乳铁蛋白(Laetoferrin，简称LF)是一种天然的、具有免疫功能的糖蛋白，由转铁蛋白转变而来，1938年Sorensen M和Sorensen SPL首次从牛乳中分离出来，因其晶体呈红色，也有人称其为“红蛋白”，主要存在于母乳和牛乳中。1953年Polis等在制备乳过氧化物酶时得到了它的粗制品。1960年Groves等从人乳中首次分离出LF，随着对乳铁蛋白的研究的进一步发展，近年来乳铁蛋白的开发研究已引起国际广泛关注。自1992年以来有关乳铁蛋白的国际研讨会已召开多次，前几次主要探讨了乳铁蛋白的结构、性质以及生理活性功能等; 后来就它的一些最新研究以及在临床上的应用进行了探讨; 2001年第五次会议讨论了关于乳铁蛋白性质、结构、体内外的表达、临床数据等方面的最新进展。总之，已有大量研究表明，乳铁蛋白具有许多特殊的生理活性，可用于开发新型的保健食品。本文就LF的分子特性、生物学功能的研究进展作一综述。

1 LF的分离纯化方法

科学家Montreuil.J和Johanson.B等于1960年从母乳乳汁分离得到了LF。随后，Baselolini等科学家在一些生物体中的体液和各种细胞中^[1]亦发现了这种蛋白质并进行了大量的研究。目前鉴定乳铁蛋白的方法主要有:免疫双扩散法、酶联免疫检测法(ELISA) ^[2]等。目前主要有以下几种分离方法^[3]。

1.1 离子交换色谱法

Grove最早使用DEAE纤维素阴离子交换树脂和磷酸纤维素交换色谱法分离出较纯的LF成分，得到的LF的纯度为81%左右。

1.2 固定化单系抗体法

载有单系抗体的免疫色谱是一种亲和力色谱法，它较成功的实现了LF的一步分离。该方法的优点是分离效果好纯度高，抗体被固定可重复使用。其缺点是柱的制备工艺复杂，抗体成本昂贵，难以工业化生产。

1.3 亲合色谱法

亲合色谱是一种新兴的分离技术，通过该方法获得的产品纯度极高。由于其操作简单，分离效果好纯度高，且没有生物活性损失，是生产医药用高纯度LF最有效的方法之一。

1.4 超滤1法

超滤法操作简单，费用相对低，易于形成工业化规模，但纯度不如色谱法高。对分离得到的LF可以通过SDS-PAGE、Native PAGE、HPLC等方法分离纯化^[4]。

2 LF的生物活性

LF是一种非球型的蛋白。目前虽对其确切的功能仍物定论，但是很多研究已表明其与铁的代谢、抵抗病原菌、免疫调节、转录调节、抗肿瘤以及抗辐射损伤等有关。

2.1 参与铁代谢

铁是人体需要量最大，而又最容易发生代谢障碍的微量元素。婴儿可从母乳中吸收完整的乳铁蛋白分子，这有助于对母乳中铁的吸收，新生儿尿液中释放铁的量与乳汁中乳铁蛋白含量和对母乳的吸收密切相关。肠细胞可通过吸收乳铁蛋白而吸收大量的铁，乳铁蛋白也可通过小肠绒毛吸收铁。人乳中乳铁蛋白未完全饱和，但母乳喂养的婴儿很少缺铁，主要是因为乳中的铁具有很高的生物效价。

缺铁性贫血是一种最常见的贫血性疾病，是世界各国普遍关注的问题。铁剂是治疗铁缺乏症的特效药物。一般认为高铁盐在肠道中的水解物几乎不被吸收，而亚铁盐则以低分子状态存在，较易吸收。普通口服铁剂由于铁离子对粘膜的刺激，胃肠道副作用较大。Cox TM等^[5]认为LF是存在于外分泌液中的一种铁结合性糖蛋白，虽LF结合的是高价铁离子，离解系数很小，但当机体缺铁时，在哺乳动物(如人体和类猿猴等动物体)的肠粘膜细胞表面能形成特殊的LF接受体，它能使吸收率提高5~7倍。卢蓉蓉^[6]等实验表明采用低强度的巴氏杀菌可以保持乳铁蛋白的铁结合性能，50μg/g·d和250μg/g·d的乳铁蛋白剂量喂养SD大鼠，具有显著的升高血红蛋白浓度的作用。乳铁蛋白改善缺铁性贫血的最小有效作用剂量为50 μg/g·d。

2.2 抗细菌活性

牛乳铁蛋白素(Bovine Lactoferrcin，LFcinB)是乳铁蛋白在酸性环境下经胃蛋白酶作用N端释放的一段多肽。LFcinB分子的环状结构使其更易与细菌细胞膜结合，而其带正电荷的色氨酸能与带负电荷的细胞膜作用，导致细菌细胞膜破裂，内溶物流失，细菌死亡。LFcinB抗菌图谱广，可抑制多种革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和霉菌，且对热和pH稳定，不能被多种蛋白酶失活，LFcinB抗菌方式是杀菌^[7]。

由于LFcinB具有普通抗生素所不具有的一系列优点，特别是广谱的抗菌能力和不易产生耐药性的特点; 此外它在抑制病毒和真菌增殖、抑杀肿瘤细胞的同时，对真核细胞几乎没有毒性^[8]，这些特性使得LFcinB在抗生素耐药性日益严峻的情况下，其应用前景和使用价值备受重视。研究表明中性粒细胞缺乏产生乳铁蛋白的颗粒或者即使有颗粒也不会合成乳铁蛋白，这类人要比正常人受微生物感染的程度严重。乳铁蛋白抗微生物感染的功能在溶菌酶和IgA存在时作用增强^[9]。

2.3 抗病毒活性

LF还具有抗某些病毒的作用，对丙肝病毒、单纯疱疹病毒、猫科动物免疫缺陷性病毒、人免疫缺陷性病毒及人巨细胞病毒有很强的抑制作用。

Viani^[10]实验表明LF能抑制HIV的体外复制，当与zidovudine联用时抑制作用更加明显。Puddu^[11]等研究了络合态BLF对HIV感染C8166T细胞的影响，发现不同络合态BLF均能有效抑制HIV的复制和合胞形成，并呈剂量依赖关系，且在病毒感染前或在病毒吸附时加入LF这种抑制效应更加显著。可见，LF具有潜在的抗病毒效应和具有高度选择性，在抑制病毒与细胞的早期相互作用中起着十分重要的作用。

Andersen^[12]等发现，不同种类的LF和N端多肽抑制了抗巨细胞病毒(HCMV)的早期和晚期抗原表达，同时也抑制了HCMV产生感染性病毒子代。Portelli等指出，低于人乳汁浓度的LF仍能抑制呼吸合胞病毒(RSV)和CMV病毒的生长^[13]。另外，Van de等发现，乳汁中高HCMV病毒载量常伴随着高浓度的LF，但乳汁中高浓度的LF并不能有效阻止HCMV的传播，从而乳汁中病毒载量是HCMV传染的重要因子。

Murphy在实验中证明病毒感染前用400μg/ml的LF在37℃处理细胞1小时，将汉坦病毒与处理后的细胞共培养48小时后发现，LF处理过的细胞中汉坦病毒形成的病毒灶只有对照的15%。另外，将LF预处理和利巴韦林处理结合可完全抑制病毒灶的形成^[14]。

2.4 增强免疫功能作用

在胡志和^[15]实验中，采用Balb/c小鼠建立免疫低下模型，剂量在0.1~10mg/mL范围内乳铁蛋白灌胃实验动物，分别进行免疫脏器质量、细胞免疫功能、体液免疫功能、单核-巨噬细胞功能指标的检测。结果表明，在灌胃实验动物中结果均为阳性，且以1mg/mL最为显著。判定乳铁蛋白具有增强免疫力，但与剂量有关。

LF能够发挥其特异的调节功能，主要是与其靶细胞表面的特异性受体有关，不同的细胞其LF受体的特性也不相同。目前已发现单核细胞、淋巴细胞、血小板、肝细胞、乳腺表皮细胞、肠上皮细胞的表面都有LF的受体^[16]。LF能够与免疫细胞表面的受体结合，从而发挥免疫调节的功能，同时还能够调节机体细胞因子的水平。LF能够由于LPS(脂多糖)所诱发的TNF-α的释放，并诱导IL-6的表达，从而阻止由于败血症所诱发的机体死亡。同时LF能够抑制炎症区血管内皮细胞内IL-8的转录和表达，调节白细胞在炎症区的聚集，有利于抑制毒血症的发生。也能够与补体CD14的结合，进一步发挥其免疫调节功能。

Appelmel K^[17]等研究表明乳铁蛋白由乳腺细胞、白细胞产生后进入组织中，参与血液凝固调节、NK细胞激活、白细胞介素及肿瘤坏死因子产生等过程。嗜中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞表面存在乳铁蛋白受体。通过嗜中性白细胞产生乳铁蛋白的浓度较低，机体感染时会产生6~20倍以上的乳铁蛋白参与抗菌过程。乳铁蛋白还具有促进中性粒细胞对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、参与调节机体免疫耐受能力、抑制补体系统激活或激活已有的补体途径等功能。

2.5 细胞繁殖中作用

乳铁蛋白可调控细胞增殖，作为负反馈因子参与骨髓生成调控。在大鼠成纤维L-M细胞中表现出促进神经生长因子合成和分泌的作用，另外也可促进细胞内的增殖。乳铁蛋白的胰蛋白酶水解物同样具有促进细胞生长作用，该片段是由15个氨基酸残基组成的多肽，占水解物的2%左右，对应于乳铁蛋白79-93位氨基酸残基，在牛、人及鼠中有较高的保守性。

王勇实验表明^[18]用hLF载体转染MCF7细胞，hLF基因高表达可以显著抑制MCF7的生长，提高其对射线的敏感性。hLF可促进MCF7细胞自发和受照后的凋亡，降低克隆形成能力。但胞外直接供给hLF却不能抑制MCF7的生长，也不能显著提高其对射线的敏感性，甚至有提高克隆形成能力的趋势。

2.6 LF对肿瘤细胞的作用

Bezaul^[19]研究发现，乳铁蛋白可以抑制鼠实体瘤的生长和转移，通过肿瘤内注射LF可以明显的减少实体瘤的体积。Damiens^[20]研究发现，乳铁蛋白可以通过抑制肿瘤细胞增殖从而抑制肿瘤的发展。WoLF^[21]等人研究发现，人乳铁蛋白通过阻断细胞从G0到G1期的转化来抑制肿瘤细胞的增殖。

许多体内、外研究证实了乳铁蛋白可通过与肿瘤细胞的相互作用而发挥抗肿瘤效应^[22]。乳铁蛋白具有刺激抗肿瘤免疫的功能，可通过诱导细胞因子的产生、增加免疫细胞的数量以及增强免疫细胞的活性而提高宿主防御肿瘤的能力。乳铁蛋白能增强细胞免疫及Th1型应答; 活化自然杀伤(NK)细胞^[23]，并增加肿瘤细胞对NK细胞溶胞作用的敏感性; 细胞毒性T淋巴细胞(CTL)也是乳铁蛋白发挥抗肿瘤功能的效应细胞^[24]。乳铁蛋白还可经受体介导的信号通路而调控细胞因子的生成; 乳铁蛋白通过抑制促炎性和促转移性细胞因子的产生而改变肿瘤的细胞因子环境，从而发挥抗肿瘤效应。乳铁蛋白可直接抑制内皮细胞的功能而发挥抗血管生成的作用; 还可抑制血管内皮生长因子(VEGF)以及肿瘤介导的血管生成^[25]。

另外，乳铁蛋白也可通过诱导抗血管生成性细胞因子的产生，以及抑制促血管生成性细胞因子的产生而发挥抗血管生成的作用。调控致癌物代谢酶以及清除铁乳铁蛋白具有对抗化学致癌剂所诱导的许多器官(包括食管、肺、舌、膀胱、肝、结肠等)肿瘤的发生和生长^[27]。当乳铁蛋白与致癌剂同时使用时，可作为阻断剂发挥作用。大鼠服用乳铁蛋白后，消化道中大量腺癌细胞减少，并对舌癌起到抑制作用，口服后能抑制小鼠结肠癌的转移。但皮下注射物上述功能。

2.7 LF具有抗辐射功能

1996年Shimmura等^[28]通过兔紫外线(UV-B)角膜炎模型发现，泪液中的LF在保护角膜上皮免受UV-B照射的伤害方面有重要的生理学作用。2000年Fujihara通过鼠紫外线角膜炎模型观察LF对UV-B引起的体内角膜损坏的保护效应。结果表明，人类泪液中的LF可抑制UV-B角膜上皮损伤。

2009年Ivanov用豚鼠和鼠做实验，发现LF对急性辐射病的骨髓病变具有治疗效果; LF能减轻急性辐射病的脑部症状:延长抽搐开始时间由5.7h到14.1h，维持正常生活时间由7.7h到15.3h^[29]。

日本专家经动物实验确认，牛奶和人类母乳中都含有的成分——乳铁蛋白具有防止辐射损伤的功效。研究人员将50只实验鼠分成数量相同的两组，给其中一组的饲料中混人0.1%的LF，持续一个月后，用足以导致半数以上实验鼠死亡的高剂量X射线照射全部50只实验鼠。受X射线照射30d后，未食用LF的实验鼠生存率为62%，而食用含LF饲料的实验鼠生存率达85%。研究人员还进行了“紧急治疗实验”，用相同剂量的X射线照射另外一些未食用LF的实验鼠，照射之后立即向实验鼠腹部注射含4mg LF的食盐水0.3mL。接受紧急治疗的这些实验鼠30天后的生存率高达90%。乳铁蛋白，具有防止放射伤害的功效。目前这还只是一个初步结论，需要进一步研究证实。

研究人员认为，乳铁蛋白防止放射可能与乳铁蛋白抗氧化作用有关^[29]。电离辐射的损伤作用主要是由于电离辐射的间接作用，也就是自由基对生物分子的作用引起的。自由基可造成机体细胞膜、DNA、蛋白质、脂质的损伤，引起细胞损伤、死亡或癌变。超氧化物歧化酶(SOD)是体内重要的自由基、活性氧清除剂，可保护细胞膜免受氧化和脂质过氧化损伤，是放射性损害的重要指标。丙二醛(MDA)是自由基攻击生物膜引发脂质过氧化的产物，其变化可间接反映组织自由基水平的变化。当机体遭受电离辐射伤害时会产生大量的自由基，引起血清和肝细胞中SOD浓度降低，MDA浓度升高。大量试验表明，自由基清除剂和抗氧化剂具有抗辐射损伤的作用。赵红光等^[30]研究认为，含金属硫蛋白(MT)蛋奶粉的抗辐射损伤的作用与MT的抗氧化作用有关。LF具有抗氧化的作用，推断LF主要是通过自身的抗氧化作用起到抗辐射损伤的作用。电离辐射作用于机体内会产生氧化活性很强的自由基，引起脂质过氧化反应，从而引起一系列的辐射损伤，因此清除体内的自由基就能有效地抵抗放射线对机体的损害。实验证明乳铁蛋白具有抗氧化和清除自由基的作用。非饱和乳铁蛋白隔离了自由铁，能够保护糖蛋白不被氧化剂氧化。

研究还表明，乳铁蛋白能降低骨髓细胞对辐射的敏感性，促进造血细胞的增殖和分化，改善造血微环境等。此外，乳铁蛋白能增强机体免疫功能也起到了抗辐射损伤的功能。乳铁蛋白能增强机体的抵抗力，对辐射引起的免疫功能损伤有拮抗作用，促进辐射损伤机体免疫功能恢复，还可以调节多种细胞因子的分泌，并能激活巨噬细胞、NC细胞和T/B淋巴细胞，激活网状内皮系统和补体系统，促进抗体产生等。

2.8 其他

在实验^[31]剂量范围内，随着乳铁蛋白铬络合物剂量的增加和食用时间的延长，对实验性糖尿病小鼠的降血糖效果和改善葡萄糖耐量作用会越明显，而乳铁蛋白则无显著降糖功效。

3 发展前景

LF是一种既具有营养价值，又具有药用价值的多功能蛋白质。在营养方面可以维持体内离子平衡，在药用方面，从其抗菌性、免疫调节及抗肿瘤的活性方面来看都极具有开发前景。虽然LF具有广谱的抗菌性及其他多种生物活性，但是由于在血清中其活性减弱且半衰期短，因此只有找到能够延长在血清中半衰期和活性的类似物才能用于临床治疗。