需铁不 高的乳酸菌.Samaranayake研究发现,If对许多细菌和真菌 都有一定的抑制效果_2J.因此,I』属于广谱抑菌剂. Lf的抗菌机理是直接的"铁剥夺"和间接的"膜渗透"2种 机制的联合作用_3J."铁剥夺"机制是I_f作为一种铁结合性 糖蛋白,可与病原性微生物竞争性地结合铁离子,造成微生 物生长的缺铁环境,使病原性微生物失去赖以生存的铁离子 而导致死亡."膜渗透"机制是带正电荷的IJf与细胞中带负 电荷的磷脂,脂多糖有很强的亲和性.它们能与细胞膜结 合,具有亲膜活性,从而增强了细胞膜的通透性.IJf对微生 物的致死作用,体现为脂多糖的释放,细胞质膜生理功能的 彻底破坏.另外,u也可通过其水解得到的抗菌肽来实现杀 菌作用.? 1.2促进铁的吸收IJf通过其氨基和羧基末端2个铁结合 区域,能高亲和性,可逆的与铁结合,并能维持铁在一个较广 的pH范围内(pH4,11)被吸收和利用,因此IJf可提高肠细 胞对铁的生物可用性.Krak锄i证实,给贫血的小鼠进食结 合了铁的IJf和普通s04,为达到同样的治疗效果,F1eS的 需要量是含铁IJf的4倍l.张英华等研究表明,IJf对 和F均具有明显的增溶作用;IJf不仅可以明显增加无机铁 作者简介杨雪峰(1973一),女,河南泌阳人,硕士,讲师,从事家畜生理 学方面的教学和原料乳保鲜方面的科研工作. 收稿日期2O06.08.27 离子在肠道环境条件下的溶解度,而且由于?中铁的高稳 定性及其以氨基酸铁的特殊形式被吸收的方式,使其必然能 够促进机体对铁的吸收_5_5.因此,I_f可成为一种治疗缺铁性 贫血的功能性食品的重要添加成分_5J. I_f主要在肠道中运送铁,它与铁的亲和力是转铁蛋白的 260倍左右l7J,而且能耐受胃酸,在低pH条件下能保持其自 身的生理活性.当到达肠道后,I_f和细胞表面的Lf受体起 反应,然后进入细胞内部释放出Fle3.机体对铁的吸收有负 反馈调节机制,即当细胞缺铁时,细胞表面I_f受体增多,增加 I_f与其受体的结合.此外,若把铁和Lf结合摄入,可明显减 缓铁对肠道的刺激作用. 1.3调节免疫功能Lf可促进中性白细胞或巨噬细胞的杀 菌和吞噬作用,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.嗜中性白细胞是含I_f最多的细胞.在 发生感染时,I_f将从活化的嗜中性白细胞中释放出来去夺取 致病菌的铁离子而致后者死亡_8J,从而参与调节机体的免疫 功能.Debbabi等证实,连续4周给老鼠进食I_f能刺激其肠 道和脾内的IgA和IgG分泌,说明Lf是黏膜免疫系统的一种 激发因子,并且只有黏附在黏膜细胞上才能发挥激发作 用_9J.从母体角度看,乳汁中存在的大量u和免疫球蛋白, 可以保护乳腺不受外来病原菌的侵袭,防止乳腺感染. fJf还具有促进中性白细胞自受伤部分的吸附和聚集,增 加粒细胞粘性,促进细胞间相互作用,调节免疫球蛋白分泌, 参与机体免疫耐受能力,抑制补体系统激活或激活已有的补 体途径等功能_l.有资料表明,IJf可作为免疫反应指标,也 可作为中性白细胞动力学,粒细胞白血病,慢性髓样白血病, 囊性纤维病变,关节炎等诊断指标ll. 1.4调节肠道菌群和促进双歧杆菌生长Lf能抑制或杀灭 人和动物的各种肠道细菌,对肠道菌群有较大影响l12J.Lf 可通过与铁离子的结合,限制特定微生物的生长,间接地起 到筛选或调节新生儿肠道菌群的作用.用含有0.5%,2% IJf的牛乳饲喂小白鼠_l引,结果表明小白鼠消化道中大肠杆 菌的繁殖受到抑制.但是,Lf能促进双歧杆菌生长.研究表 明,母乳喂养的婴儿肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌数量明显多 于用配方奶粉喂养的婴儿,这种差异与正常母乳中的IJf有 34卷22期杨雪峰等乳铁蛋白的生理功能及其在畜牧生产中的应用5887 直接关系_】J.而有研究发现,If有促进婴儿肠道牛长的 特殊作用l】. 1.5抗氧化作用机体内氧自由基过剩时,形成的氧化脂 质体可损伤细胞和组织,引起机体衰老或疾病..通常只要有 痕量的铁或铜等催化剂存在,就会导致氧自由壁的产生.由 于不饱和IJf能结合铁离子,进而阻断由铁离子导致的脂质 氧化和氧自由基的生成过程,从而町降低氧自由基的产生. 因此,I』可作为安全,高效的天然抗氧化剂或防腐剂而广泛 应用于功能性食品,乳品,化妆品等领域.此外,IS能降解酵 母中的tRNA,具有核糖核酸酶的活件,可抑制超氧离子的形 成,从而降低人体内氧自由基对动脉血管弹性蛋白的破 坏,达到预防和治疗动脉荆样硬化和冠心病的目的_】. 1.6其他生理功能I』具有广谱抗病毒活性.有报道表 明,I』具有抗丙型肝炎病毒(HCV),抗单纯疱疹病毒(HSV), 抗人免疫缺陷病毒(HIV),抗巨细胞病毒(CMV),机汉坦病毒 等功能'. IJf具有抗癌作用,对消化道肿瘤(结肠癌,胃癌,肝癌,胰 腺癌等)具有预防作用,并可抑制由此引发的肿瘤转移_】. 资料表明,Lf能同多种抗生素和抗病毒药物协同作用,减少 药物用量,降低抗生素或抗真菌制剂对肝,肾功能的损害, 时可增强体内微生物对药物的敏感性_1.Lf作为乳II1主要 蚩白质之一,富含【8种氨基酸它除有利j铁的生物利用 外,还是婴幼儿及仔畜的重要膳食蛋rI源,是重要的促生长 因子. 此外.Lf还具有抑制胆固醇积累,抑制血小板凝集,抗?fL 栓形成等功能. 2Lf在畜牧生产中的应用 2.1防治仔畜缺铁性贫血动物机体缺铁ul起多种生理 功能异常,最常见的是缺铁性贫血,尤以仔猪为共.仔猪缺 铁性贫血发病率高达30%,50%,死亡率15%一20%J.新 生仔猪出生时体内约含25,50mg铁.但其生K速度快,3周 龄时可达到出生体重的4.5倍,每天需要约7mg铁才能满足 生长的需要,然而母乳中的含铁量很少,每天从母乳中只能 获得约1mg铁,所以初生仔猪需及时补铁.Lf作为一种高 效补铁剂,可通过补料外源添加来防治仔猪贫血,并增强其 免疫功能.据报道,在仔猪开食料中添加0.5%Lf,可防治仔 猪贫血.并提高其抗病能力,促进仔猪生长l2. 由于犊牛从母体胎盘和初乳得到的铁小足,以及其本身 造血机能的不完善,因此生犊牛也易患缺铁性贫血.据报 道,牛贫血时,体细胞的供氧量就会减少,能鲢代谢降低,不 能保持体温,易患腹泻和肺炎,导致初生犊牛死亡率高. 研究表明,初生犊牛饲粮中添加适量的lIf._H』提高犊牛的造 血机能,预防贫血的发_牛. 此外,在母畜日粮中外源添加适量的lIf,町以提高母乳 中内源性l_f含量,以预防仔告贫血和改善孕葺缺铁状况. 2.2作为绿色饲料添加剂IIf是一种糖蛋白,其埘高温加 工条件和动物胃内酸性环境较为敏感.Himakl等研究了If 稳定性与pH,湿度之问的关系,.结果表明,50g/L铁不饱 和I溶液在中性,碱性条件下,高于80?即开始发生胶凝; 但在pH4.0,90?条件下加热5min,Lf的铁结合能,抗菌 特性几乎尢变化;pH2.O3.0.1(】o,I20?条件下加热5 nnn,Lf虽有降解,但由于其降解片段也具有抑菌活性,故整 体表抑菌作用叫增强.这些特性表叫,Lf能耐受饲料加 _[过程中较高的温度,不易变性火活,可较好地保持其生理 功能.此外,Lf在消化道酸陛环境下经胃蛋门酶降解后J帆生 的乳铁蛋白肽(Lactofemcin)也具有杀菌,抗病毒,抗真菌等独 特的牛物活性. Lf具有多种生理功能.将作为饲料添加剂添JJu到rI 粮rI,不但具有抑制体内病原微生物的增殖,预防和治疗动 物的贫血,增强畜禽免疫功能,促进动物生长,防止饲料rII营 养成分被氧化等多重功效,而且町解决传统饲料添加齐lJ功能 单一,作用不全面等问题..,IJf代谢产:物还具有尢污染,无残 留等优点.因此,J|r有单成为一种集多种功能于一身的绿色 饲料添加剂,具有非常广阔的开发利用前景. 2.3作为饲用抗生素替代品随着人们对畜产品质量要求 的提高,畜产品中的抗生素残留已成为仝社会同关注的公 共卫生问题.抗生素残留不但影响人们的身体健康,而且不 利于养殖业的健康发展所以.寻找一种安全,环保,高效的 新抗生素已成为当务之急大量研究已证实,I.f具有J潜 抗菌,抗病毒等功能.此I.f也有毕成为一种天然倒用抗生 紊替代品,存绿色畜牧业的发腱过程中发挥作用. 2.4研发新型兽药Lf辛耍存在于乳中,特别是初乳中. 近fF来,随着我国奶牛饲养业的迅猛发展,生产I的原料 —— 牛初乳或常乳丰富,廉价.这为通过分离纯化技术获得 L』并利用IJf研发新型兽药提供r可能依据u的生理功 能,可进行研发的兽药有广曹抗菌药,高效补铁剂,免疫调节 刹,助消化剂,抗病毒约,抗痛药等. 特别值得一提的是,由于乳足纯天然食物,以乳作为原 料开发的Lf产品纯天然,安全可靠,l尤毒副作崩,可不必进行 病理,药理,毒理等方面的试验而直接在畜牧生产中使用. 3小结 目前U已被广泛应用于乳品,功能性食品,生化,医药, 化妆品等领域,但其住告牧生产lIl的J,用研究有待丁.深入 研究. 参考文献 [1]HAGIWARAT.FITex.,tsof]acloferri…lLjitspeptidesonproliferationofratin- testi~mlepithdialcdl1ine.IEC-18il1thepresenceofepidemdgrowlhfactor [J].BiosciBiotechBkw,hem,l9嘶,59(10):1875—1881. 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