Desde que fue descubierta en el 1939 en la leche de vaca, la lactoferrina ha ido despertando un creciente interés por las múltiples propiedades que se le atribuyen. Al principio se pensaba que su única función era la de transportar metales pesados en el organismo. Sin embargo, estudios sucesivos han evidenciado que forma parte del Sistema inmune innato y ejerce una acción antibacteriana, antiviral, antimicótica y antiinflamatoria.
Cuando hablamos de lactoferrina estamos haciendo referencia a una glicoproteína multifuncional que pertenece a la familia de las transferrinas, es decir, un grupo de moléculas cuya función principal es la de transportar metales. Pariente de la lactoferrina es la transferrina sérica que transporta hierro en el torrente sanguíneo. El origen de la familia de la transferrinas se sitúa hace unos 500 millones de años, cuando hicieron probablemente su primera aparición en la escala evolutiva.
Desde el punto de vista de la estructura molecular, todas las transferrinas están compuestas de una única cadena polipeptídica de 680-700 aminoácidos, con un peso molecular de aproximadamente 80 kDa, y se halla dividida en dos lóbulos claramente definidos (lóbulos N y C) conectados con una región bisagra (Fig. 1).
En la lactoferrina, cada lóbulo es capaz de unir un átomo de hierro ferrico (Fe3+), aunque también pueden unirse a iones de Cobre (Cu), Zinc (Zn), Magnesio (Mg) y Galio (Ga). Si ambos lóbulos están ocupados hablamos de Hololactoferrina, mientras que si están libres de apolactoferrina.
El ser humano produce de forma natural lactoferrina, por eso se considera una proteína endógena, sintetizada por:
– epitelio glandular de la mucosa bronquial, las glándulas salivales, mamarias, lagrimales, etc.
– túbulos renales .
– neutrófilos de la sangre.
– células microglías del sistema nervioso central.
Eso explica la amplia distribución de la lactoferrina en los fluidos corporales tales como la saliva, las lágrimas, secreciones nasales y bronquiales, plasma, bilis, semen, moco cervical, líquido amniótico y calostro de la leche materna que es donde se localiza en su mayor concentración (7 g/L en calostro humano). Además, el 95% de la lactoferrina presente en el calostro de la leche materna se encuentra en forma de apolactoferrina, siendo por tanto más ávida de hierro.
Como rasgo diferencial y destacado, la lactoferrina es la única molécula de la familia de la transferrinas capaz de retener hierro en un rango de pH muy variable. Eso implica que puede seguir funcionando perfectamente en órganos y tejidos afectados por un proceso infeccioso y/o inflamatorio donde el pH fisiológico se ve alterado.
Los niveles de lactoferrina no son constantes en los fluidos corporales, sino que pueden variar según el caso. Sabemos que la lactoferrina es producida y almacenada en los neutrófilos de la sangre y en las células microglías del sistema nervioso central, cuyo papel es el de vigilar su entorno. Cuando se activa una alarma de “peligro” reaccionan y se acercan al lugar afectado, donde podrán encontrarse con una región inflamada a causa de un agente patógeno que será atacado por fagocitosis liberando a su alrededor los gránulos de lactoferrina (Fig. 2).
Otra situación en la que podemos encontrarnos con una cantidad elevada de lactoferrina es en el tejido del sistema nervioso central de un enfermo con Síndrome de Parkinson. Pues, se ha observado que los niveles de lactoferrina aumentan, junto a ciertas enzimas antioxidantes, en caso de patologías neurodegenerativas para proteger las células de los daños oxidativos. Esta evidencia sugiere que la lactoferrina podría estar profundamente implicada en los mecanismos de protección y defensa existentes en el cerebro. A pesar de que no todos los mecanismos que regulan estos cambios estén completamente dilucidados, vamos a analizar los principales efectos de la lactoferrina de nuestro interés.
ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA: la difusión estratégica de la lactoferrina en lasprincipales mucosas del cuerpo humano, hace que dispongamos de una primera línea dedefensa para combatir distintas clases de patógenos tales como BACTERIAS (Grampositivas y negativas), HONGOS y VIRUS. Esta actividad antimicrobiana se desarrollagracias a distintos mecanismos que, por un lado limitan el crecimiento y laproliferación del patógeno y por el otro determinan su muerte celular.
Distinguimos entre:
1A. Actividad antibacteriana→ efecto bacteriostático
Depende del estado de saturación de la lactoferrina por el hierro.
Sabemos que este mineral es esencial para el desarrollo y la proliferación de los microorganismos patógenos y, al reducir sudisponibilidad en el organismo hospedador estaremos limitando la capacidad de colonizarlo. De hecho, durante una infección bacteriana a nivel sistémico, la concentración de lactoferrina circulante sube rápidamente, así como disminuye la cantidad de hierro disponible en la sangre.
Por tanto, el empleo de apolactoferrina, una molécula más ávida de hierro, está justificado por su capacidad de secuestrar este metal en los lugares de infección, limitando el crecimiento del patógeno.
Sin embargo, el efecto bacteriostático de la lactoferrina es una acción temporal que la naturaleza ha complementado con otras estrategias.
1B. Actividad antibacteriana→ efecto bactericida
Algunos experimentos han demostrado que, cuando una bacteria ya ha sido atacada por la lactoferrina, el aporte extra de hierro no puede revertir el proceso degenerativo del microorganismo. Eso significa que los mecanismos que determinan el efecto bactericida de la lactoferrina son totalmente diferentes de los anteriormente citados, porque no dependen de la disponibilidad de hierro en el medio, sino de la interacción directa de su molécula, o parte de ella, con la superficie bacteriana. En bacterias Gram negativas (Escherichia coli, Vibrio cholerae) se ha detectado que la interacción de la lactoferrina con la pared celular es seguida por la liberación de lipopolisacáridos (LPS), el aumento de la permeabilidad de la membrana y la liberación del contenido celular que implica su muerte. Vamos a desglosar un poco más en detalle como ocurre todo esto.
Se ha evidenciado que la lactoferrina puede interactuar con una porción característica que compone la superficie externa de las bacterias, llamada LPS. El LPS es un complejo de lipopolisacáridos responsable de la capacidad patogénica del microorganismo, porque les permite adherirse a la célula del huésped y desencadenar el proceso infeccioso. Una vez que el LPS es expulsado por acción de la lactoferrina, ese “hueco” tiene que ser ocupado por algunos fosfolípidos de la membrana internade la bacteria, dando lugar a una situación de inestabilidad. Hay que recordar que la membrana citoplasmática es una estructura dinámica, es decir, que los elementos (proteínas, fosfolípidos, colesterol, etc.) que la constituyen se pueden desplazar en ella como un “mosaico fluido”. Ahora la bacteria está en un momento de máxima vulnerabilidad porque la acción de otras proteínas de defensa que nuestro organismo dispone, como son las lisozimas, lactoperoxidasas o las inmunoglobulinas (ej: IgA), pueden finalizar el ataque iniciado por la lactoferrina con la cual ejercen un efecto sinérgico.
Es importante destacar que la lactoferrina también funciona sobre cepas de bacterias resistentes a los antibióticos. Algunos microorganismos desarrollan inmunidad frentea los medicamentos, pero no pueden defenderse de las múltiples acciones de la lactoferrina como ocurre en el caso de la Listeria monocytogenes, Klebsellapneumoniae, Streptococcus aureus resistentes a la metacilina.
2- Actividad antimicótica
La supervivencia de los hongos (ej. Candida albicans, Candida krusei) se ve perjudicada a causa de los mismos mecanismos de agresión, porquetambién necesitan hierro para proliferar y, de manera similar, la permeabilidad de sus membranas se ve afectada por la acción de la lactoferrina. Además, existe la posibilidad que la lactoferrina ingerida y asimilada por el tracto digestivo pueda ser transportada a través del torrente sanguíneo a los focos de infección alejados de la mucosa gastrointestinal y alcanzar diferentes regiones del cuerpo.
Por último, añadir que experimentos realizados en laboratorio demuestran un efecto potenciado de los medicamentos antifúngicos convencionales (fluconazol, clomitrazol), cuando se suministran junto a lactoferrina. En concreto se observa una completa inhibición de diversas especies de Candida.
3. Actividad antiviral
Capítulo a parte merecen los virus, porque estos microorganismos son muy distintos de todos los demás, tanto que en biología se consideranc omo “seres al límite de la vida”. Los virus no pueden multiplicarse por sí mismos, necesitan infectar una célula, incluso una bacteria, la cual pone a disposición su maquinaria biológica para que el virus pueda replicarse. De ahí que podemos referirnos a un virus como de un organismo parásito.
La lactoferrina, reconocido factor perteneciente a la primera línea de defensa del organismo, debe ser considerada también como un regulador polivalente que interactúa de forma activa en los procesos infecciosos desencadenados por los virus. Esta glicoproteína inhibe la entrada del virus en la célula hospedera y su propagación através de tres maneras diferentes (Fig. 3):
- se une al virus impidiendo que se adhiera a la célula. Eso se ha demostrado através un experimento in vitro, incubando la lactoferrina con adenovirus durante una hora y luego, se añadió la mezcla a un cultivo celular. El resultado fue una reducción del 95% en la infección vírica.
- bloquea los receptores presentes en la superficie externa de la célula y que sirven al virus para reconocer el punto donde anclarse y posteriormente empezar el proceso infeccioso. Un tipo de receptores o co-receptores son los glucosaminoglicanos como el heparán sulfato (HS) utilizado por el virus de lahepatitis C, herpes simplex, dengue, adenovirus, etc. para atacar a la célula.
- inhibe la replicación viral bloqueando la salida de las proteína ribonucleasas del virus desde el núcleo del huésped.
ACTIVIDAD INMUNOMODULADORA: el papel de la lactoferrina en la respuesta inmune supera el mero aspecto antimicrobiano. La lactoferrina es una proteína multifuncional que además de captar el hierro, ejercer actividad antibacteriana,antimicótica y antiviral, también tiene un efecto inmunomodulador. La presencia de susreceptores específicos en la superficie externa de las células que pertenecen al Sistema inmune, tales como: los macrófagos, neutrófilos y células NK, lo indica claramente. A pesar de los numerosos avances obtenidos en las últimas décadas, muchos aspectos implicados en la acción inmunomoduladora de la lactoferrina están aún por definir. Así que procedemos a enumerar las principales funciones que se le atribuyen entendiendo que esta lista irá creciendo en los próximos años.
La actividad inmunomoduladora de la lactoferrina se determina por su capacidad de:
- Estimular la actividad de los leucocitos polimorfonucleares (PNM). Estos son un tipo de glóbulos blancos que contienen enzimas que se liberan durante las infecciones, las reacciones alérgicas y el asma. Los neutrófilos, los eosinófilos y los basófilos son leucocitos polimorfonucleares también llamados granulocitos.
- Aumentar la acumulación de neutrófilos en los lugares de infección. Los neutrófilos, también llamados micrófagos son el tipo de leucocitos polimorfonucleares más abundantes en la sangre del ser humano. Durante el inicio agudo de la inflamación son unos de los primeros que acuden al lugar afectado y su función principal es la de fagocitar bacterias y hongos.
- Incrementar la capacidad antimicrobiana de los macrófagos. Su principal función es la de fagocitar, es decir, comerse a diferentes microorganismos indeseados o restos celulares en los tejidos de distintos órganos como hígado, pulmones, ganglios linfáticos, etc.
- Estimular o inhibir el proceso de generación, desarrollo y maduración de las células progenitoras de la médula ósea que dan lugar a los glóbulos rojos, monocitos (precursores de los macrófagos) y granulocitos (neutrófilos, eosinófilos, basófilos).
- Aumentar la citotoxicidad de las células Natural Killer (NK) de forma dosis dependiente (Fig. 4). Las células NK son un tipo de leucocitos muy importante en la defensa inmunitaria no específica, porque responden desde el primer momento de la infección. Su función no es la de fagocitar, sino la de atacar y destruir aquellas células infectadas o que puedan ser cancerígenas.
Si pensamos que un neonato carece de un Sistema inmune del todo funcional, con una actividad de las células NK más bien escasa, la leche materna representa la fuente natural más rica de lactoferrina potencialmente capaz de fortalecer las defensas del recién nacido.
- Inducir la maduración de los linfocitos T. Recordamos que los linfocitos T son unas células del Sistema inmune adaptativo que pueden diferenciarse y desempeñar varias funciones como: coordinar la respuesta inmune estimulando la producción de anticuerpos (linfocitos T colaboradores), atacar directamente un microorganismo dañino (linfocitos T destructores) o regular la actividad de los anteriores (linfocitos T reguladores).
- Incrementar los niveles de anticuerpos tanto a nivel plasmático como en los fluidos intestinales. Los experimentos realizados con animales de laboratorio han demostrado que el suministro oral de lactoferrina aumenta los niveles de las inmunoglobulinas de tipo IgA, IgG e IgM (Fig. 5), pero no de las IgE.
ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Y ANTIINFLAMATORIA: la lactoferrina está implicada en la regulación del Sistema inmune innato y adaptativo, dando lugar a un efecto modulador que no solamente ayuda el organismo a defenderse de los patógenos, sino que también lo protege de los efectos nocivos de la inflamación. El papel que juega esta glicoproteína en el balance de la respuesta inmunitaria se debe, almenos en parte, a la capacidad de reducir las histaminas liberadas por los mastocitos y el estrés oxidativo a nivel molecular y, por lo tanto, controlar una respuesta inflamatoria exagerada.
El estrés oxidativo ocurre cuando se producen radicales libres en exceso que provocan un daño celular. En los mejores de los casos el proceso es reversible gracias a ciertas enzimas específicas (superóxido dismutasa o glutation peroxidasa) que se dedican a neutralizarlos, aunque a veces una sobreproducción de radicales libres puede tenerefectos incontrolables hasta inducir la muerte celular. Esta condición puede ser beneficiosa si se trata de una célula infectada o de tipo cancerígeno, pero un elevado nivel de estrés oxidativo también puede ser contraproducente si eso conlleva a la necrosis del tejido. De hecho, una elevada tasa de radicales libres se relaciona con patologías neurodegenerativas tales como el Alzheimer o el Síndrome de Parkinson y ciertas enfermedades de tipo alérgico, como el asma, rinitis o dermatitis atópica. En este contexto, la lactoferrina manifiesta la capacidad de desencadenar mecanismos quizás menos evidentes, pero no menos importantes y beneficiosos para el ser humano, los cuales regulan la producción de radicales libres. Según las condiciones fisiológicas del medio donde se encuentra, la lactoferrina puede actuar como:
- Promotor en la formación de radicales libres en ambiente ácido para la destrucción de microorganismos. Se ha demostrado que la lactoferrina cataliza la producción de radicales hidroxilos en las vacuolas de los neutrófilos cuyo pHes altamente ácido.
- Inhibidor de los radicales libres en ambiente neutro (pH 7.4), disminuyendo el daño oxidativo a los tejidos. La lactoferrina podría ejercer una función protectora de la membrana de los neutrófilos frente a los mecanismos de peroxidación lipídica. Cuando los neutrófilos fagocitan algún microorganismo, se generan restos muy peligrosos para las demás estructuras celulares. Hablamos de los superóxidos (O2) y el peróxido de hidrogeno (H2O2) que cuando reaccionan producen el radical hidroxilo (OH+), un residuo altamente nocivo para la integridad de la membrana celular y de carácter proinflamatorio. En estos casos la presencia de apolactoferrina en los neutrófilos ejerce una función antioxidante que permite neutralizar estos radicales libres gracias a su escasa saturación en hierro. Además de controlar la producción de radicales libres, la lactoferrina juega un papel importante en la regulación de los mediadores proinflamatorios o citocinas. La lactoferrina puede:
- Aumentar o disminuir la secreción de las citocinas TNF-, IL-6 e IL-1. Pruebas realizadas con animales de laboratorio han demostrado que la ingesta de lactoferrina reduce significativamente la inflamación y el shock tóxico relacionado a una infección bacteriana. Así, la toma de lactoferrina pudo salvar hasta el 75% de los animales inyectados con una dosis letal de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina. Estos y otros estudios, tanto in vitro como in vivo, sugieren que el tratamiento profiláctico con lactoferrina puede inhibir sustancias proinflamatorias, como son las citocinas TNF-, IL-6 (Fig. 6) e IL-1 que, en grandes cantidades parecen desencadenar la muerte por shock tóxico. En la realidad, esto se traduce en la capacidad de la lactoferrina de controlar aquellos mediadores implicados en patologías inflamatorias, tales como la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa, ambas localizadas a nivel del sistemadigestivo.
- Incrementar la producción de IL-12, cuya función es la de estimular la presencia de interferón gama (IFN-), aumentar la actividad citotóxica de las células NK y la proliferación de células T del tipo colaboradoras. A pesar de que estas citocinas tengan una función predominante de tipo proinflamatorio, no olvidemos que algunas de ellas pueden influir en la respuesta inmune humoral. Es elcaso de la IL-6 responsable de promover la diferenciación de las de las células B con consiguiente producción de inmunoglobulinas o del IFN- implicado en la síntesis deI gG. Por tanto, la capacidad de regular estas citocinas demuestra que la lactoferrina desempeña una función de unión entre el Sistema inmune innato y adaptativo.
