К вопросу о природе лактоферрина

Аннотация: в статье рассмотрены способы получения полифункционального белка лактоферрина из козьего и коровьего молока, альтернативные существующим в настоящее время. Рассмотрен лактогель, обладающий антигрибковым и антибактериальным свойствами, который можно использовать в качестве субстанции для создания медицинских, ветеринарных, косметических препаратов, БАДов, продуктов детского питания.

Автор считает необходимым уведомить, что всё нижеизложенное является только научной гипотезой, которая получила пока только косвенное экспериментальное подтверждение.

Со времени открытия лактоферрина в середине 30-х годов прошлого столетия, этот полифункциональный белок является объектом пристального изучения, не только в плане научных исследований, но и применительно к созданию всё более совершенных технологий его промышленного получения. Это выразилось в неуклонном росте объёмов его производства во всём мире. Даже самые осторожные прогнозы мировых потребностей этого белка составляют 90 тонн в год [1]. По мнению некоторых авторов [2] свыше половины населения США регулярно принимает лактоферриносодержащие препараты. В последние годы заметно возрос экспорт лактоферрина в страны с традиционно низким производством молочных продуктов (Китай, Япония, Южная Корея, Тайвань и другие) [2]. Соответственно стоимость этого продукта достаточно высокой чистоты, как правило, чрезвычайно высока и достигает десятков тысяч долларов за грамм [3].

В Беларуси, также начата работа по организации промышленного производства рекомбинантного человеческого лактоферрина из молока трансгенных коз. С этой целью белорусской и российской стороной были последовательно разработаны и реализованы программы «БелРосТрансген 1» и «БелРосТрансген 2» [4]. Одним из результатов этой работы стало выведение породы трансгенных коз и создание в РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по животноводству» экспериментальной фермы по содержанию этих животных, молоко которых и должно стать сырьём для получения человеческого лактоферрина.

Все технологии выделения лактоферрина предполагают, что исходные природные или трансгенные продукты, которые используются для его получения, имеют в своём составе белок лактоферрина в готовой форме и определённом (как правило, весьма ограниченном) количестве. Например, считается, что один килограмм коровьего молока может содержать до 2-х грамм лактоферрина.

А что, если это не так? Предположим, что лактоферрин в готовом виде не содержится в различных секреторских жидкостях, таких как молоко, слюна, слёзы, секреты носовых желёз (далее, для упрощения, в качестве исходного продукта будет указываться только коровье молоко). Не содержится в готовом виде, но синтезируется организмом при возникновении опасности бактериального, вирусного, грибкового (перечень можно продолжить) вторжения. Исходным материалом для такого синтеза на молекулярном уровне являются белки, микроэлементы, аминокислоты, содержащиеся в этих секреторских жидкостях, и дополнительно транспортируемые организмом, в те зоны, где они наиболее потребны. Если предположить, что такая гипотеза верна, тогда существующие технологии выделения лактоферрина из природных или трансгенных продуктов, являются только «случайным» и частичным созданием условий, при которых происходит процесс синтезирования лактоферрина. Это является основной причиной ограниченного получения лактоферрина из исходных продуктов, а вовсе не его низкое исходное содержание. При создании определённого внешнего воздействия на секреторские жидкости (например, на молочные продукты), возможно получение существенно большего количества лактоферрина, чем это имеет место при существующих технологиях его получения.

Кроме того, автор считает, что возможно выделяемый лактоферрин, как продукт получаемый in vitro, является не нативным, а денатурированным белком, то есть в исходных продуктах он присутствует в другом виде.

На первый взгляд возникает вопрос: может ли получаемый лактоферрин, являясь денатурированным белком, обладать биологической активностью, которая присуща лактоферрину, если он синтезируется непосредственно в организме? Как не парадоксально, но именно так. Автором, на основе коровьего молока, получен продукт, который имеет условное название – ЛАКТОГЕЛЬ. В составе лактогеля содержатся (как считает автор) денатурированные белки, однако испытания показали, что продукт обладает антигрибковой и антибактериальной активностью.

Более того, автор считает, что используя различные условия и степень денатурации, можно получить из коровьего молока лактоферрин, отличный по своим свойствам от лактоферрина, который получают из молока при существующих технологиях.

Если предположить, что лактоферрин синтезируется организмом, как ответ на внешнюю или внутреннюю угрозу стабильности, то очевидно его количество будет повышаться, чем больше такая угроза. Таким образом, если удастся смоделировать in vitro такие условия, можно выделить значительно больше лактоферрина, чем это имеет место при нынешних технологиях.

Возможно, что имеет место иная схема процесса. Синтезированный лактоферрин, сохраняет свойства нативного белка благодаря тому, что в процессе моделирования внешнего воздействия присутствуют компоненты небелковой природы. (Такое явление известно, например, денатурация белков происходит при более высоких температурах в присутствии сахарозы [5]).

Оба изложенных подхода возможного механизма синтеза лактоферрина ещё требуют своего изучения.

Рассмотрим некоторые аспекты, которые, по мнению автора, делают возможной высказанную гипотезу о синтезе лактоферрина, как ответной реакции на внешнее воздействие. Наибольшего внимания заслуживают два из них.

Известно, что лактоферрин – полифункциональный белок, он обладает антибактериальными, антивирусными, противогрибковыми, противопаразитическими, антиканцерными, антиоксидантными, противовоспалительными, иммуномодуляционными, регенеративными свойствами [1]. Таким образом, лактоферрин должен обладать очень высокой биологической активностью. Если белок с такими свойствами постоянно присутствует в организме, он неминуемо должен взаимодействовать с окружающими его молекулами других биологических компонентов. При этом он должен утратить свою биологическую активность и перейти в более стабильную форму. Логично предположить, что биологически активный лактоферрин синтезируется организмом непосредственно, когда это для организма требуется. Возможно, что для такого синтеза необходимой составляющей, участвующей в процессе, являются бактерии (вирусы), конкретный характер которых определяет вид образующегося лактоферрина. Этим можно объяснить многообразие видов этого белка, выявленных при его исследовании [6].

Другим важным подтверждением, говорящим в пользу высказанной гипотезы синтеза лактоферрина является тот факт, что получаемый in vitro лактоферрин возможно является не нативным, а денатурированным белком. Существующие технологии его выделения из молока предполагают использование химически активных веществ (например, кислот), что не может не вызвать процесса денатурации. Отсюда, можно сделать вывод, что лактоферрин, если он изначально присутствует в молоке в «готовом виде», должен подвергнуться денатурации при его выделении из этого продукта. Таким образом, если считать, что лактоферрин содержится в молоке в готовой форме, полученный из молока в «чистом» виде лактоферрин всё равно не будет полностью аутентичен лактоферрину, входящему в состав молока. Это противоречие устраняется, если предположить, что и в организме, и в ходе процесса выделения лактоферрина из молока, происходит молекулярный синтез этого белка при создании сходного по характеру внешнего воздействия.

Предложенная гипотеза молекулярного синтеза лактоферрина, могла бы рассматриваться, как число теоретическое предположение, если бы не получение автором лактогеля.

Лактогель – продукт на основе коровьего молока, при получении которого автор попытался добиться синтеза такого количества лактоферрина в его составе, которое существенно превышало бы возможное количество лактоферрина в изначально использованном исходном продукте (молоке).

Лактогель (в концентрированном виде) представляет густую пасту, которая может долго (автор уверенно может говорить о сроке один год) храниться при комнатной температуре в негерметичной упаковке. При этом отмечена только незначительная кристаллизация продукта.

Пока не ясно, является ли входящий в состав лактогеля лактоферрин нативным или денатурированным белком. Если это денатурированный белок, то возможно он существенно отличается от коровьего лактоферрина, получаемого из молока с помощью существующих технологий. Это объясняется существенным различием между существующими технологиями и способом получения лактогеля, который применил автор.

Косвенным подтверждением наличия лактоферрина в лактогеле является его антигрибковая и антибактериальная активность.

Автор пришёл также к выводу, что с точки зрения практической целесообразности (прежде всего это экономические факторы), можно непосредственно использовать лактогель в качестве субстанции для создания медицинских, ветеринарных, косметических препаратов, БАДов, продуктов детского питания. 

Список литературы

1. Новосёлова М. В., Линник А. И. Обзор современных способов получения рекомбинантного лактоферрина человека с использованием эукариотических и  бактериальных клеточных систем // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 4.
2. Андреев Д. А. БАД на основе лактоферрина [Электронный ресурс]. – Режим доступа: transgen.ru/bad.html.
3. Андреев Д. А. Стоимость лактоферрина человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: transgen.ru/cost.html
4. Постановление Совета Министров Союзного государства № 23 «О научно-технической программе Союзного государства «Разработка технологий и организация опытного производства высокоэффективных и биологически безопасных лекарственных средств нового поколения и пищевых продуктов на основе лактоферрина человека, получаемого из молока животных-продуцентов» («БелРосТрансген-2»)» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://naviny.org/2009/06/26/by24986.htm.
5. Денатурация белков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: leksii.com/1-1806.
6. Лактоферрин [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https//ru.wikipedia.org/wkil.

Материал поступил в редакцию 16.12.2016
© Берлин Б. Н., Пыж А. Э., 2016