乳铁蛋白的保护作用有抗癌、抗炎和免疫调节活性和抗菌，这些广泛的保护作用是通过各种生物作用机制实现的，例如乳铁蛋白结合铁的能力，还有乳铁蛋白与分子和细胞组分的相互作用,使得乳铁蛋白具有多种独特的抗微生物活性。

随着生命科学的不断发展，乳铁蛋白的抗菌机制被广泛地运用到生物制药、美容美妆、保健食品、医疗医美等各个产业。本次小编将汇总多篇文献证据为大家盘点乳铁蛋白抗菌机制。

 

1.乳铁蛋白的结构

乳铁蛋白是一个由约700个氨基酸组成的80kDa糖基化蛋白，在物种间具有高度同源性。乳铁蛋白拥有两个对称的同源球状域：N-环和C-环;N-环对应于肽链中的第1-333个氨基酸残基，而C-环与第345-692个氨基酸残基对应，这两个域的两端由一段短链α-螺旋相连接。每个环有两个子域(亚域)：N1、N2和C1、C2 组成，并分别包含一个铁结合位点和一个糖基化位点 ^[1]。

 

乳铁蛋白三维结构^[2]

乳铁蛋白能结合多种金属离子：Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺等，它主要以两种形式存在：富含铁形式的holo-lactoferrin和不含铁形式的apo-lactoferrin。两者有不同的三级结构：apo-lactoferrin的特点是有一个“开放式”的N-环和一个“封闭式”的C-环，而holo-lactoferrin两个环都是“封闭式”的^[3]。

正是由于乳铁蛋白可以可逆结合铁离子的特性，奠定了其抗菌作用机制的基础。

 

2.乳铁蛋白抗细菌机制

大量研究者研究了乳铁蛋白对于革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)在体内和体外的抑菌性能和机制，简单汇总如下：

表1 乳铁蛋白对常见菌株的抑菌机制^[2]

 

乳铁蛋白发挥抗菌活性的作用机制可以概括如下：

2.1 铁隔离或铁剥夺作用：

铁离子是大多数细菌生长所必需的营养物质，参与了许多重要的生物学过程。乳铁蛋白具有较高的铁离子亲和性，可以通过螯合铁离子与需要铁离子的细菌竞争性结合铁，将铁离子从细菌病原体中隔离出来，限制细菌在感染部位对这种营养物质的使用，抑制细菌的生长，并下调其毒力因子的表达。

2.2 改变细菌细胞膜的通透性：

乳铁蛋白能够与细菌表面分子非特异性结合，封闭细菌细胞膜上的通道位点，阻断营养物质和细菌蛋白的运送，从而抑制细菌的合成、代谢。脂多糖(LPS)为革兰氏阴性菌细胞外膜的主要成分，乳铁蛋白通过与脂多糖的相互作用破坏革兰氏阴性菌的外膜，改变细胞膜的通透性^[29]，达到直接杀菌作用;乳铁蛋白N-端带正电荷也可以通过阻止LPS与细菌阳离子(Ca²⁺和Mg²⁺)之间的相互作用，有效干扰大肠杆菌的聚集性增殖^[30]。

2.3 抑制细菌粘附或定植：

乳铁蛋白的N-末端具有丝氨酸蛋白酶活性，能有效地从流感嗜血杆菌(G^-)外膜中提取IgA1蛋白酶前蛋白，还能特异性地降解Hap黏附素并阻断Hap介导的黏附，从而防止流感嗜血杆菌的定植^[31]。乳铁蛋白具有阻止某些细菌附着在宿主细胞上的能力，粘附抑制的机制尚不清楚，但有研究认为，乳铁蛋白的寡甘露聚糖结合细菌粘附素，阻止它们与宿主细胞受体的相互作用。

2.4 防止细菌生物膜形成：

生物膜形成是铜绿假单胞菌的一种群聚组织粘附方法，在囊性纤维化患者中得到了充分的研究。通过生物膜的形成，细菌对宿主细胞的防御机制和抗生素的治疗产生高度耐药性，而一些细菌菌株需要高水平的铁来形成生物膜，推测乳铁蛋白通过铁螯合来有效抑制生物膜的形成。

总体而言，乳铁蛋白是人体内具有抗多种微生物活性的重要物质，是构成人体体液免疫的关键组成部分，同时也可以作为生物制剂生产中的生物防腐剂，医美药品中抑菌、抗菌成分的重要原料，具有很高的经济价值。目前市面上的乳铁蛋白主要从牛奶中提取，禾元生物依托自己的专利技术平台—— 水稻胚乳细胞生物反应器高效重组蛋白质表达平台(Oryz^HiExp)和重组蛋白纯化技术平台(Oryz^Pur)开发了植物源重组人乳铁蛋白，具有良好的生物活性。植物源重组乳铁蛋白杜绝了天然乳铁蛋白中动物源、人源杂质的风险，也比微生物源重组蛋白拥有更优秀的折叠状态，结构功能与生物活性，为乳铁蛋白市场提供了更安全更高质的选择。

 

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