Colostrum- bioaktywny suplement immunologiczny; rak, alergia, odporność, stres

Immunomodulacyjne białka zawarte w siarze - prof. dr hab. med. T. Płusa „Polski Merkuriusz Lekarski” marzec 2009, nr 153, s. 234 - 238 Siara (colostrum) jest wydzielana przez gruczoły mlekowe ssaków w ostatnim okresie przed porodem i w pierwszych dniach po porodzie. W sposób znamienny różni się od mleka m.in. gęstością, kolorem (jest żółta) i odczynem lekko kwaśnym (pH 6,4). Zawiera ponadto szereg biologicznie aktywnych związków, takich jak hormony, enzymy, poliamidy, pochodne kwasów nukleinowych, pochodne aminokwasów i inne, których stężenie ulega w kolejnych godzinach i dniach po porodzie dużym zmianom [Butler, Nielsen]. Zawiera również substancje bakteriostatyczne, w tym immunoglobuliny, laktoperoksydazy, lakteniny, laktoferynę, lizozym i leukocyty [Mubois, Nielsen]. SUBSTANCJE BIAŁKOWE SIARY Substancje białkowe siary z pierwszych dojów po porodzie stanowią około 60% jej suchej masy, w tym ponad 80%, to białka serwatkowe (rozpuszczalne) i blisko 20% białka kazeinowe. W białkach siary stwierdzono 19 aminokwasów, przy czym wszystkie są pochodzenia egzogennego. Kompleks substancji białkowych siary tworzą cztery frakcje - alfa s1, alfa s2, beta i kapa, które występują w proporcjach 38 : 11 : 38 : 13% [Fox]. Kazeina Kazeina wraz z fosforanami wapnia tworzy kompleks wielocząsteczkowych micelli (50-250 nm), zawierający dużo aminokwasów egzogennych – 45,89 g/100g białka (walina, leucyna, prolina, lizyna). Jej cechą charakterystyczną jest koagulacja (agregacja cząsteczek) pod wpływem podpuszczki. Kazeina jest nie tylko źródłem wolnych aminokwasów, ale również biologicznie aktywnych białek, które powstają w wyniku jej hydrologicznego rozkładu pod wpływem enzymów trawiennych. W zjawisku tym aktywnie uczestniczą: białka opiatowe uwalniane przez pepsynę w żołądku, białka o aktywności immunostymulacyjnej, obniżające ciśnienie krwi, hamujące agregację płytek krwi; białka pełniące funkcje nośników jonów metali, powstające w wyniku działania proteinaz trzustkowych: trypsyny i chymotrypsyny [Mubois]. Zmiany obserwowane na płytce nazębnej w trakcie przebudowy białkowej wiążą się ze zwiększeniem stężenia fosforanu wapnia oraz buforowaniem kwaśnego odczynu, spowodowanego katabolizmem bakterii. Podawanie chorym płynu zawierającego połączoną z fosforanem wapnia liofilizowaną siarę bydlęcą ograniczało rozwój próchnicy, co udokumentowano w badaniu klinicznym u 63 chorych z objawami suchości w jamie ustnej [Hay]. Wskazuje to na fakt, że kazeina i produkty jej trypsynowej degradacji zapobiegają demineralizacji szkliwa zębów. Białka serwatkowe Białka serwatkowe występują w siarze w postaci koloidu i charakteryzują się dużą zawartością cystyny, cysteiny i lizyny. Wykazują wyższą aktywność biologiczną w porównaniu do kazeiny. Zawierają więcej aminokwasów (52,7 g/100g białka), w tym lizyny, izoleucyny, tryptofanu, waliny i aminokwasów siarkowych [Mubois]. Z kolei b-laktoglobulina obecna w tej grupie białek ma zdolność przyłączania hydrofobowych związków, co umożliwia jej transportowanie witaminy A [Farrel]. Ujawnia też właściwości do wiązania kwasów tłuszczowych o długich łańcuchach [Frapin], a wraz z alkaliczną fosfatazą bierze udział w metabolizmie fosforu w gruczole mlekowym [Mubois]. Jej odmiana - a-laktoglobulina jest metaloproteiną wiążącą wapń i inne jony metali, wykazującą wysoki stopień homologii z lizozymem [Stelvagen]. Immunoglobuliny U ludzi i zwierząt wyróżnia się immunoglobuliny w klasach H, G, M, A, D, E, których obecność stwierdzana jest w wydzielinach (krew, siara, mleko, łzy, itp.). U bydła wykazano obecność trzech klas immunoglobulin [Stelvagen]: IgG (G1 i G2) stanowią 65-90% wszystkich immunoglobulin i uczestniczą w zwalczaniu zakażeń bakteryjnych; IgM to 8-10% białek odpornościowych zawartych w siarze, które są istotnym czynnikiem przeciwzakaźnej humoralnej odporności; IgA stanowią 7-10% potencjału immunoglobulin siary. Siara ponadto zwiera przeciwciała neutralizujące wirusy i opsonizujące bakterie [Stelvagen, Struff]. Porównanie zawartości immunoglobulin (mg/ml) w siarze i mleku ludzkim i krowim - Siara Mleko Klasa immunoglobulin G A M G A M Człowiek 0,3 120 1,2 0,1 1,5 0,01 Bydło 33-75 4,5 3,2-4,9 0,4-1,2 0,2 0,04 Szczególnie wysokie stężenie IgG w siarze bydła może mieć istotne znaczenie praktyczne w kontrolowaniu np. niedoborów odpornościowych lub w nawracających zakażeniach układu oddechowego związanych z niedoborami odpornościowymi. Immunoglobuliny są transportowane do wydzielin ssaków przez wyspecjalizowane receptory. Ponadto w siarze znajdują się liczne komórki, a w tym neutrofile i makrofagi, które uwalniają wiele związków biologicznie czynnych o działaniu przeciwzapalnym, a w tym cytokiny, laktoferynę, defensyny i katelicydyny [Stelvagen]. Ponadto same komórki nabłonka ssaków uczestniczą w tworzeniu cząsteczek naturalnej odpowiedzi immunologicznej (innate immunity), co dodatkowo wzmacnia ich rolę w układzie obronnym organizmu [Stelvagen, Struff]. Zdolność neutralizowania bakteryjnych lipopolisacharydów przez podawanie siary wskazuje nowe możliwości terapii [Struff]. Lizozym Zawartość lizozymu w siarze jest wielokrotnie wyższa niż w mleku i wynosi 1g/l [Stelvagen]. Lizozym ma własności bakteriobójcze i jest obecny w większości płynów ustrojowych. W obecności immunoglobulin jego aktywność ulega zwiększeniu. Jest oporny na działanie proteaz obecnych w układzie pokarmowym i dzięki temu zachowuje swoją aktywność w czasie przechodzenia przez przewód pokarmowy. Laktoferyny Glikoproteiny z grupy transferyn mają zdolność wiązania jonów żelaza i obecne są w neutrofilach, a także w ślinie, łzach, pocie, mleku i w siarze. Zawartość laktoferyn w mleku jest zróżnicowana gatunkowo, przy czym w największym stężeniu stwierdzana jest w mleku ludzkim (1-2 mg/ml). W siarze ssaków te stężenia są od 10 do 100 razy wyższe [Stelvagen]. Działanie przeciwzapalne laktoferyn znane jest od dawna i sprowadza się do: wpływu immunostymulującego, działania przeciwbakteryjnego, działania przeciwnowotworowego, regulacji absorbcji żelaza w jelitach. Wpływ na układ immunologiczny laktoferyny siarowej został udokumentowany w wielu obserwacjach doświadczalnych i klinicznych. o Stymulujący wpływ laktoferyny na dojrzewanie limfocytów i inicjację odpowiedzi immunologicznej został udokumentowany w badaniach doświadczalnych. Wykazano, że laktoferyna działa bezpośrednio na prekursorowe komórki T grasicy powodując nabycie przez nie fenotypu komórek pomocniczych (Th) [Zimecki]. o Promowanie dojrzewania limfocytów B izolowanych ze śledzion nowo narodzonych myszy obserwowano po stosowaniu laktoferyny, co wyrażało się zwiększeniem liczby receptorów powierzchniowych dla IgD oraz receptorów dla dopełniacza [Zimecki]. o Umożliwienie limfocytom B noworodków mysich o prawidłowym statusie immunologicznym oraz dorosłych myszy z niedoborem immunologicznie dojrzałych limfocytów B zdolności do prezentacji antygenów liniom komórek Th stwierdzano w badaniach doświadczalnych [Zimecki]. o Właściwości adiuwantowe laktoferyny wyrażały się indukcją nadwrażliwości typu późnego u myszy [Zimecki,Kruzel]. Ponadto laktoferyna siarowa podana doustnie znacznie stymuluje zarówno miejscową (w jelicie), jak i systemową, nieswoistą odpowiedź immunologiczną [Struff]. o Znamiennie pobudzanie do proliferacji limfocytów wytwarzających przeciwciała stwierdzono pod wpływem lektoferyny w badaniach na śledzionach myszy poddawanych immunosupresji. Ponadto zaobserwowano, że podanie laktoferyny chroniło przed zmniejszeniem liczby leukocytów i limfocytów w węzłach chłonnych w przebiegu chemioterapii doświadczalnej [Trumpler]. o Laktoferyna okazała się również efektywna w redukowaniu zmian histologicznych w wątrobie i regulacji wytwarzania cytokin u szczurów z indukowaną żółtaczką mechaniczną [Zimecki]. Mechanizm działania przeciwzapalnego laktoferyny jest związany z faktem, że wysycane żelazem tracą one aktywność bakteriostatyczną i z tego powodu apolaktoferyny (niewysycone żelazem) wchodzą w interakcje z zewnętrznymi częściami ścian bakterii Gram-ujemnych powodując uwalnianie z nich liposacharydów [Ellison]. Oddziaływanie laktoferyn ze ścianami komórkowymi mikroorganizmów tłumaczy się także tym, że ich dodatni potencjał elektrostatyczny sprzyja łączeniu się z ujemnie naładowanymi liposacharydami lub innymi białkami obecnymi w ścianach komórkowych mikroorganizmów [de Lillo]. Zdolność laktoferyn siarowych do wiązania żelaza ma także ochronne znaczenie podczas uszkodzenia tkanek, gdy żelazo uwolnione z mioglobiny i hemoglobiny może indukować powstawanie toksycznych reaktywnych form tlenu. Podobne znaczenie może mieć laktoferyna podczas stanów zapalnych, gdy z udziałem żelaza powstają duże ilości wolnych rodników [de Lillo]. o Wykazano, że laktoferycyny (pochodne laktoferyny wołowej) łatwo wchodzą w reakcję z liposacharydami w ścianach E. coli lub z kwasem tejchoikowym występującym w ścianach Staphylococcus aureus [Vorland]. o Wiązanie lektoferyn i laktoferycyn ze składnikami ścian komórek bakteryjnych prowadzi hamowania ich rozwoju. Z badań de Lillo i wsp.[de Lillo] wynika, że wołowa apolaktoferyna w stężeniu 20 mikroM już po 90 min. redukuje w środowisku liczbę Micrococcus luteus o 99%. o Bezpośrednie działanie przeciwbakteryjne wykazano też dla enzymatycznych hydrolizatów bydlęcej laktoferyny, zwłaszcza powstałych w wyniku jej inkubacji z pepsyną. Działanie to było ośmiokrotnie silniejsze niż wywoływane przez nietrawioną laktoferynę [Tomita]. o Zapobieganie wiązaniu się bakterii do komórek docelowych, a tym samym utrudnianie zasiedlania komórek gospodarza zostało udokumentowane w badaniach z bydlęcą laktoferyną siarową, która hamowała kolonizację enteropatogennej E.coli na ludzkich komórkach nabłonka oraz na nabłonku jelitowym myszy [Kawasaki]. o Wykazano ponadto hamowanie przez bydlęcą laktoferyną siarową adhezji enteropatogennych E.coli do enterocytów i komórek linii Hela [de Adraujo]. o Laktoferyna znacznie przyspieszała proces usuwania E.coli z krwi obwodowej, a także efektywność zabijania bakterii w układzie siateczkowo-śródbłonkowym wątroby, płuc, śledziony i nerki [Zagulski]. o Wykazano synergistyczne działanie laktoferyny z lizozymem w niszczeniu ścian bakteryjnych. Laktoferyna i lizozym osobno wykazywały działanie bakteriostatyczne w stosunku do Vibrio cholerae i E. coli, podczas gdy razem były bakteriobójcze. Transmisyjna mikroskopia elektronowa ujawniła, że bakterie eksponowane na laktoferynę i lizozym pęczniały i wykazywały rozrzedzenie struktury, co sugerowało ich zabijanie przez uszkodzenie osmotyczne [Ellison – Giehl]. Skuteczność przeciwzapalna laktoferyny w zwalczaniu zakażeń została potwierdzona w obserwacjach wieloośrodkowych. W modelu doświadczalnym indukowanego chemicznie zapalenia jelita grubego u szczurów laktoferyna łagodziła objawy stanu zapalnego [Togawa]. o Działanie przeciwzapalne przebiegało równolegle ze zmniejszeniem stężenia cytokin prozapalnych (TNF–a i IL-1) oraz stymulacją wytwarzania cytokin przeciwzapalnych (IL-4 i IL-10) w tkankach jelita [Togawa]. W innym badaniu podanie laktoferyny zmniejszyło śmiertelność zwierząt z 83 do 17%, a badanie histopatologiczne ujawniło korzystne działanie laktoferyny umożliwiające zachowanie całości struktury nabłonka jelita [Kruzel]. o Działanie przeciwgrzybicze laktoferyny wykazano w badaniach doświadczalnych w zakażeniach grzybiczych u zwierząt i ludzi. U świnek morskich zakażonych Trichophyton mentagrophytes podawanie doustne laktoferyny skutecznie przyspieszało gojenie się zmian skórnych [Wakabayashi]. Stwierdzono ponadto zahamowanie drożdżycy jamy ustnej u myszy z upośledzoną odpornością [Takakura]. Efekt tego działania zależny był od stosowanej dawki, a laktoferyna siarowa stosowana równolegle z aerozolowymi preparatami przeciwgrzybiczymi umożliwiła znamienne obniżenie dawki terapeutycznej leków. Skuteczność takiego postępowania została potwierdzona także w stosunku do grzybów opornych na działanie leków [Lupeti]. o Hamowanie namnażania pasożytniczych pierwotniaków pod wpływem laktoferyny siarowej wykazano w zakażeniach Toxoplasma gondi u myszy doświadczalnych [Isamida]. Mechanizm tego zjawiska nie został przekonywująco wyjaśniony, ale sugeruje się, że apolaktoferyna może wiązać żelazo, a utworzony kompleks ma zdolność generowania wolnych rodników, które mogą powodować uszkodzenie błon komórkowych pasożytów. o Synergizm laktoferyny siarowej z niektórymi lekami stosowanymi w zwalczaniu zakażeń pasożytniczych został ujawniony w odniesieniu do łączonego podawania laktoferyny i klarytromycyny, co hamowało wzrost Pneumocystis carinii w znacznie większym stopniu niż przy stosowaniu tylko antybiotyku [Isamida]. o Właściwości przeciwnowotworowe lektoferyny wykazano w badaniach na komórkach linii nowotworowych: włókniakomięsaka MethA, czerniaka B16F10 i raka okrężnicy C26 [Eliasen]. W mikroskopie skaningowym wykazano, że cytoksyczne laktoferyny powodowały uszkodzeniem błony komórkowej i lizę komórek, co prowadziło do rozległej krwotocznej martwicy i ograniczenia wielkości guzów. Obserwowano ponadto pod wpływem lektoferyny hamowanie angiogenezy w obrębie guzów oraz sekwestrację żelaza u myszy z czerniakiem lub chłoniakiem, co wynika z bezpośredniego wpływu hamującego laktoferyny na proliferację śródbłonka oraz wpływu pośredniego przez stymulację uwalniania IL-18 i IFN-e przez komórki nabłonka śluzówki przewodu pokarmowego [Yoo]. o Hamowanie tworzenia przerzutów do płuc pod wpływem podawania laktoferyny stwierdzono w badaniach u myszy z rakiem jelita grubego 26 (Co26Lu) [Iigo]. W innym badaniu wykazano zwiększoną aktywność komórek NK po podaniu laktoferyny u myszy z czerniakiem, u których obserwowano rzadsze tworzenie przerzutów do płuc [Bezault]. W badaniach klinicznych potwierdzono korzystny wpływ laktoferyny na obraz chorób zapalnych. o Podanie Colostrum bovine powoduje modulowaniewytwarzania cytokin przez ludzkie komórki jednojądrowe stymulowane fytohemaglytyniną i lipopolisacharydem bakteryjnym [Shing]. Wskazuje to na możliwość zastosowania preparatów zawierających składowe siary do kontrolowania procesu zapalnego. o Podanie laktoferyny łagodziło przebieg infekcji u pacjentów z neutropenią spowodowaną chemioterapią w leczeniu ostrej białaczki szpikowej [Trumpler]. o Działanie przeciwzapalne laktoferyny wykazano w endotoksemii i wstrząsie septycznym [Nielsen, Struf]. o Podawanie laktoferyny siarowej zwiększa skuteczność antybiotykoterapii. Łączne stosowanie powodowało zmniejszenie o połowę stężenie terapeutyczne wankomycyny w czasie zakażenia Staphylococcus epidermidis [Leitch]. W połączeniu z penicyliną powodowała 2-4-krotne podwyższenie aktywności hamującej antybiotyku w stosunku do Staphylococcus aureus [Diara]. Skojarzona z cefalosporyną znamiennie wydłużała przeżycie myszy zakażonych Klebsiella pneumoniae, obniżając efektywną dawkę antybiotyku [Miyazaki]. o Aktywność przeciwwirusowa laktoferyny siarowej wykazano w stosunku do wirusów opryszczki (Herpes), cytomegalowirusów (CMV), ludzkiego wirusa niedoboru odpornościowego (HIV), wirusów zapalenia wątroby typu C oraz B, syncytialnego wirusa oddechowego (RSV), hantawirusa, rotawirusa, poliowirusa, adenowirusa i enterowirusa [Berkhout]. Mechanizm tego działania nie został dotąd ostatecznie wyjaśniony, ale podkreśla się hamujący wpływ laktoferyny głównie na początkowe etapy zakażenia wirusowego - adsorpcję i wnikanie wirusa do komórek. Wynika to z zachodzącej interakcji laktoferyny zarówno z wirusami, jak i z ich receptorami na powierzchni komórek docelowych [Ikeda,Nozaki]. Zdolność laktoferyny do swoistego wiązania się zarówno do wielu wirusów jak i do komórkowych receptorów wirusowych stwarza ponadto nową, ciekawą możliwość wykorzystania laktoferyny bydlęcej jako selektywnego nośnika leków przeciwwirusowych [Andersen]. o Synergizm działania laktoferyny z niektórymi lekami przeciwwirusowymi ma duże znaczenie kliniczne, ponieważ pozwala obniżyć dawki używanych leków przeciwwirusowych, odznaczających się często dużą toksycznością dla organizmu. Działanie synergistyczne zaobserwowano, gdy laktoferynę siarową podano razem z acyklowirem w infekcji Herpes simplex-1. Pozwoliło to na 2-7–krotne obniżenie efektywnej dawki leku [Andersen]. Polipepdyd bogaty w prolinę Polipepdyd bogaty w prolinę (PRP – proline-rich peptide) dzięki grupy reszt prolinowych wykazuje dużą oporność na degradację proteolityczną [Zimecki]. o Ma zdolności stymulowania odpowiedzi humoralnej i nasila przepuszczalność naczyń krwionośnych [Wieczorek]. o Wykazano zwiększone napływanie supresorowych limfocytów T pod wpływem działania PRP i powodowanie działania immunosupresyjnego, co wymaga dalszych badań i ocen [Zimecki]. o PRP promuje dojrzewanie tymocytów i indukuje proliferecję komórek w węzłach chłonnych [Starościk]. o PRP indukuje wydzielanie cytokin, a w tym interferonu (IFN), czynnika martwicy guza (TNF-a), IL-6 i IL-10 [Zabłocka]. Laktoperoksydaza Laktoperoksydaza wykazuje działanie bakteriostatyczne i bakteriobójcze. Wspólnie z innymi składnikami zawartymi w siarze, a w tym z properdyną, konglutyniną, ubikwityną i składowymi układu dopełniacza, jako inhibitor laktoperoksydaza bierze aktywny udział w procesie obronnym przed infekcją [Struff]. INNE SKŁADNIKI SIARY Wykazano, że w siarze zawarte są witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E i K) oraz rozpuszczalne w wodzie (B1, B2, B6, B12, PP, C i H) [Stelvagen]. Stężenia poszczególnych witamin zestawiono porównawczo do mleka krowiego w poniższej tabeli. Porównanie zawartości witamin (mg/ml) w siarze i mleku krowim Witamina Siara Mleko A (j.m./l) 10 000 1 000 D (j.m./l) 10 5 E (mg/l) 10 000 1 000 B1 (mg/l) 800 450 B2 (mg/l) 6 000 1 500 B12 (mg/l) 6 3 C 4 2 kwas foliowy (mg/l) 8 2 Zawartość elementów mineralnych – wapnia, fosforu, chloru, cynku, manganu, żelaza, miedzi i kobaltu – w siarze jest 2-3-krotnie większa niż w mleku krowim. Wykazano także obecność w niej hormonów, enzymów i czynników wzrostu, w tym znaczne stężenie insuliny [Stelvagen]. Powyższe dane wskazują, na szerokie możliwości wykorzystania preparatów, w skład których wchodzi siara, w wielu procesach regulacyjnych organizmu. OBSERWACJE KLINICZNE Dostępne badania kliniczne i oceny skuteczności klinicznej preparatów zawierających Colostrum bovis wskazują na przydatność tej terapii uzupełniającej w zapobieganiu zakażeniom układu oddechowego. W piśmiennictwie spotykane jest wiele opracowań skuteczności suplementacji bez merytorycznego uzasadnienia, a także wiele opisów chorych z różnymi patologiami, budzących zastrzeżenia co do obiektywności i rzetelności. Duże stężenie immunoglobulin w siarze wskazuje na główne jej zastosowanie kliniczne. Z tego względu stosuje się suplementację preparatami siary u chorych z nawracającymi zakażeniami układu oddechowego, u których stężenia immunoglobulin są niskie lub wykazano istotny niedobór [Stelwagen]. Uaktywnienie mechanizmów naturalnej odporności (innate immunity) zdaniem wielu autorów ma tu zasadnicze znaczenie [Stelvagen, Struff]. Neutralizowanie lipopolisachrydów ścian komórek bakteryjnych (głównie bakterii Gram-ujemnych) powodowało korzystne klinicznie działanie wynikające z hamowania enterogennej toksemii [Struff]. Ostatnio potwierdzono skuteczność podawania preparatów Colostrum bovinum w zakażeniach przewodu pokarmowego [Rawal], a także w leczeniu zespołu hemolityczno-mocznicowego wywoływanego przez szczepy enterohemoragiczne Escherichi coli (EHEC - Enterohaemorrhagic Escherichia coli) na terenie Argentyny u dzieci [Vilte]. Podejmowano próby zastosowania polipepdydu bogatego w prolinę (PRP) pochodzącego z siary w leczeniu chorób autoimmunologicznych. Terapia (preparat Colostrin w tabletkach) u pacjentów z chorobą Alzheimera została pozytywnie oceniona i wykazano, że prowadziła do poprawy funkcji poznawczych i codziennej aktywności chorych [Bilikiewicz, Leszek]. Korzystne wyniki m.in. u chorych na niedokrwistość autohemolityczną tłumaczono supresyjnym działaniem podawanych preparatów siary, w tym głównie PRP, na limfocyty T [Zimecki 2008]. PODSUMOWANIE Mimo licznych publikacji dotyczących związków i substancji zawartych w siarze, mechanizm działania poszczególnych jej składowych został poznany ale jedynie częściowo. Z kolei oceny skuteczności klinicznej pochodzą z różnych ośrodków świata i dotykają problemu jedynie powierzchownie. W tej sytuacji należy przyjąć, że preparaty zawierające siarę mają zdolność korzystnego oddziaływania na układ odpornościowy człowieka, głównie na jego odporność naturalną. Dostępne oceny kliniczne potwierdzają to działanie, w tym na zakażenia układu oddechowego i pokarmowego, a także na choroby autoimmunologiczne. W świetle powyższych danych wydaje się konieczne przeprowadzenie badań wieloośrodkowych, uwzględniających podstawowe mechanizmy odpowiedzi immunologicznej, u chorych z nawracającymi zakażeniami układu oddechowego, a nastepnie w grupach z niedoborami immunologicznymi i zaburzeniami typu autoimmunologicznego.