Лактоферрин что это такое
Лактоферрин что это такое
Лактоферрин (Лф) — полифункциональный белок который присутствует во всех биологических жидкостях организма млекопитающих (в т.ч. человека).
Определяет: гомеостаз (сохранение постоянства, динамического равновесия) железа в организме. Обладает множественными защитными функциями: антибактериальная, антивирусная, противовоспалительная, антиоксидантная активность.
Помимо этого Лактоферрин проявляет противораковые, антиаллергические, иммуномодулирующие и радиопротекторные свойства.
В настоящее время этот белок считается ключевым защитным компонентом несистемного врожденного иммунитета, регулируя пролиферацию, дифференциацию и созревание иммунокомпетентных клеток организма
1.Структура:
Лактоферрин является белком, который структурно относится к семейству трансферринов, белков, которые связывают железо. Лактоферрин синтезируется железами внешней секреции млекопитающих с последующей его локализацией на слизистых легкого, желудочно-кишечного тракта, а также присутствует в различных биологических жидкостях организма (молоко, слюна, слеза и т.д.). В крови Лактоферрин находится во вторичных гранулах нейтрофилов и высвобождается из этих клеток при остром воспалении. Период полураспада белка Лактоферрин в организме составляет около 25 мин.
2.Многофункциональность Лактоферрина:
Лактоферрин проявляет множественные защитные функции в организме и считается ключевым компонентом врожденного или несистемного иммунитета. Лактоферрин регулирует пролиферацию и дифференциацию различных иммунных клеток, проявляет антиоксидантную активность, регулирует процесс воспаления и поддерживает гомеостаз железа (динамическое равновесие) в организме.
3.Антивирусная активность Лактоферрина:
К настоящему времени установлено, что белок Лактоферрин проявляет активность против ДНК и РНК-содержащих вирусов, вирусов с оболочкой или без. Защита организма от вирусной инфекции осуществляется путем подавления процесса взаимодействия вируса с клеточной поверхностью. В одних случаях Лактоферрин блокирует белок вируса, который связывается с мембраной клетки, а в других Лактоферрин связывается с клеточным рецептором, который используется вирусом для внедрения в клетку. Таким образом, лактоферрин предотвращает проникновение вирусов в клетки и инфекция останавливается на ранней стадии.
Лактоферрин при заболевании COVID-19: Коронавирус SARS-CoV-2 относится к вирусам с однонитевым РНК геномом. Лактоферрин взаимодействует с рецептором ACE-2 на поверхности клеток слизистой, не позволяя SARS-CoV-2 проникнуть в клетку-хозяина. Экспериментально было обнаружено, что комбинация Лактоферрина и Цинка, эффективно ингибирует вирусную инфекцию.
4.Антибактериальная активность Лактоферрина:
Антибактериальные активности Лактоферрина были описаны одними из первых, поэтому этот белок еще называют «природным антибиотиком».
5.Модуляция воспалительного процесса белком Лактоферрин:
В плазме крови концентрация это белка изменяется с 0,4 до 200 мг/л. Модуляционный эффект Лактоферрина определяется его способностью активировать синтез провоспалительных факторов (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-8, IL-18), и наоборот, при остром воспалительном процессе вызывать повышенную экспрессию антивоспалительных агентов, подавляя синтез провоспалительных медиаторов.
Основные активности Лактоферрина, которые этот белок проявляет при воспалении:
— Атака инвазивных микроорганизмов,
— Пролиферация и активация иммунных клеток,
— Подавление цитокинового шторма путем модуляции синтеза провоспалительных и антивоспалительных медиаторов.
Свойства и активности Лактоферрина
300 раз выше, чем сродство трансферрина. Лактоферрин также способен связывать ионы других металлов.
300 раз выше, чем сродство трансферрина. Лактоферрин также способен связывать ионы других металлов.
При взаимодействии с Грам-негативными бактериями, молекула Лактоферрина связывается с мембранным липополисахаридом (ЛПС) клетки патогена вследствие чего нарушается проницаемость мембраны и клетка погибает. Более того, связываясь с ЛПС, ЛФ препятствует адгезии бактерии на биологические поверхности и ингибирует образование бактериальных пленок — самой опасной стадии микробного заражения.
Клеточная стенка Грам-положительных микроорганизмов содержит много кислот, которые взаимодействуют с +заряженным Лактоферрина, что приводит к усилению эффекта на патоген как эндогенных белков несистемного иммунитета (например, лизоцима), так и антибиотиков.
При взаимодействии с Грам-негативными бактериями, молекула Лактоферрина связывается с мембранным липополисахаридом (ЛПС) клетки патогена вследствие чего нарушается проницаемость мембраны и клетка погибает. Более того, связываясь с ЛПС, ЛФ препятствует адгезии бактерии на биологические поверхности и ингибирует образование бактериальных пленок — самой опасной стадии микробного заражения.
Клеточная стенка Грам-положительных микроорганизмов содержит много кислот, которые взаимодействуют с +заряженным Лактоферрина, что приводит к усилению эффекта на патоген как эндогенных белков несистемного иммунитета (например, лизоцима), так и антибиотиков.
Комбинированное применение Лактоферрина с антибиотиками
Наиболее эффективно комбинация Лактоферрина с антибиотиками проявляется при действии на резистентные штаммы, которые устойчивы к различным антибиотическим препаратам.
Помимо Лактоферрина (на схеме LTF — лактотрансферрин, одно из названий Лактоферрина), во время дегрануляции нейтрофилов, в очаг воспаления выделяются другие молекулы, которые относятся к врожденному иммунитету (лизоцим, миелопероксидаза, дефенсины, и др). Вместе с неспецифическими иммунными клетками, такими, как макрофаги, нейтрофилы и дендридные клетки все эти белки обеспечивают первую линию защиты организма во время микробного или немикробного воспаления. В процессе воспаления уровень Лактоферрина в биологических жидкостях организма животного значительно возрастает. Особенно это заметно для плазмы крови, где при нормальных условиях концентрация Лактоферрина составляет 0.4−2 мг/л, а при воспалении и остром сепсисе может возрастать в очаге воспаления до 200 мг/л. Но, помимо прямого участия в воспалительном процессе, молекула Лактоферрина модулирует синтез различных межклеточных факторов — медиаторов воспаления.
Так, при остром воспалении, Лактоферрина связывается с рецептором моноцитов CD14, тем самым aктивируя транскрипцию фактора NF-kB, который индуцирует гены различных медиаторов для мобилизации и вовлечении различных иммунных клеток в воспаление.
Лактоферрина (на схеме LTF — лактотрансферрин, одно из названий ЛФ) связывается со специфическими рецепторами многих иммунных клеток, включая нейтрофилы, моноциты, макрофаги, лимфоциты, а также с рецепторами эпителиальных клеток и передает внутриклеточный сигнал для активации ядерного фактора NF-kB.
Более того, Лактоферрина сам может проникать в клетку через рецептор-опосредованный механизм и выполнять функцию эффектора для ряда генов.
Модуляционный эффект Лактоферрина определяется его способностью, как первичного медиатора воспаления, активировать провоспалительные факторы (TNF-a, IL-1, IL-6, IL-8, IL-18), и наоборот, вызывать повышенную экспрессию антивоспалительных агентов, подавляя синтез провоспалительных, при остром воспалительном процессе, сепсисе.
Лактоферрин что это такое
В современной науке повысился интерес к изучению железосодержащего белка – лактоферрина (ЛФ) в биологических жидкостях человека, как в норме, так и при различных заболеваниях. Установлено, что этот белок, играя определенную физиологическую роль в организме человека (депонирование железа, транспорт и т.п.), рассматривается и как маркер острой фазы воспаления («острофазовый белок»). В последние годы такие белки рассматривают как гуморальные факторы репаративных процессов, антиперекисной защиты и факторы устойчивости организма к инфекционным процессам.
Роль ЛФ в защите от инфекции и других противовоспалительных реакциях до настоящего времени полностью не определена. Длительное время существовала точка зрения о том, что ЛФ вызывает бактериостатические эффекты, отнимая Fe у бактериальной клетки [4]. Один из механизмов участия ЛФ в антибактериальной защите может заключаться в блокировании реакции гемагглютинации, вызываемой энтеротоксином при инфицировании кишечной палочкой [4, 21], что, вероятно, происходит с участием бактериальной оболочки. Так для роста Actinobacillus actinomycetemcomitans в культуральной среде необходимо присутствие ламинина, который связывается с бактериальной оболочкой через протеин А и ее внешней мембраны преимущественно при кислом значении Ph. Добавление в культуральную среду сывороточных протеинов, включая ЛФ, нарушает ламинин-бактериальный союз и угнетает размножение бактерий [4, 21]. Защитная роль ЛФ отмечена как при бактериальных, так и вирусных инфекциях [4].
Изучению ЛФ при туберкулезе посвящено мало работ. Проникновение микобактерий туберкулеза в организм происходит также через слизистые оболочки и барьерные жидкости организма и зависит от наличия в этих барьерах эффективных факторов неспецифической защиты, в том числе и ЛФ. На связь повышенных концентраций ЛФ в слюне и мокроте при состоянии воспаления ротовой полости и последующих отделов дыхательных путей указывают многие авторы [1, 4, 24]. При определении белкового состава бронхоальвеолярной лаважной жидкости обнаружили более высокий уровень ЛФ, а также α1-протеиназного ингибитора, α2-макроглобулина, альбумина, миелопероксидазы, эластазы и фибронектина у детей по сравнению с взрослыми. У курящих людей, по сравнению с не курящими, отмечены повышение уровня альбумина, α1— протеиназного ингибитора и миелопероксидазы. Установлено повышение концентрации ЛФ в мокроте и слюне больных с воспалительной бронхолегочной патологией, коррелирующее со степенью развития эндобронхита, в том числе и при туберкулезе легких. Микобактерии Коха для своего роста используют Fe из внеклеточной среды. Видимо, бактерии обладают высоким родством к железосвязывающим сидерофорам, называемых экзоцеллинами. Авторы очистили и описали основные свойства экзоцеллинового семейства молекул. Эти молекулярные фрагменты имеют общие центральные структуры с другими типами железосвязывающих молекул, локализующихся в клеточной стенке микобактерий туберкулеза (микобактинами). Однако водорастворимые экзоцеллины отличаются друг от друга и от водо-нерастворимых микобактинов полярностью, зависящей от длины и модификации алкилированной части цепи. Установлена высокая корреляция концентрации ЛФ и числа лейкоцитов в периферической крови у больных туберкулезом легких и пневмонией. Самая высокая концентрация ЛФ отмечалась при туберкулезе легких, что характеризовало плохой прогноз и исход заболевания [1, 24].
Таким образом, имеющиеся в литературе сведения подтверждают данные о ЛФ как о маркерном белке специфических гранул нейтрофилов острой фазы воспаления. При хронических воспалительных процессах вне фазы обострения концентрация ЛФ не изменяется. Уровень ЛФ при этом коррелирует с числом нейтрофилов и, в ряде случаев, с содержанием других белков острой фазы. Показано, что ЛФ может супрессировать макрофаги, а именно их активность, в результате чего тормозится синтез антител В-лимфоцитами. Установлена способность ЛФ тормозить действие С3-компонента комплемента с иммунными комплексами. Таким образом, доказано участие ЛФ в регуляции клеточных и гуморальных иммунных механизмов. ЛФ даже в малой концентрации тормозит миелопоэз, угнетая выработку колониестимулирующего фактора моноцитами. И что важно, только насыщенный железом ЛФ обладает свойством миелосупрессии. Доказаны антиоксидантные, мембранопротекторные, бактериостатические и бактерицидные свойства ЛФ.
Что такое лактоферрин?
Содержание:
Полезные свойства лактоферрина
Иммунологические:
Регулирует врожденную иммунную реакцию и одним из первых встречается с патогенными микроорганизмами из вне.
Антиоксидантная активность
Свободные радикалы, это молекулы, содержащие один непарный электрон на внешней оболочке. Они очень активны и связываются с любой молекулой организма нанося повреждения клеткам и тканям организма. Лактоферрин связывая излишнее железо препятствует образованию свободных радикалов и предотвращает повреждение или гибель клеток [ 2 ]. А так же способен поддерживать иммунную систему в качестве антиоксиданта [ 3 ].
Иммуномодуляция
Противовоспалительное действие
Большинство бактериальных, грибковых или вирусных инфекций, нарывов, ран разных тканей, и других нарушений целостности организма сопровождает воспаление. Этот процесс часто наносит немало вреда. И хотя прямой механизм еще не установлен, лактоферрин эффективен при профилактике воспалительных процессов у человека [ 10 ], а в околоплодных водах снижает активность инфекций, вызывающих воспаление [ 11 ]. У крыс комбинация глицина и лактоферрина предотвращает воспаление кожи [ 12 ]. Это позволяет рассматривать белок как перспективное противовоспалительное средство.
Противомикробные:
Антибактериальный эффект
Антибактериальный эффектЛактоферрин влияет на жизнедеятельность бактерий. Большинство из них для нормального функционирования нуждаются в железе. Лактоферрин связывает железо и останавливает бактериальный рост [ 13 ]. В дополнение к этому он может блокировать углеводный обмен бактерий, разрушать их клеточные стенки и взаимодействовать с лизоцимом [ 14 ]. В комплексе с лизоцимом повышает иммунный ответ слизистой оболочки носоглотки, предотвращая распространение стрептококка на здоровые клетки [ 15 ].
Противовирусный эффект
Проявляет противовирусную активность на широкий спектр вирусов с ДНК и РНК геномами. Основным механизмом действия белка является способность блокировать клеточные рецепторы и предотвращать проникновение вирусов в клетку. Так же лактоферрин напрямую связывается с вирусами [ 16 ]. Еще один механизм – нарушение репликации вирусных частиц в клетке хозяина. В организме человека лактоферрин влияет на многие вирусы, такие как гепатит В, ВПЧ, ротавирус и грипп [ 17 ].
Противогрибковый эффект
Останавливает рост грибков в культурах клетки. Основным механизмом является способность белка разрушать клеточную стенку грибка. Планируется использовать это уникальное свойство для предотвращения роста грибков в организме человека [ 18 ]. Еще лучшую активность проявляет белок в комплексе с противогрибковыми препаратами.
Противопаразитарный
Активно изучаются противопаразитарные свойства лактоферрина. Есть исследования позволяющие рассматривать белок как средство борьбы с различными группами паразитов у человека и млекопитающих.
У коров, инфицированных паразитами, прием препаратов повышает иммунную реакцию организма, и помогает избавиться от последних [ 19 ].
Другие полезные свойства лактоферрина:
Увеличивает всасывание железа в организме
Увеличивает всасывание железа в организмеЖелезо, один из наиболее важных микроэлементов в организме. Необходим для поддержания комфортной жизнедеятельности и протекания множества химических реакций. Оно участвует в иммунобиологических процессах, кроветворении, необходимо для нормального формирования эмбриона и плода, задействовано в физиологических процессах в щитовидной железе и печени, поддерживает красоту кожи, волос и ногтей. Потребление лактоферрина способствует увеличению всасывания железа в кишечнике и улучшает его доставку к клеткам.
При онкологии
Перспективным является применение лактоферрина при онкологических заболеваниях. Многие исследования на биологических моделях и в культурах клеток говорят об эффективных противораковых свойствах белка.
Лактоферрин снижает жизнеспособность и рост раковых клеток молочной железы [ 20 ]. Останавливает рост раковых клеток и разрушает их мембраны [ 21 ]. У крыс он также способствует восстановлению нормального количества белых и красных кровяных телец после химиотерапии [ 22 ]. А пациенты, страдающие от рака легких и проходящие химиотерапию, имели повышенный иммунный ответ после приема препарата [ 23 ]. Это позволяет предполагать что в ближайшем будущем белок будет широко использоваться при онкологических заболеваниях различного генеза.
При угревой сыпи и поражениях кожи
Ранозаживляющие свойства уже сейчас активно используются производителями косметических средств. Созданы крема, маски и мази, стоматологические спреи с коровьим лактоферрином. Не прекращаются и исследования в этой области. Пациентам в возрасте 18-30 лет давали молоко с данным веществом и состояние их кожи улучшалось по сравнению с группой плацебо [24 ].А у пациентов с диабетом местное применение рекомбинантного лактоферрина улучшало заживление нейропатических язв стопы лучше, чем лечебный крем и не сопровождалось побочными эффектами [ 25 ]. Лактоферрин, применяемый местно пациентам, страдающим псориазом, уменьшал покраснение, шелушение и размер бляшек [ 26 ].
При ожирении
Ожирение, или увеличение массы тела за счет жировой ткани, является серьезной проблемой медицины развитых стран. Современная медицина рассматривает ожирение как эндокринологическое заболевание. Последние исследования говорят об эффективности ЛФ при этом недуге. Японские мужчины и женщины с симптомами ожирения получали препарат в течение восьми недель. Уменьшились вес тела и окружность талии [ 27 ].
При остеопорозе
Остеопороз это хроническое, системное и часто прогрессирующее заболевание костной ткани. Нарушается здоровый метаболизм костей, снижается их плотность, усиливается хрупкость и многократно возрастает вероятность переломов. Перспективными являются попытки применять наряду с препаратами кальция и Lactoferrin в комплексной терапии остеопороза. У женщин в постменопаузе значительно улучшается здоровье костей. Костеобразование увеличивается, а катаболизм костной ткани снижается [ 28 ].
При железодифеците у беременных женщин
В соответствии с данными ВОЗ, частота анемии у беременных женщин в развитых странах около 80%, а скрытый железодефицит и вовсе у 90% будущих мам. Даже легкая степень анемии при беременности приводит к большому количеству негативных последствий для женщины и ее будущего малыша. Классическим подходом к лечению является назначение препаратов железа, имеющих очень много побочных эффектов. Хорошей альтернативой в данном случае может стать лактоферрин. Есть исследования, где беременные женщины получали вещество перорально, и это стабилизировало их уровень железа. Не было никаких побочных эффектов, и у женщин также не было выкидышей [ 29 ]. Белок останавливал укорочение длины шейки матки, что продлевало беременность [ 30 ]. Кроме того, лактоферрин снижал активность вагинальных инфекций у беременных женщин [ 31 ].
При некротическом энтероколите новорожденных
При муковисцидозе
Муковисцидоз или кистозный фиброз, генетическое системное заболевание возникающее в результате мутации гена. Заболевание характеризуется тяжелыми поражениями органов дыхания, часто не совместимых с жизнью пациента. В будущем возможно, применение лактоферрина в симптоматической терапии муковисцидоза. В культуре клеток пациентов с муковисцидозом белок предотвращает воспаление, разрушает бактериальную биопленку и защищает клетки от повреждения [ 34 ].
Для развития плода и новорожденного
Сложно переоценить важность ЛФ, и как следствие, грудного вскармливания. Грудное молоко самый лучший продукт для здорового роста и развития любого малыша.
Развивающимся младенцам необходим лактоферрин для нормального формирования кишечной системы. Белок способствует нормальной дифференцировке эпителиальных клеток, и выработке ферментов в тонком кишечнике [ 35 ]. При развитии плода на ранних стадиях, ЛФ служит регулятором роста костей [ 36 ]. Лактоферрин способствует росту хрящевой ткани на различных стадиях развития плода, путем стимуляции незрелых остеоцитов и остеобластов [ 37 ].
Во время беременности, лактоферрин повышает абсорбцию железа в организме ребенка и способствует нормальному развитию кишечника малыша до его рождения. Высокий уровень лактоферрина предотвращают инфицирование плода а так же вероятность разрыва плодных оболочек, облегчает роды [ 38 ]. Лактоферрин находится в высоких концентрациях в развивающихся слюнных железах малыша в утробе матери для повышения его естественных защитных механизмов [ 39 ]. У мышей лактоферрин отвечает за гормональную регуляцию и рост развивающейся ткани матки, а также за дифференцировку клеток у новорожденных мышат [ 40 ].
При дисбактериозе кишечника
Дисбактериоз, состояние характеризующееся нарушением микрофлоры кишечника, и связано с изменением видового состава бактерий. Полезных для организма бифидо и лактобактерий становится меньше, а количество патогенных значительно возрастает. Дисбактериоз кишечника, как правило не является самостоятельной болезнью. Это следствие других заболеваний. Печальная статистика говорит о том что дисбактериоз в той или иной форме наблюдается у 90% взрослых людей. Показано, что ЛФ уменьшает рост кишечной палочки и сальмонеллы, и способствует росту полезных бифидобактерий [ 41 ].
Возможности применения в медицине
Уже изученные свойства этого замечательного белка Лактоферрина, открывают широкие возможности для его применения при различных заболеваниях. А ведущие мировые лаборатории продолжают исследовать белок и находить все новые и уникальные свойства.
Современный лактоферрин коровий, это продукт переработки коровьего молока. Он применяется для производства детских молочных смесей, безалкогольных напитков, продуктов здорового питания, средств личной гигиены, ветеринарных препаратов и кормов. Но только препараты Лактоферрина человека дадут современной медицине новые возможности в терапии тяжелых, неизлечимых и хронических заболеваний.
Видеоролик о Лактоферрине
Липосомальный лактоферрин как потенциальное средство профилактики и лечения COVID-19
*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.
Читайте в новом номере
Цель исследования: изучение эффективности применения липосомального бычьего лактоферрина (ЛЛФ) для лечения COVID-19 у амбулаторных пациентов.
Материал и методы: было проведено проспективное обсервационное исследование с участием 75 пациентов с типичными симптомами COVID-19 с положительными результатами экспресс-теста на антитела IgM/IgG. Пациенты были изолированы и проходили лечение в домашних условиях с помощью дистанционных систем, обследовались 2 р./сут в течение 10 дней с последующим наблюдением до 1 мес. Биологически активную пищевую добавку сироп ЛЛФ (32 мг ЛЛФ / 10 мл + 12 мг витамина C) принимали перорально в 4–6 дозах в сутки в течение 10 дней. Кроме того, принимали раствор цинка в дозе 10 мг / 10 мл 2–3 р./сут. Была включена контрольная группа из 12 пациентов, которые принимали только ЛЛФ. Все члены семьи, контактировавшие с пациентами (256 человек), также получали половину этой дозы.
Результаты исследования: наиболее частыми жалобами у пациентов были значительно выраженная слабость (95%), нарушения обоняния и вкуса (88%), кашель (83%) и мышечные боли (67%). Пероральный прием ЛЛФ или ЛЛФ и раствора цинка сопровождался существенным улучшением состояния в течение первых 4–5 дней у всех пациентов. То же лечение в более низких дозах предотвратило заболевание у лиц, непосредственно контактировавших с больными.
Заключение: лактоферрин обладает противовирусным, иммуномодулирующим и противовоспалительным эффектами, которые могут быть важны для лечения инфекции COVID-19. Авторы пришли к выводу о потенциальной возможности применения ЛЛФ для профилактики и лечения COVID-19.
Ключевые слова: COVID-19, липосомальный бычий лактоферрин, вирусная инфекция, инфекции дыхательных путей, профилактика.
Для цитирования: Санмигель Г.С., Кочергина Ю., Альборс А. и др. Липосомальный лактоферрин как потенциальное средство профилактики и лечения COVID-19. РМЖ. 2020;9:39-44.
Liposomal Lactoferrin as Potential Preventative and Cure for COVID-19
1 Dr. Serrano Dermatology Clinic, Valencia, Spain
2 Medical Department of Sesderma Laboratories, Valencia, Spain
3 Research Department of Sesderma Laboratories, Valencia, Spain
Aim: this study is aimed at evaluating the efficacy of bovine liposomal lactoferrin (LLF) for the treatment of COVID-19 on outpatient basis.
Patients and Methods: a prospective observational study was performed in 75 patients with typical symptoms of COVID-19 who tested positive to IgM/IgG rapid test. Patients were isolated and treated at home using remote systems, reviewed twice a day for 10 days, and followed up to 1 month. A liposomal bovine lactoferrin (LLF) nutritional syrup food supplement (32 mg of LF / 10 ml plus 12 mg of vitamin C) was administered orally in 4 to 6 doses per day for 10 days. In addition, a zinc solution was administered at the dose of 10 mg / 10 ml twice or three times a day. A control group of 12 patients who took only LLF was included. All family members in contact with patients (256 persons) were also treated with half of this dose.
Results: the most frequent symptoms in our patients were a very heavy sensation of tiredness or weakness (95%), alteration in the perception of smelling and taste (88%), cough (83%) and muscular pain (67%). Oral treatment with LLF and LLF + zinc solution allowed for significant improvement in 100% of patients within the first 4–5 days. Same treatment at lower dose prevented the disease in healthy persons directly related with the affected patients.
Conclusion: LF possess antiviral, immunomodulatory and anti-inflammatory effects which might be important for the treatment of COVID-19 infection. The authors concluded that there is a potential use of LLF for the prevention and treatment of COVID-19.
Keywords: COVID-19, liposomal bovine lactoferrin, viral infection, respiratory tract infection, prevention.
For citation: Serrano G., Kochergina I., Albors A. et al. Liposomal Lactoferrin as Potential Preventative and Cure for COVID-19. RMJ. 2020;9:39–44 (translation into Russian).
Введение
Клиническими проявлениями новой коронавирусной инфекции (coronavirus disease 2019, COVID-19) являются лихорадка, слабость, головная боль, миалгия, одышка, сухой кашель, боли в животе, тошнота, рвота и диарея. При прогрессировании заболевания альвеолярное повреждение может постепенно привести к дыхательной недостаточности и к летальному исходу [1–3]. Лабораторные предикторы [4] неблагоприятных клинических исходов включают лимфопению (35–75% случаев), повышение СРБ (75–93% случаев), ЛДГ (27–92% случаев), СОЭ (до 85% случаев) и D-димера (36–43% случаев), а также снижение уровня сывороточного альбумина (50–98% случаев) и гемоглобина (41–50%). Изначально в многоцентровых клинических исследованиях, проведенных в Китае, в качестве методов лечения пневмонии, связанной с COVID-19, были предложены противовирусные препараты и гидроксихлорохин [5, 6]. Ангиотензин-превращающий фермент 2 (АПФ2) играет важнейшую роль в проникновении вируса в клетку и последующем развитии легочной инфекции (рис. 1) [7–15]. АПФ2 в значительной степени экспрессируется в эпителии ротовой полости, эпителии дыхательных путей, альвеолоцитах, энтероцитах тонкой кишки и щеточной каемке проксимальных почечных канальцев [10]. Локализация рецепторов АПФ2 связана со сродством к определенным тканям и патогенезом вирусной инфекции. Заражение SARS-CoV может вызывать инфекцию верхних дыхательных путей, но чаще всего — инфекцию нижних дыхательных путей. Передача инфекции COVID-19 происходит аналогично другим коронавирусам, в основном от человека к человеку. Тяжесть заболевания варьирует от легкой до тяжелой. В 2011 г. Lang et al. заявили, что лактоферрин (ЛФ) может быть потенциально эффективен при лечении ТОРС [7]. Однако до настоящего времени не было сообщений о клиническом применении ЛФ у пациентов с COVID-19. SARS-CoV — это оболочечный РНК-содержащий вирус с геномом длиной около 30000 нуклеотидов, он кодирует неструктурный репликазный комплекс и структурные белки, включая в т. ч. шиповидный (S), оболочечный (E) белки и белок S2, мембранный (M) и нуклеокапсидный (N) белки [7]. Шиповидный белок состоит из двух субъединиц: S1 опосредует связывание вируса с рецепторами на клетках-мишенях, и S2 отвечает за слияние вируса с клеточной мембраной и проникновение в клетку-хозяина [7]. АПФ2, металлопептидаза, является функциональным рецептором вируса, отвечает за связывание с белком S (рис. 1) и опосредует проникновение вируса в клетки-мишени [7].
Сегмент с аминокислотами 318–510 белка S1 является рецептор-связывающим доменом для рецептора АПФ2 [7]. У некоторых пациентов с инфекцией COVID-19 развивается интенсивный иммунный ответ «хозяин против вируса». Врожденный иммунный ответ играет важную роль в подавлении вирусной инфекции. Многие гены могут быть вовлечены во врожденный иммунный ответ, например гены, кодирующие синтез лактоферрина, S100A9 и липокалина 2, которые участвуют в клиренсе SARS-CoV [8, 9, 11]. Наблюдалась повышенная экспрессия гена ЛФ и сильное повышение уровня ЛФ (в 150 раз) у пациентов с SARS по сравнению со здоровыми добровольцами. Считается, что ЛФ может стимулировать активность NK-клеток и агрегацию и адгезию нейтрофилов [16, 17]. ЛФ является многофункциональным гликопротеином, присутствующим в различных жидкостях организма, включая грудное молоко, слюну, слезную жидкость, сперму, выделения из влагалища, бронхиальную слизь, секреторные жидкости желудочно-кишечного тракта и мочу, а также присутствует в нейтрофильных гранулах лейкоцитов [16]. ЛФ обладает противовирусной активностью в отношении ряда РНК- и ДНК-содержащих вирусов [18–23], которые используют молекулы клеточной мембраны, такие как гепарансульфат протеогликаны (ГСПГ), для проникновения в клетки. Эти молекулы являются первыми сайтами закрепления на поверхности клетки и помогают вирусу установить первичный контакт с клетками-хозяевами [7]. ЛФ может предотвращать интернализацию некоторых вирусов после связывания с ГСПГ, присутствующими в большинстве клеток [7]. Это свойство ЛФ обеспечивает защиту хозяина от вирусных инфекций. ЛФ играет важную защитную роль в иммунной защите хозяина от инвазии COVID-19.
Целью данного исследования явилось изучение эффективности применения липосомального бычьего лактоферрина (ЛЛФ) для лечения COVID-19 у амбулаторных пациентов.
Материал и методы
Для включения в исследование было отобрано 75 пациентов с COVID-19 с характерными симптомами заболевания и положительным результатом на SARS-CoV-2. Пациенты были изолированы и проходили лечение в домашних условиях с помощью дистанционных систем, обследовались ежедневно в течение 10 дней с последующим наблюдением до 1 мес. Диагноз был подтвержден экспресс-тестом цельной крови на антитела IgM/IgG к SARS-CoV-2 (экспресс-тест на антитела IgM/IgG к SARS-CoV-2 «Лиминг Био» (Liming Bio), Цзянсу, КНР). ЛЛФ (Lactyferrin™ Forte (Лактиферрин Форте)) питьевой («Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories, Валенсия, Испания), а также липосомальный цинк (ЛЦ) в форме сиропа (Zinc Defense (Цинк Дефенс)) «Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories, Валенсия, Испания) вводили перорально по 4–6 доз в сутки. Принимали раствор липосомального цинка в дозе 10 мг / 10 мл 2–3 р./сут. Контрольная группа из 12 пациентов получала только ЛЛФ. Общая суточная доза ЛЛФ составляла от 256 до 384 мг/сут. Lactyferrin™ (Лактиферрин) содержит ЛФ (32 мг / 10 мл и витамин С 12 мг / 10 мл). Оба вещества являются гидрофильными, и их всасывание в желудке очень ограничено. Липосома с ее закрытой везикулярной системой с двойным фосфолипидным слоем может инкапсулировать как гидрофильные (ЛФ, витамин С, цинк), так и гидрофобные вещества.
Все члены семьи, контактировавшие с пациентами (256 человек), получали половину этой дозы. Пациенты с головной болью, сухим кашлем и заложенностью носа также применяли Lactyferrin (Лактиферрин), капли назальные, и Lactyferrin (Лактиферрин), спрей для полости рта, 4 р./сут соответственно. Также все пациенты с одышкой применяли ЛФ в лекарственной форме аэрозоль (SES Nanomist (СЕС Наномист), «Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories)).
Состояние всех пациентов медицинская команда оценивала удаленно. Пациентов наблюдали ежедневно (не менее 2 р./сут) в течение 10 дней, а затем через 30 дней. Для каждого пациента в каждом случае симптомы оценивали по шкале от 0 до 3 баллов следующим образом: 0 баллов — отсутствие симптомов; 1 балл — легкая степень тяжести; 2 балла — умеренная степень тяжести; 3 балла — тяжелая степень. Вкус и запах оценивали по шкале от 0 до 5 баллов, где 0 баллов — отсутствие вкуса/запаха (агевзия/аносмия), а 5 баллов — отсутствие изменений вкуса/запаха.
Результаты исследования
В группе с комбинированным лечением (ЛЛФ + ЛЦ) медианный возраст пациентов составлял 42 года; 45% были женщины (контрольная группа была сопоставима по половозрастному составу пациентов). Во время наблюдения не было зарегистрировано летальных
исходов.
До начала лечения наиболее распространенными симптомами были слабость/утомляемость (94,44%), потеря обоняния (83,33%) и вкуса (88,89%), мышечная боль (66,67%), сухой кашель (61,11%), головная боль (55,56%), диарея (44,4%), насморк (33,33%), затрудненное дыхание (27,78%), заложенность носа (22,22%) и одинофагия (22,22%). Другие симптомы включали жар (38%), судороги (30%), бессонницу (50%), ночную ажитацию (30%), тошноту и сильную боль в животе, метеоризм, боль в горле (28%); 1 пациент жаловался на внезапное и сильное выпадение волос (1,3%). В таблице 1 указаны доли пациентов с различной выраженностью симптомов.
Через 48 ч от начала лечения пациенты сообщали о существенном облегчении симптомов. Уменьшились доли пациентов, испытывающих слабость и миалгию. Все пациенты с умеренной и тяжелой одышкой использовали ЛФ в форме аэрозоля в виде ингалятора Наномист (SES Nanomist (СЕС Наномист), «Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories)). Существенного улучшения ощущения вкуса или обоняния через 48 ч не регистрировали (табл. 1). Улучшение ощущения вкуса и обоняния происходило медленнее по сравнению с остальными симптомами.
На 5-й день (через 120 ч) от начала лечения состояние всех участников продолжало улучшаться, однако значительного улучшения ощущения вкуса и обоняния не наступало. Восстановление обоняния и ощущения вкуса у пациентов происходило медленнее, чем купирование других симптомов заболевания (табл. 1).
Динамика основных симптомов
Сухой кашель (рис. 2): в начале исследования более половины пациентов предъявляли жалобы на сухой кашель. На фоне проводимой терапии количество пациентов с сухим кашлем существенно уменьшилось.
Затруднение дыхания: все пациенты, которые сообщили о затрудненном дыхании в начале исследования (день 0), сообщили об улучшении через 48 ч.
Миалгия (рис. 3): через 48 и 120 ч от начала лечения доля пациентов с мышечной болью, связанной с COVID-19, существенно снизилась.
Утомляемость (рис. 4): доля пациентов, которых беспокоила повышенная утомляемость и слабость, снизилась через 48 и 120 ч от начала лечения.
Головная боль (рис. 5): в день 0 более половины пациентов отмечали сильную головную боль; через 48 и 120 ч от начала терапии ни один из этих пациентов не предъявлял жалоб на головную боль.
Нарушение вкуса (рис. 6): исходно у большинства пациентов наблюдалась агевзия (полное отсутствие вкуса) или гипогевзия (частичное притупление вкусовых ощущений), только у 11,11% больных данный симптом отсутствовал. На фоне лечения отмечали прогрессирующее восстановление способности различать вкус пищи, и на 10-й день у всех пациентов нарушения восприятия вкуса пищи отсутствовали.
Нарушение обоняния (рис. 7): исходно аносмия (полное отсутствие обоняния) или гипосмия (частичное притупление обоняния) наблюдались у большинства пациентов. На фоне лечения отмечали прогрессирующее восстановление обоняния, и на 10-й день оно полностью восстановилось у 95% больных.
Результаты, полученные в контрольной группе приема ЛЛФ, были сопоставимы с результатами в основной группе.
Анализ этих результатов показал, что пероральный прием ЛЛФ и ЛЛФ + ЛЦ обеспечивает быстрое выздоровление у 100% пациентов в течение первых 4–5 дней. Такое же лечение, но в более низких дозах, по-видимому, оказывает потенциальное профилактическое действие в отношении COVID-19 у здоровых людей, непосредственно связанных с пациентами.
Важно отметить, что сочетание перорального и местного лечения обеспечило значимое облегчение головной боли и сухого кашля. У некоторых из этих пациентов наблюдалась заложенность носовых пазух. Пищевые добавки ЛЛФ и ЛЦ поддерживали и усиливали реакцию иммунной системы благодаря своим антиоксидантным, антибактериальным и противовирусным свойствам.
Обсуждение
Нарушения обоняния и вкусового восприятия преобладали в описанных случаях и возникали очень рано, отражая массивное проникновение вирусных частиц в слизистую оболочку полости рта и носоглотки. Эти симптомы были также описаны при ТОРС [19, 21, 24]. АПФ2, который является основным рецептором для COVID-19, в значительной степени экспрессируется в эпителии слизистой оболочки полости носа, ротовой полости, в эпителии корня языка, а также в глотке (вирус обладает значительной тропностью к данным тканям) [25]. Эти изменения могут рассматриваться как временное нарушение обоняния и вкусового восприятия и требуют дальнейшего наблюдения и изучения [19, 22, 26]. В данном исследовании у 28% пациентов наблюдалось затрудненное дыхание. В этих случаях пациенты применяли с помощью ингалятора липосомальный ЛФ в форме аэрозоля 4 р./сут. Ингаляции переносились хорошо. ЛФ является естественным компонентом бронхиальной слизи. Терапия липосомами в форме аэрозоля применяется в течение ряда лет и характеризуется удовлетворительным профилем безопасности [27–29]. Она использовалась в комбинации с рибавирином при инфекции, вызванной респираторно-синцитиальным вирусом [30], и риновирусных инфекциях [29]. ЛФ является гидрофильным химическим веществом, которое благодаря своей инкапсуляции в фосфатидилхолиновые липосомы проявляет амфифильные свойства. ЛФ достигает достаточно высоких концентраций в ткани легких и обеспечивает отсроченное высвобождение ЛФ. Нанолипосома ЛФ имеет размер 100 нм, но при распылении в дыхательных путях ее размер уменьшается до 50 нм благодаря фильтру на отверстии изделия. Липосомы способны взаимодействовать с сурфактантом, а фосфатидилхолин (ФХ) может также оказывать выраженное противовоспалительное действие [17, 31, 32]. При COVID-19 возможны изменения количества и качества сурфактанта за счет уменьшения содержания фосфолипидов, что может приводить к ухудшению функции легких, как это происходит при хронической обструктивной болезни легких. При нарушении выработки сурфактанта альвеолы спадаются во время спокойного дыхания, что приводит к ухудшению легочного комплаенса. ЛФ представляет собой глобулярный белок, принадлежащий к семейству трансферринов и проявляющий большое сродство к ионам железа. ЛФ является защитным белком, содержащимся в грудном молоке, где он присутствует в относительно высокой концентрации (1 г/л), особенно на стадии выработки молозива (до 7 г/л). Он также присутствует в других жидкостях организма (слезная жидкость, сперма, влагалищное отделяемое, слюна, бронхиальная слизь и т. д.). ЛФ синтезируется нейтрофилами крови и различными типами клеток, включая некоторые ацинарные клетки. Уровни эндогенного ЛФ повышаются при инфекции и воспалении. ЛФ обладает антибактериальными и противовирусными свойствами, модулирует иммунную систему и защищает от воспаления кишечника [33].
В настоящем исследовании использовали липосомальный лактоферрин (ЛЛФ), зарегистрированный в качестве пищевой добавки Lactyferrin™ (Лактиферрин). У большинства пациентов ответ на лечение наблюдался в первые 3–4 дня приема препарата Lactyferrin™ (Лактиферрин), хотя рекомендованная продолжительность лечения составляла 10 дней. Лица, контактировавшие с пациентами, также получали половину лечебной дозы, что препятствовало развитию у них заболевания. Пищевая добавка на основе липосомального бычьего ЛФ, Lactyferrin™ Forte (Лактиферрин Форте) питьевой («Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories), Валенсия, Испания), зарегистрирована в Европейском союзе (Ирландия), а также одобрена к применению Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (U.S. Food and Drug Administration (FDA)) в качестве пищевой добавки. Европейское агентство по безопасности продуктов питания (European Food Safety Authority) признает, что бычий ЛФ является пищевой добавкой с лекарственными свойствами и классифицируется как новый безопасный («в целом признанный безопасным») продукт питания, не имеющий противопоказаний. Суммарная доза неинкапсулированного ЛФ для взрослых колеблется от 1,4 до 3,4 г. Нами были разработаны липосомы на основе ФХ, который является биосовместимым и биоразлагаемым химическим веществом [17, 20, 31, 34]. ЛФ в свободном виде разлагается в желудке под действием соляной кислоты и гидролитических ферментов (протеазы, пепсин); следовательно, биодоступность свободной формы очень ограничена. Таким образом, в применяемой нами биодобавке ЛФ и витамин C инкапсулированы в липидный пузырь размером 100 нм или нанолипосому, изготовленную из соевого ФХ. Нанолипосома защищает ЛФ от разрушения пищеварительными ферментами и позволяет неповрежденному белку проходить через двенадцатиперстную кишку и попадать в системное кровообращение, где его биодоступность очень высока [17, 31, 34]. Инкапсулированный ЛФ таким образом защищен от пепсина и гидролиза протеазами. Также важно отметить, что свободный ЛФ быстро выводится из системного кровотока, что ограничивает его терапевтический потенциал. Следовательно, его инкапсулирование в липосомы необходимо для увеличения стабильности в плазме крови. ФХ, используемый для изготовления липосом, — повсеместно распространенная молекула фосфолипидов естественного происхождения, которая является основным липидом в клеточных мембранах и белках крови. Кроме того, ФХ служит основным физиологическим источником холина, основного питательного вещества и предшественника нейромедиатора ацетилхолина. ФХ также необходим для производства поверхностно-активных веществ, которые имеют критическое значение для функции легких и желудочно-кишечного тракта. Термины «фосфатидилхолин» и «лецитин» иногда используются взаимозаменяемо; однако лецитин представляет собой смесь нескольких липидов и фосфолипидов. ФХ необходим для образования и восстановления клеточных мембран и жизненно необходим для нормальной функции печени. ЛФ способен оказывать антибактериальное, противогрибковое и противовирусное действие в отношении ряда микроорганизмов [18, 35–37], что становится возможным благодаря механизмам действия, включающим не только способность ЛФ связывать железо, но также взаимодействовать с различными молекулярными и клеточными компонентами. Антибактериальная активность ЛФ реализуется за счет создания дефицита железа, которое необходимо для роста бактерий, в то время как его противовирусная активность [37–39] связана с конкуренцией за рецепторы клеточной мембраны, которые обычно используются вирусами для проникновения в клетки. В частности, ЛФ блокирует АПФ2 и предотвращает связывание шиповидного белка S вируса с клеткой-хозяином, предотвращая слияние вируса с клеточной мембраной [8–12]. Липосомальный ЛФ также может подавлять репликацию вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) после проникновения в клетку [18, 37]. Кроме того, у некоторых пациентов с ВИЧ-1 наблюдается снижение уровня ЛФ в плазме крови, а у других недостаток ЛФ (и секреторного IgA) в полости рта, что значительно коррелирует с частыми инфекционными осложнениями [38]. Польза нанолипосом также связана с их размером и составом (ФХ); их размер (100 нм) меньше размера вируса (150 нм), они могут конкурировать с вирусом в связывании с клеточными рецепторами. ЛФ обладает иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами [32, 40]. Кроме того, ЛФ играет иммуномодулирующую роль в поддержании иммунного и физиологического гомеостаза и ограничении повреждения тканей путем модуляции цитокинов, хемокинов и рецепторов клеточной поверхности, участвующих в сигнальных каскадах [41–46].
Многие пациенты старше 70 лет имеют дефицит цинка, что может способствовать тяжести инфекции. Цинк гидрофилен и плохо всасывается через желудочно-кишечный тракт. Цинк обладает противовирусным действием [30, 33, 47–49], может влиять на металлопротеазы, участвующие в процессе слияния коронавируса, уменьшая как проникновение в клетки, так и слияние клеток. ЛФ можно использовать в качестве монотерапии или в комбинации с цинком. Обе добавки нетоксичны и могут использоваться в качестве вспомогательных средств наряду с обычными противовирусными препаратами или гидроксихлорохином [24]. Препараты, применявшиеся в данном исследовании, обладают благоприятным профилем безопасности. В настоящее время изучаются эффективность и безопасность применения гидроксихлорохина и азитромицина для лечения COVID-19 [50–52], и хотя клинические исследования не завершены, установлено, что гидроксихлорохин может вызывать широкий спектр побочных эффектов (со стороны сердечно-сосудистой системы, кожи и ее придатков, желудочно-кишечного тракта, системы крови, гепатобилиарной системы и т. д.). Азитромицин [52], как и гидроксихлорохин, обладает потенциальной способностью удлинять интервал QT, что может привести к развитию фатальных нарушений ритма сердца [52].
Перевод выполнен по материалам статьи Serrano G., Kochergina I., Albors A. et al. Liposomal Lactoferrin as Potential Preventative and Cure for COVID-19. Int J Res Health Sci. 2020;8(1):8–15. URL: http://ijrhs.org/article/2020/8/1/105530ijrhs813.
А. Альборс является сотрудником медицинского отдела компании и «Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories), Валенсия, Испания, Е. Диаз, М. Ороваль, Г. Уэсо, Х.М. Серрано являются сотрудниками научно-исследовательского отдела компании «Сесдерма Лабораториз» (Sesderma Laboratories), Валенсия, Испания.
Редакция журнала выражает благодарность компании Sesderma за помощь в переводе и адаптации текста данной статьи.
Только для зарегистрированных пользователей