在自然界中大概存在着9万多种真菌，其中对人类致病的有500多种。当人出现机体抵抗力下降、皮肤破损，长期使用广谱抗生素、接触到真菌等情况时容易被真菌感染。临床医学根据真菌感染人体感染皮肤、毛发和指甲，常引起头癣、手癣、皮癣等，深部真菌主要感染皮下组织、黏膜和内脏，可引起炎症、溃疡、坏死等。因此发现具有有效抗真菌活性的物质非常重要，已有研究报道显示，乳铁蛋白具备多种抗真菌功能，包括对酵母和霉菌等真菌具有广谱抑制活性，还能与其他抗真菌药物协同治疗真菌感染引起的病症。
 

可以说乳铁蛋白是人及动物体内天然存在的抗真菌卫士！

 

 

上篇详细介绍了乳铁蛋白的抗细菌机制（点击这里回顾：乳铁蛋白抗菌机制），本期就来重点盘点一下乳铁蛋白抗真菌的功能。

 

乳铁蛋白有两种形式：富含铁形式的holo-lactoferrin和不含铁形式的apo-lactoferrin，holo-lactoferrin除在三级结构上与apo-lactoferrin不同外，比apo-lactoferrin更耐蛋白水解^[1]。除了结合Fe³⁺，乳铁蛋白还可以结合一系列其他化合物，如：脂多糖、肝素、DNA和金属离子，包括Cu2+、Zn2+和Mn2+ 等^[2]。乳铁蛋白对包括酵母和霉菌在内的一系列人类和植物真菌病原体具有良好的抑制活性(表1)

 

表1：乳铁蛋白对部分真菌的抑菌能力

 

乳铁蛋白发挥抗真菌活性的作用机制可以概括如下:

 

机制一：螯合铁的能力

早期研究认为乳铁蛋白对念珠菌属的抗真菌作用是因为其具有螯合铁的能力^[8]，Lai等人研究发现通过额外添加铁可以恢复乳铁蛋白对念珠菌和隐球菌的生长抑制作用^[6][9]。另外有研究发现apo-lactoferrin对Fe³⁺的结合能有效抑制烟曲霉感染宿主^[10]。这表明螯合铁的能力可以在体内乳铁蛋白的抗真菌功能中发挥作用。

 

机制二：Lf与真菌细胞表面的直接相互作用，导致细胞膜损伤和渗漏。

有研究表明，乳铁蛋白的主要抗真菌机制是通过乳铁蛋白与真菌细胞表面的直接相互作用，导致细胞膜损伤和渗漏。Nikawa等研究表明，乳铁蛋白改变了白色念珠菌、克柔念珠菌和新生隐球菌的细胞表面通透性，导致细胞死亡^[11-13]。用乳铁蛋白处理念珠菌后，通过扫描电子显微镜观察到念珠菌细胞表面本身的改变，这些改变包括蛋白发生渗漏、形成表面空泡、肿胀和细胞塌陷^{[11] [12] [14] [15]}。

 

机制三：乳铁蛋白诱导真菌细胞凋亡

白念珠菌经乳铁蛋白处理后，检测到细胞内钾离子释放、细胞质酸化、膜电位发生变化、细胞内ROS积累和染色质浓缩，这表明乳铁蛋白诱导了白念珠菌的凋亡^[16]。乳铁蛋白通过线粒体和caspase依赖的方式诱导酿酒酵母细胞死亡，其特征是caspase被激活、ROS积累和细胞色素c释放^[17]。

 

机制四：乳铁蛋白与其他抗真菌药物的协同作用

近年来，乳铁蛋白与其他抗真菌药物联合应用的研究日益增多。当与氟康唑联合使用时，乳铁蛋白可显著增强氟康唑对几种念珠菌的抑制活性，甚至可降低氟康唑对耐药菌株的最低抑菌浓度(MIC)^{[3] [5] [18]}。乳铁蛋白与其他几种唑类药物，包括伊曲康唑、克霉唑和酮康唑，以及5-氟胞嘧啶对白念珠菌的抑制均具有协同作用^[12]。

 

 

鉴于乳铁蛋白能通过多种机制来抑制甚至是杀死真菌，因此乳铁蛋白在抗真菌方面的应用有以下几种可能：
 

①与现有抗真菌药物联合制成新型抗真菌剂：

随着广谱抗生素、糖皮质激素等药物的广泛应用甚至于滥用，抗真菌耐药和耐药真菌感染成为一种新出现的威胁。2023年3月，美国疾病控制与预防中心（CDC）曾表示，一种致命真菌（耐药耳念珠菌）在美国以“惊人的速度”传播，已遍布美国一半以上的州，并构成紧迫的公共卫生威胁。在真菌病原体中，多重耐药真菌的出现导致可选用的抗生素减少，治疗起来难度也更大，可将乳铁蛋白与现有的抗真菌药物如氟康唑、曲康唑等联合制成新型抗真菌药物，加强对耐药真菌的抑制作用；
 

②念珠菌性阴道炎的防治：

念珠菌是引起女性阴道炎的常见病原体，可将乳铁蛋白制成更安全更温和的女性私处护理凝胶用于念珠菌性阴道炎的防治；
 

③抗真菌功能洗护用品：

马拉色菌是寄居在人体表面的真菌，常存在于人体油脂分泌量大、皮脂腺聚集的部位，当皮肤表面菌群失衡，马拉色菌增殖过多，可能会引起毛囊炎、脂溢性皮炎、头皮屑甚至是脱发等症状，可将乳铁蛋白添加进洗护用品中，专门缓解或解决马拉色菌增殖引起的一系列皮肤问题。

 

乳铁蛋白多从人奶或牛奶中提取纯化而来，也可以从其他几种哺乳动物的奶和初乳中获得，由于提取工艺复杂，分离提取效率低，市场上乳铁蛋白的价格居高不下，利用基因工程技术生产乳铁蛋白已成为生产乳铁蛋白并避免其副作用的研究热点和发展趋势。

越来越多的企业和研究机构通过研究微生物表达系统、植物表达系统或动物表达系统来生产重组乳铁蛋白，其中武汉禾元生物科技股份有限公司利用自主研发的的专利技术平台—— 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）开发出了植物源重组人乳铁蛋白，与天然人乳铁蛋白结构一致，具有良好的生物活性。目前禾元生物已经实现了植物源重组人乳铁蛋白的规模化生产，不受乳源来源供给的限制，从根源上避免了来自于人源或动物源病毒及支原体污染的风险。与天然提取的乳铁蛋白相比，具有更高的纯度，更好的批次稳定性。

 

 

 

 

参考文献

[1]Structure of human apolactoferrin at 2.0 A resolution. Refinement and analysis of ligand-induced conformational change. 1998

[2]Structure and reactivity of transferrins. 1994.

[3]Synergistic fungistatic effects of lactoferrin in combination with antifungal drugs against clinical Candida isolates. Antimicrob. 1999

[4]Invitro susceptibility of Candida species to lactoferrin. 1998

[5]Inhibition of hyphal growth of azole-resistant strains of Candida albicans by triazole antifungal agents in the presence of lactoferrin-related compounds.Antimicrob. 1998

[6]Synergy and antagonism between iron chelators and antifungal drugs in Cryptococcus. 2016

[7]Fungistatic activity of iron-free bovin lactoferrin against several fungal plant pathogens and antagonists.2008

[8]Inhibition of growth of Candida albicans by iron-unsaturated lactoferrin: relation to host-defence mechanisms in chronic mucocutaneous candidiasis. 1971.

[9]Effect of lactoferrin and iron on the growth of human pathogenic Candida species. 2009 

[10]Human polymorphonuclear leukocytes inhibit Aspergillus fumigatus conidial growth by lactoferrin-mediated iron depletion. 2007

[11]The fungicidal effect of human lactoferrin on Candida albicans and Candida krusei. Arch. 1993.

[12]Cooperative anti-Candida effects of lactoferrin or its peptides in combination with azole antifungal agents.1996

[13]Fungicidal activity of human lactoferrin-derived peptides based on the antimicrobial alphabeta region.2011

[14]In vitro susceptibility of Candida species to lactoferrin. 1998. 

[15] Ultrastructural effects of antimicrobial peptides from bovine lactoferrin on the membranes of Candida albicans and Escherichia coli. 2005

[16]Modulation of in vitro fungicidal activity of human lactoferrin against Candida albicans by extracellular cation concentration and target cell metabolic activity. 2004

[17]Human lactoferrin triggers a mitochondrial- and caspase-dependent regulated cell death in Saccharomyces cerevisiae. 2016

[18]Activated lactoferrin and fluconazole synergism against Candida albcians and Candida glabrata vaginal isolates. 2004