LACTOFERRINA
Autores:
CARLOS ANDRÉS SOLÍS CARVAJAL.
PAULA ANDREA QUIROZ
UNIVERSIDAD DEL VALLE
CALI – COLOMBIA
2008
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 2
Para consultas o comentarios, ponerse en contacto con:
Carlos Andrés Solís Carvajal.
Paula Andrea Quiroz
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2008 © ReCiTeIA.
Cali – Valle – Colombia
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SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 3
Lactoferrina
Carlos Andrés Solís Carvajal – Paula Andrea Quiroz
Universidad del Valle – Colombia
CONTENIDO
Resumen.......................................................................................................................................... 4 1 Introducción ........................................................................................................................... 4 2 Antecedentes .......................................................................................................................... 5
2.1 Lactoferrina (Proteína lagrimal) ...................................................................................................... 5 3 Revisión histórica. .................................................................................................................. 7 4 Fundamentos teóricos ............................................................................................................. 8
4.1 Lactoferrina ..................................................................................................................................... 8 4.2 Funciones biológicas: ...................................................................................................................... 8 4.3 Función antimicrobiana ................................................................................................................... 9 4.4 Acción microbiana .......................................................................................................................... 9
4.4.1 Sideroforos ........................................................................................................................... 10 4.4.2 Otro sistema ......................................................................................................................... 11
4.5 Función antiviral ........................................................................................................................... 12 4.6 Función antifúngica ....................................................................................................................... 13
5 Aplicaciones ......................................................................................................................... 14 5.1 Estimulante del sistema inmunológico .......................................................................................... 14 5.2 Estimula el crecimiento y la proliferación de la mucosa intestinal. .............................................. 14 5.3 Propiedades farmacodinamicas ..................................................................................................... 15 5.4 Aplicaciones clínicas potenciales de la lactoferrina ...................................................................... 15
6 Producción y uso de lf y sus derivados ................................................................................ 17 6.1 Los efectos protectores de anfitrión de lf y lactoferricina ............................................................. 18 6.2 Usos ............................................................................................................................................... 19
7 Procesos tecnológicos: Obtención de lactoferrina................................................................ 20 7.1 Método 1 ....................................................................................................................................... 20
7.1.1 Resultados y discusiones (filtración de gel en sephacril s – 300) ........................................ 21 7.2 Metodo2: Método de aislamiento de lactoferrina y otras proteínas lácteas ................................... 22 7.3 Método 3 ....................................................................................................................................... 22 7.4 Método 4 ....................................................................................................................................... 23 7.5 Método 5: ultrafiltracion ............................................................................................................... 23 7.6 Método 6: nanofiltracion ............................................................................................................... 23 7.7 Método 7: diafiltracion .................................................................................................................. 25 7.8 Cursograma analítico ..................................................................................................................... 27
8 Conclusiones ........................................................................................................................ 28 9 Bibliografía: ......................................................................................................................... 29 10 Anexos ................................................................................................................................. 29
10.1 Glosario .................................................................................................................................... 29 10.2 Grupos de investigación ........................................................................................................... 30
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Lactoferrina
RESUMEN
La lactoferrina (Lf) es una glicoproteína multifuncional que presenta la capacidad de unir
hierro y pertenece a la familia de las transferrinas. Una de las funciones primordiales de la
Lf es el transporte de metales. También actúa como proteína de defensa no específica. La
Lf se encuentra en diversas secreciones mucosas como la leche, las lágrimas, la saliva y es
abundante en el calostro. También es un componente abundante de los neutrófilos y puede
ser liberada al plasma sanguíneo por la acción de éstos. Las Lf humana y bovina,
despliegan un amplio espectro antimicrobiano, actuando contra bacterias Gram positivas y
Gram negativas y contra algunos virus y hongos. Inicialmente se pensó que esta actividad
antimicrobiana se debía únicamente a su capacidad de secuestrar hierro. En la actualidad, se
sabe que existen diversos mecanismos que contribuyen a la capacidad de esta glicoproteína,
para defender a los mamíferos de las infecciones microbianas. Esta revisión presenta un
panorama del conocimiento actual acerca de dichos mecanismos y de las aplicaciones
clínicas potenciales de la Lf, contra infecciones microbianas.
La Lf después de ser extraída y purificada, puede destinarse a la fabricación de
nutraceuticos y también a la producción de leches maternizadas ya que la leche humana
contiene de 8-10 veces más Lf que la leche vacuna, es decir que al ser una proteína de alto
valor, su adecuado aprovechamiento da origen a productos útiles de gran valor agregado.
Actualmente, la Lf ha sido objeto de numerosas investigaciones dentro de las cuales se ha
descubierto su facilidad para interactuar sinérgicamente con los fármacos aplicado en el
tratamiento de enfermedades tales como: la hepatitis C, el VIH, enfermedades
gastrointestinales, etc.
Palabras claves: Glicosaminoglicanos / Inmunoglobulinas / Interleucina / Nutraceutico /
Prostaglandina / Suero
1 INTRODUCCIÓN
La lactoferrina, es una proteína no hemica, que es extraída de el lactosuero de leche de
bovinos principalmente; esta proteína se viene estudiando a partir del año de 1985; en
donde se demostró en estudios hechos en ratas que la lf suministrada oralmente, disminuía
el efecto cancerigeno en ratas enfermas que fueron sometidas a dicho tratamiento.
Desde su descubrimiento y caracterización, la lactoferrina (Lf) ha sido sujeta a numerosos
estudios sobre su estructura, biosíntesis, distribución tisular, metabolismo y propiedades
biológicas. La Lf es una proteína no hémica de unión a hierro perteneciente a la familia de
las transferrinas, producida por diversas especies de mamíferos. A diferencia de otros
miembros de la familia de las transferinas como la transferina sérica, cuyo papel biológico
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más relevante es el transporte de hierro, la función primaria atribuida a la Lf es colaborar en
mecanismos innatos de protección del hospedero. El papel de la Lf como componente
esencial de la respuesta innata de defensa se ve reflejado por su amplia distribución en
secreciones diseminadas en las superficies mucosas que recubren glándulas exocrinas y
diversos conductos como el tracto respiratorio, intestinal y genitourinario. Dichas
secreciones forman parte de la primera línea de defensa del hospedero que enfrenta el
contacto directo con agentes patógenos que colonizan o invaden las superficies mucosas.
Numerosas evidencias experimentales generadas en su mayor parte en ensayos in vitro
demuestran que la Lf es una molécula multifuncional capaz de exhibir actividad
antimicrobiana sobre un amplio espectro de agentes patógenos entre los que se incluyen:
bacterias, levaduras, hongos, protozoarios y virus. Estudios in vivo, muestran que la Lf
puede actuar como modulador de la inflamación y de la respuesta inmunitaria. Mediante
esta actividad inmunomoduladora, la Lf refuerza la efectividad de su acción
antimicrobiana.
Observando las capacidades fisiológicas de la Lf en la defensa del huésped sumado a las
necesidades farmacéuticas y nutricionales que existen en la actualidad, la Lf es una proteína
con potencial uso en ambos campos por lo que es considerada un nutracéutico y desde hace
varias décadas hasta la fecha, los investigadores han buscado la manera mas conveniente de
obtenerla, de tal forma que ha la fecha la podemos obtener como Lf nativa, aislada
principalmente de leche y calostro de varios mamíferos y Lf recombinante para la cual a
través de los años se han empleado varios modelos de expresión dentro de los que se
encuentran sistemas bacterianos, fúngicos y virales, además se ha logrado la expresión de
esta proteína en organismos superiores como son plantas y mamíferos.
2 ANTECEDENTES
La lf, viene cobrando importancia en las investigaciones tendientes a mejorar los productos
de uso masivo tales como: alimentos, champú para el cabello, cremas para manos entre
otros.
2.1 LACTOFERRINA (PROTEÍNA LAGRIMAL)
La lactoferrina es una proteína que alcanza en lágrima normal valores medios de 1,75 g/l,
constituyendo otro 25% de las proteínas lacrimales normales. Es producida principalmente
por los ácidos de la glándula lagrimal: la lactoferrina se puede determinar por
electroforesis, pero el método más usado en clínica racriológica es el deinmunodifusión
radial, aunque resulte más lento. La primera tipificación de la prueba de
inmunodifusión se hizo por Janssen et al 1982. Los inmunoplatos más usados son los de
Culemborg, Eagle Visión y MacKeen (LactoplateTM JDC, Culemborg, Países Bajos. Eagle
Vision, Memphis, EEUU). Se coloca con pinza un disco de papel de 4 mm de diámetro en
el fórnix inferior, sin anestésico (aunque el valor de lactoferrina es aproximadamente el
mismo con y sin anestesia tópica: 1,58 – 1,55 mg/g.), durante 3-5 minutos. Se retira y se
coloca sobre el Lactoplate de gel de agarosa con anticuerpos anti-lactoferrina lacrimal
humana para inmunodifusión radial, donde se mantiene durante 3 días a temperatura
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doméstica. Al fin de ellos se mide el diámetro de precipitación antígeno-anticuerpo, que se
lleva a una tabla de conversión que determina los g/l de lactoferrina en lágrima. La
concentración de lactoferrina es proporcional al cuadrado del diámetro del anillo de
precipitación. En personas con ojo secos es aproximadamente la mitad que en personas
sanas.
Para Murube y Cortés (1989) los valores normales oscilan alrededor de 1,75 g/l; por debajo
de 1,5 g/l son valores deficitarios que probablemente se corresponden con un ojo seco; por
debajo de 1 g/l hay una evidente descenso patológico; y por debajo de 0,5g/l suelen
corresponderse con un ojo seco grave. Otros autores consideran que son indicativos de ojo
seco los valores inferiores a 1 g/l (van Bijsterveld 1983, Nelson, 1994).
Cortina et al 1996 encontraron que en pacientes de KCS los valores de lactoferrina estaban
bajo 0,9 g/l 90 en el 66% de los pacientes, y sobre ellos en el 44%. Consideran por tanto la
prueba como de escasa sensibilidad. Sin embargo, consideran que los bajos niveles de
lactoferrina en lágrima se asocian estrechamente con las KCS de origen autoinmune.
Un estudio reciente encontró que al agregar la lactoferrina y la lisozima a las soluciones de
rehidratación oral (sales rehidratantes) reducen significativamente la duración de la diarrea
y también reducen la recurrencia de la misma: por lo tanto, resultan siendo una buena
alternativa al uso de las actuales sales de rehidratación oral que no tienen un claro impacto
en reducir la severidad de la diarrea (Nelly Zabaleta Pimentel, investigadora principal del
Instituto de Investigación Nutricional (IIN)).
Entre sus funciones además de su capacidad de unirse fuertemente al hierro y liberarlo
(Kawakami y col. 1988), existen otras no relacionadas con dicha función. Es un potente
activador de las células “natural killer” (Mantel y col. 1994) y juega un rol en la defensa
antitumoral (Horwitz y col.1984) y regula las granulopoiesis y la citotoxicidad anticuerpo-
dependiente (Mantel y col. 1984), la producción de citoquinas (gahr y col. 1991, gentille y
Broxmeyer 1983) y el crecimiento de algunas células in Vitro (De Sousa y col. 1988). Sin
embargo, tiene efectos controversiales en esta proliferación celular ya que se ha visto que
así facilita la proliferación de las líneas celulares de ratones BALB/c 3T3 (Azuma y col.
1989) y de monos Caco-2; no tiene efecto sobre la proliferación linfocitaria (Hurley y col.
1994, Damiens y col. 1998).
Recientemente se ha encontrado que la lactoferrina presente en las heces, ayuda a detectar
enfermedades tales como: la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII), el síndrome de
colon irritable (SCI), el síndrome de fatiga crónica, y la migraña principalmente. Las cuales
son enfermedades muy comunes hoy en día y gracias a la presencia de lactoferrina; los
científicos de Quest diacnostIc, han creado un método llamado tecnología INSURE, el cual
permite la identificación temprana de cáncer colorectal (www.questdiagnostic.com).
Nacional Beef que es una de las industrias del vacuno más importantes de EEUU ha
implementado una nueva tecnología para proteger a los consumidores contra las bacterias
patógenas que pueden estar presentes en la carne, como son E.coli O157:H7, Salmonella y
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Listeria. Esta tecnología, que se ha denominado Activin utiliza la lactoferrina, que es una
proteína que protege a los bebes contra las bacterias, mientras su sistema inmunológico se
desarrolla. La lactoferrina está de forma natural presente en el vacuno.
Una vez que se descubrió como activar la molécula de lactoferrina, los científicos fueron
capaces de imitar las propiedades de luchar contra las bacterias en la superficie de la carne
de vacuno.
Christchurch (Nueva Zelanda), 26 nov (EFE).- Un equipo de investigadores neozelandeses
ha descubierto que la lactoferrina", una proteína de la leche de vaca, posee una serie de
propiedades para regenerar los huesos que podrían ser de fundamental ayuda para combatir
la osteoporosis. Según informan en esta ciudad los medios locales, el equipo de
investigaciones de la Universidad de Auckland, 660 kilómetros al norte de Wellington, ha
comprobado que la lactoferrina" ayuda a desarrollar la densidad ósea y frena la disposición
de los huesos a quebrarse. (http://www.saludcolombia.com/actual/salud76/noveda76.htm)
Investigadores de la Universidad de California publicaron en la revista Nature la obtención
de un arroz genéticamente modificado por métodos de ingeniería genética que codifica una
proteína de la leche humana. Los nutricionistas coinciden en señalar que la lactancia
materna es mejor que la lactancia artificial, a pesar de las mejoras logradas en las llamadas
leches de vaca maternizadas para bebés. Uno de los posibles métodos para hacer que las
leches para bebés sean lo más parecidas posible a las humanas, es la producción de
proteínas exactamente iguales, como sucede en este caso. La proteína en cuestión es
precisamente una de las más importantes en la nutrición del bebé, la lactoferrina, una
enzima responsable de la asimilación del hierro, que previene además de posibles
infecciones. La esterilización de la leche infantil procedente de vacas, inactiva la
lactoferrina vacuna. Sin embargo, la que se obtiene del arroz OGM es estable.
Estudios realizados en animales sugieren asimismo que la lactoferrina puede ayudar a
prevenir o reducir los canceres de colon, vejiga, lengua, esófago y pulmón así como la
formación de metástasis del pulmón. Los mecanismos subyacentes están bajo estudio pero
parecen estar relacionados con la capacidad de la lactoferrina para mejorar el
funcionamiento del sistema inmune.
HILPER ET. AL. Reporto que las inmunoglobulinas de la leche de vaca pueden ser
adicionadas a fórmulas para niños con el fin de concederle propiedades inmunológicas y
comportarse como leche humana
3 REVISIÓN HISTÓRICA.
El estudio de la lactoferrina y de su efecto protector al hospedero inició a principios de
1980, cuando a partir de experimentaciones hechas en ratas infectadas con cáncer, hepatitis
y otras enfermedades; Se encontró que después de administrar oralmente lactoferrina a
estos animales estos a su vez iban presentando una disminución importante en los daños
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celulares y en los efectos colaterales a los cuales se veían sometidos gracias a su
enfermedad.
Fue así como a principios de 1986 cuando se empezó a adicionar lactoferrina en una gran
variedad de productos, incluyendo fórmulas para infantes. Varias funciones biológicas de la
lactoferrina (LF), han sido reportadas durante las dos décadas anteriores. La actividad anti
bacterial de la lactoferrina fue reportada inicialmente y otras propiedades, incluyendo la
regulación en la respuesta del sistema inmune y las funciones celulares fueron detectadas
subsecuentemente.
4 FUNDAMENTOS TEÓRICOS
4.1 LACTOFERRINA
Se la conoce como la proteína roja de la leche. Es una glicoproteína con capacidad de
unirse a dos átomos de hierro férrico (Fe3+
). Es estable a un pH ácido. La lactoferrina se
encuentra en diversos fluidos corporales: lágrimas (1500-2000 mcg/ml), fluido seminal
(500-1000 mcg/ml), moco cervical (500-1000 mcg/ml), secreciones nasales (100 mcg/ml),
saliva (5-10 mcg/ml), orina (1 mcg/ml), sangre normal (0,02-1 mcg/ml), sangre con
inflamación (40-200 mcg/ml) y neutrófilos (2-15 mcg/106 cálulas).
La lactoferrina es uno de los componentes más importantes de las proteínas de la leche
materna, constituyendo alrededor del 10-15% de las mismas. El calostro contiene 2-3 g por
litro y en la leche madura desciende al 1-1,5% (Lonnerdal et al, 1976). La lactoferrina es
una glicoproteína de peso molecular alrededor de 80.000 que es capaz de unirse a dos
átomos de hierro férrico, conjuntamente con los aniones bicarbonato o carbonato. Debido a
esta capacidad de ligante de hierro, se le ha atribuido funciones de mantenimiento del status
de hierro en el periodo neonatal y propiedades inhibitorias del crecimiento bacteriano como
se describe más adelante. Esta proteína posee la capacidad de resistir a la proteolisis,
especialmente en su forma saturada de hierro, por tanto, puede resistir en el intestino del
lactante la acción de las enzimas pancreáticas y pepsina.
La lactoferrina bovina en su estado natural esta solo parcialmente saturada con hierro (15-
20%) la LF con solo una saturación del 5% de hierro (deplecionada) se la denomina
apolactoferrina mientras que cuando está saturada se la refiere como hololactoferrina. En la
leche materna se la encuentra fundamentalmente como apolactoferrina.
4.2 FUNCIONES BIOLÓGICAS:
Mejor que un suplemento de hierro ya que reequilibra su metabolismo. Debido a que
favorece la fijación del hierro presente en la alimentación y aumenta su absorción; su
afinidad por el hierro es 260> a la transferrina sérica y protege las reservas de hierro
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4.3 FUNCIÓN ANTIMICROBIANA
El mecanismo por el cual la lactoferrina ejerce su actividad antimicrobiana in vivo es
complejo y todavía poco entendido. Hay dos mecanismos básicos que están involucrados
en el mecanismo de defensa:
• Capacidad de unión al hierro.
• Reacción con otras moléculas del entorno y las superficies
Puede participar en la regulación de la respuesta inmune en diferentes niveles. En los
individuos sanos actúa como primera barrera en la defensa de la infección. Además de un
efecto antiadherente, puede tener efecto bactericida que depende de su unión a la superficie
bacteriana y se han descrito también agentes antimicóticos. Hay una relación directa entre
la lactoferrina y el lipopolisacarido de las bacterias gramnegativas y los ácidos lipoteicoicos
de las grampositivas. Es importante su efecto anti-agregativo que influiría en la inhibición
de la formación del biofilm, particularmente el desarrollado por Pseudomonas aeruginosa y
Streptococcus mutans.
Es capaz de inhibir la invasión intracelular de patógenos como E.coli, Listeria
monocytogenes, Shigela flexneri. Puede amplificar las señales de apoptosis en las células
infectadas facilitando de esta manera la eliminación de los patógenos permitiendo que estos
queden expuestos a los mecanismos de defensa o eliminación natural.
Sus diferentes actividades se justifican por diferentes propiedades fisicoquímicas: su
naturaleza cationica responsable de la unión a la superficie aniónica de la célula, a la
heparina o al ADN, y su actividad serino-proteasica.
4.4 ACCIÓN MICROBIANA
Bacterias que poseen sideroforos u otros sistemas para la captación del hierro
La limitación de la disponibilidad del hierro es indudablemente un mecanismo de defensa
importante especialmente impidiendo o bloqueando a aquellos microorganismos que lo
requieren para su desarrollo.
Cuando uno considera un ambiente con la presencia de bacterias con sideroforos y la
lactoferrina conjuntamente, podría asumirse que esta última contribuirá a la proliferación
bacteriana y no a su inhibición ya hay bacterias que producen los sideroforos mencionados,
cuya afinidad por el hierro está en el mismo rango o similar en perjuicio del que ostentan la
lactoferrina o la transferrina. En estos casos las bacterias lo sustraen en perjuicio del
huésped, limitando su estrategia defensiva.
Sabemos que la lactoferrina funciona como un análogo para los receptores microbianos
bloqueando la unión de los mismos a las mucosas que es el paso inicial de la mayoría de las
infecciones.
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Observemos dicho mecanismo mediante la figura 1.
Figura 1. Lactoferrina.
Para comprender mejor el modo de acción de la lactoferrina como agente protector;
debemos conocer como las bacterias se fortalecen para evitar ser destruidas por la
lactoferrina y por las defensas del organismo.
Entre los factores de virulencia bacterianos se incluye la capacidad de los microorganismos
de incorporar hierro que pueden adquirir mediante:
1. sideroforos.
2. otro sistema
4.4.1 Sideroforos
Los sideroforos son moléculas bacterianas transportadoras de hierro. Hay varias clases y
alguna de ellas son más eficaces que otras para dicha función. Los sideroforos pueden ser:
Catecolatos.
Hidroxamatos.
Hidroxicarboxilatos.
Se distinguen por la estructura de la funcionalidad del Fe+++
. Mientras que algunas bacterias
producen solo una clase de sideroforo. Hay otras que secretan múltiples tipos, haciendola
más eficiente ya que le permiten colonizar diferentes ambientes. Por ejemplo, Escherichia
coli produce dos tipos: enterobactina y aerobactina. La aerobactina puede ser más efectiva
que la enterobactina en la competencia por el hierro con las proteínas del huésped, porque
la enterobactina se une a la albúmina y le permite a la bacteria obtener el hierro necesario,
siendo considerada entonces como un factor de virulencia bacteriano.
Tanto la enterobactina como la aerobactina serían los sideroforos primarios de las
enterobacterias, como E. Coli, Shigella spp, Salmonella spp, Klebsiella spp y Yersinia spp.
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Recientemente la enterobactina ha sido también aislada de especies grampositivas como
Streptomyces spp. Los sideroforos fúngicos son generalmente hidroxamatos. Este tema es
importante pues los sideroforos compiten por el hierro con las moléculas del huésped que
también tiene la capacidad de unirse al mismo.
En la figura 2 vemos como el Fe+++
ingresa con los sideroforos a las bacterias
grampositivas y negativas.
Figura 2. Ingreso del Fe
3+.
Los sideroforos – Fe en las bacterias gram negativas son reconocidos por receptores
específicos de la membrana externa (ME) a quienes se unen y luego son transportados a
través de la ME mediante unión a la proteína periplasmica-ABC dependiente de permeasas.
En las grampositivas el complejo sideroforo-Fe es reconocido por proteínas específicas
ancladas en la membrana interna y luego transportadas por el complejo ABC-dependiente
de permeasas.
4.4.2 Otro sistema
Las bacterias pueden adquirir hierro del heme. Este es transportado al citoplasma y extraído
por una oxigenasa que rompe el anillo tetrapirrolico. El transporte se efectúa de diferentes
maneras. En las gramnegativas ha sido sustancialmente elucidado y se reconocen dos tipos:
a-uno implica receptores de membrana y transporte por parte del sistema ABC-dependiente
de permeasas específico para el heme; b- el otro componente de la secreción de proteínas
bacterianas especializadas con capacidad de secuestrar heme de diversas fuentes y unirlo a
receptores específicos de la ME. Debido a su semejanza con sideroforos se lo denomina
hemoforo.
En la figura 3 se observa una comparación esquemática entre el hemoforo y el sideroforo:
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Figura 3. Comparación esquemática entre el hemoforo y el sideroforo.
4.5 FUNCIÓN ANTIVIRAL
La actividad antiviral de la Lf se ha observado contra virus del Herpes Simplex 1 y 2,
adenovirus, virus del VIH, virus de la hepatitis C,citomegalovirus, virus de la polio,
hantavirus, rotavirus (en líneas de cultivo),93 virus respiratorio sincicial, calicivirus felino,
y virus de inmunodeficiencia felina, entre otros. La mayoría de estos estudios sugieren que
la Lf inhibe la entrada del virus a la célula hospedera más que actuar sobre su replicación
(Fig. 4).
Figura 4. Modelo del mecanismo de acción de la lactoferrina contra los virus.
La lactoferrina (Lf) ejerce su acción por competencia sobre los virus, impidiendo su
internalización en la célula eucariota. 1) La Lf se une a proteínas de la cápsula viral. 2) La
Lf se une al heparán sulfato. 3) La Lf también puede unirse a los receptores específicos de
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algunos virus. 4). Si el virus logra entrar a la célula, la Lf activa mecanismos que
contribuyen a amplificar a la respuesta inmune. Modificado de Waarts et al.110
La primera estrategia de la Lf para lograrlo es la de unirse a la partícula viral, impidiendo
que se adhiera a la célula. Este es el caso del virus de la hepatitis C, en el que la Lf se une a
proteínas E1 y E2 de su envoltura. Los experimentos demuestran que en este caso, se
requiere de la molécula entera de Lf, en su conformación nativa, para que el efecto
ocurra.116 Este mismo mecanismo también se presenta contra el rotavirus.93 Existen otros
virus en los que la actividad de la Lf se atribuye en parte a su unión con algunas proteínas
de la envoltura viral y en parte al bloqueo de receptores celulares. Tal es el caso de los virus
del herpes, el adenovirus y el virus del VIH. Un segundo mecanismo consiste en bloquear
moléculas de la superficie celular, que el virus reconoce como receptores o coreceptores.
Una de las hipótesis más aceptadas es que la Lf bloquea los receptores virales del tipo
glicosaminoglicanos, especialmente al heparán sulfato (HS).
Otros estudios muestran que la Lf es capaz de modular al sistema inmune de los mamíferos
presentando una actividad antiviral y antibacteriana indirecta. La Lf mantiene una estrecha
interacción con neutrófilos, linfocitos, macrófagos y sus productos, los cuales juegan un
papel de protección importante durante las primeras etapas de la infección.
4.6 FUNCIÓN ANTIFÚNGICA
Su mecanismo de acción se debe a que: secuestra el Fe por lo que impide su utilización por
las bacterias e inhibe su multiplicación; produce una alteración de la membrana de las
bacterias, por quitar sus lipopolisacáridos, lo que produce una pérdida de su integridad y su
muerte; y porque estimula la fagocitosis por macrófagos y monocitos
La Lf también ejerce una acción protectora contra hongos y levaduras. Los primeros
estudios al respecto se realizaron con el género Candida spp. por Kirkpatrick quienes, junto
con otros investigadores, atribuyeron el efecto antifúngico de la Lf, a su capacidad de
secuestrar Fe.
Es por ello que en la actualidad, existe el interés por combinar la acción de la Lf, con el
fluconazol, el ketoconazol y el clomitrazol, con el fin de encontrar un efecto sinergístico y
de reducir las dosis de medicamento. Se ha observado que el mejor efecto se obtiene al
combinar Lf (1 mg/ml) y concentraciones mínimas efectivas de fluconazol; en estas
condiciones se observa la completa inhibición de diversas especies de Candida.
Otros autores indican que la acción de la Lf administrada por vía oral se debe a su efecto
inmunomodulador, ya que, existe evidencia de que la Lf aumenta la actividad fagocítica de
los neutrófilos sanguíneos, la actividad de las células NK, el número de células
progenitoras de neutrófilos en la sangre y la producción de gamma interferón.
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5 APLICACIONES
5.1 ESTIMULANTE DEL SISTEMA INMUNOLÓGICO
Produce una estimulación a nivel general ya que aumenta: el crecimiento de las bífido
bacterias, el crecimiento de las células asesinas naturales (natural Killer Cells) y la
actividad de los neutrofilos, lo que le permite ser una parte esencial del programa de
mantenimiento inmunitario
En el plasma es liberada por los neutrófilos en caso de: infección, inflamación, tumores y
sobrecarga de hierro. Si los neutrófilos no la poseen, pierden su capacidad bactericida y
aumenta la susceptibilidad a las infecciones.
Además, coopera con otros factores de defensa inespecífica presentes en secreciones
exócrinas: lisozima, IgG, IgA, péptidos antimicrobianos.
Produce una estimulación local: estimula la inmunidad de las células de la mucosa
intestinal y promueve su citotoxicidad lo que inhiben las infecciones y el desarrollo
tumoral.
Protege frente a las infecciones gastrointestinales, tanto en los niños como en los adultos, y
frente a las infecciones en general (gripe, infecciones renales, infecciones de vías
respiratorias bajas, etc.).
5.2 ESTIMULA EL CRECIMIENTO Y LA PROLIFERACIÓN DE LA MUCOSA INTESTINAL.
Potente antioxidante: previene la formación de radicales libres liberados por los fagocitos y
participa en el control de los daños celulares asociados con el envejecimiento.
Acción antiinflamatoria por: bloqueo de las citoquinas inflamatorias: IL-1ß, IL6, por que
reduce la liberación de interleucinas, del factor de necrosis tumoral (TNF) y la liberación de
prostaglandina E, por activar los linfocitos T8 y modular la actividad del complemento.
Esto le hace ser muy útil en casos de dermatosis y estomatitis.
Preventiva de diversos tipos de cánceres (colon, vejiga, esófago y pulmón). Existen
estudios en los que se observó que suprimió la formación de lesiones precancerosas en
tumores de colon inducidos en ratas y en otros se vio que aumentaba la actividad de las
células “natural Killer” en tumores de bazo.
Potencia el efecto de diversos medicamentos como antimicrobianos (b-Lactámicos y grupos
azol), antifúngicos y potencia el efecto del retroviral AZT, lo que es muy importante, ya
que puede ser una alternativa para disminuir la transmisión del SIDA de madre-hijo.
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Ayuda a desarrollar la densidad ósea (osteoporosis) y frena la disposición de los huesos a
las fracturas.
5.3 PROPIEDADES FARMACODINAMICAS
Hierro proteinsuccinilato es un compuesto orgánico en el cual el hierro está unido a las
proteínas succiniladas de la lecha (caseína) formando un complejo ferro-proteico que
contiene 5% + 0,2% de hierro trivalente.
Debido a sus características propiedades de solubilidad, estrictamente relacionadas con la
variación de pH, el hierro proteinsuccinilato ofrece la ventaja, sobre otras sales de hierro,
de precipitar a pH ácido gástrico, manteniendo el hierro protegido en el núcleo proteico y
disminuyendo las molestias gástricas que originan la ingesta de sales de hierro.
La liberación del hierro contenido en Lactoferrina Solución oral tiene lugar en el duodeno y
sobre todo en el yeyuno, debido al aumento de pH que redisuelve al preparado y a la acción
de los enzimas pancreáticos que digieren la matriz proteica. El hierro queda así disponible
para su absorción sistémica e incorporación a los lugares de depósito.
Figura 5. Lactoferrina comercial.
5.4 APLICACIONES CLÍNICAS POTENCIALES DE LA LACTOFERRINA
La potencialidad de la Lf en aplicaciones biológicas, farmacológicas y nutracéuticas, ha
atraído la atención delos científicos, debido a su amplia gama de efectos biológicos,
incluyendo su uso como inmunomodulador y anticancerígeno.46, 99,101 Diversos estudios
muestran que no existe diferencia entre la actividad antibacteriana de la lactoferrina
humana (Lfh) y la lactoferrina bovina (Lfb). Es por ello que la principal fuente comercial
de Lf es la leche bovina. En la actualidad, la Lf es aislada y purificada a escala industrial a
partir del suero de queso y de leche desnatada; la purificación se realiza mediante el uso de
resinas de intercambio iónico, posteriormente la fracción Lf se concentra, ultrafiltra,
pasteuriza y liofiliza obteniéndose un producto con 95% de pureza.99 Alternativamente se
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 16
realizan estudios para la producción a gran escala de lactoferrina humana recombinante
producida en vaca. Existen muy pocos trabajos en los que la Lf se utiliza de manera
intraperitoneal o intravenosa. Entre ellos destaca el de Zagulski et al.118 quienes aplicaron
inyecciones de Lf a ratones, 24 h antes de inducirles una infección con E. coli
enteropatógena.
La Lf previno la mortalidad de los roedores hasta 30 días después de que se manifestó la
infección. En humanos, la manera natural de administrar lactoferrina, es la vía oral. En
infantes neonatos, Reiter, 79 estimó que la alimentación con leche materna, permite la
ingestión de 3 g de lactoferrina por día, durante la primera semana de vida. Esta Lf actúa
como primera línea de defensa en las mucosas intestinales; también promueve el
crecimiento de bifidobacterias y lactobacilos. Estas bacterias cuentan con diversas
estrategias para combatir a los enteropatógenos, entre ellas, la producción de ácido, de
bacteriocinas, y la competencia por los sitios de adhesión en la mucosa y en el epitelio
gastrointestinal. Además, gran parte de la lactoferrina se absorbe intacta en el intestinode
los neonatos, permitiendo su distribución por el torrente sanguíneo, hacia sitios de infección
lejanos del tracto gastrointestinal. Lo anterior abre un campo de posibilidades para las
aplicaciones clínicas y profilácticas de la Lf en fórmulas para lactantes. En adultos
humanos y animales, parte de la lactoferrina administrada oralmente se degrada en péptidos
bioactivos, debido a la acción de la pepsina. Adicionalmente, la absorción intestinal de la
Lf que permanece intacta es muy pequeña. De allí que se piense que en estos casos, el
mecanismo de protección de la Lf sea el de activar al sistema inmune. La lactoferrina es
capaz de influir en la respuesta inmune sistémica de diferentes maneras. Una de ellas es la
regulación de la actividad de los macrófagos y de la proliferación de linfocitos, mediante
mecanismos aún no elucidados. Sin embargo, su acción más importante se relaciona con los
neutrófilos polimorfonucleares; estas células, además de actuar como fagocitos, son
capaces de descargar gránulos de lactoferrina en el plasma sanguíneo, poniéndolas en
contacto con los microorganismos invasores.
En el sistema inmune de las mucosas se han reportado diversos efectos inmunomoduladores
en modelos animales y en humanos, suplementados con Lf por vía oral se observaron un
incremento en los niveles de IgA e IgG en el fluido intestinal de ratones, así como la
proliferación de placas de Peyer y esplenocitos. La administración de hidrolizados de
lactoferrina, provoca un aumento de células NK y de linfocitos T del tipo CD4+ y CD8+,
en la sangre y en el intestino delgado de ratones. La molécula intacta, induce la secreción
de IL-18, IL-10 y gamma interferón. Los estudios en humanos muestran que la
administración de Lf, induce el aumento de células Th0 y Th1 en sangre. El conjunto de
estas observaciones, da soporte a la idea de que la Lf y sus péptidos, son capaces de
modular al sistema inmune de la mucosa intestinal, protegiéndolo contra las infecciones.99
Se piensa que la Lf reconoce receptores localizados en las células del epitelio intestinal y en
las células del tejido linfoide asociado al intestino (GALT, por sus siglas en inglés Gut
Associated Lymphoid Tissue). Esta interacción provoca un aumento en la producción de
citocinas y quimiocinas o estimula directamente a los linfocitos del GALT. Los principales
estudios en humanos relacionados con la actividad antimicrobiana de la Lf, están dirigidos
hacia el efecto de esta glicoproteína, sobre la bacteria Helicobacter pylori y el virus de la
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hepatitis C. En 150 pacientes positivos para H. pylori, se observó un 100% de erradicación
de la bacteria en pacientes que recibieron el tratamiento convencional más Lf y un 73% en
los que únicamente recibieron el tratamiento convencional con antibióticos.31 En un
estudio piloto con 11 pacientes con hepatitis C crónica, se observó la disminución
significativa de la alanina transaminasa sérica y de los conteos de carga de ARN viral, en
aquellos pacientes que mostraron un conteo viral inicial baja (≤100 kcopias/ml de ARN).
Las dosis utilizadas fueron de 1.8 a 3.6 g de Lf por día, durante un periodo de 8 semanas.
No se observaron efectos adversos en los pacientes. En la actualidad se realizan estudios en
10 hospitales de Japón, para probar la efectividad de la Lf en pacientes con hepatitis B y C.
Los primeros resultados confirman la efectividad de la Lf en pacientes con títulos virales
bajos. Una de las aplicaciones potenciales de la lactoferrina que requiere de estudios in
vivo, tanto en modelos animales como en humanos, es la de explotar el sinergismo que
muestra in vitro, con algunos medicamentos. Este es el caso de antifúngicos como el
fluorazol, del AZT utilizado en pacientes con HIV, o de diversos antibióticos. Otro aspecto
muy importante en clínica, es el uso de moléculas bioactivas, como acarreadores de
medicamentos antivirales. La ventaja consiste en que dichas moléculas se dirigirían
únicamente hacia las células afectadas por el virus.
Ello permitiría utilizar dosis de medicamento más bajas, disminuyendo sus efectos tóxicos
y colaterales. Los principales estudios hasta el momento, se basan en el ensamble de
medicamentos a proteínas modificadas químicamente. La idea es que las proteínas
conserven su actividad antimicrobiana y que puedan dirigirse específicamente hacia las
células o tejidos infectados acarreando al mismo tiempo un medicamento que también
combata al patógeno causante de la infección. El interés por el uso de lactoferrina en este
sentido es grande, debido a su amplio espectro contra virus, hongos y bacterias.
6 PRODUCCIÓN Y USO DE LF Y SUS DERIVADOS
Actualmente, LF es aislada y purificada a una escala industrial (aproximadamente 20-30
toneladas cada año por todo el mundo) del suero de queso y la leche desnatada.
La concentración de LF en el suero del queso es aproximadamente 100 Mg. " l-1. El crudo
obtenido de LF es desalado y concentrado usando la ultrafiltración y membranas de
diafiltración, después de lo cual es sujetado a la pasterización. Purificada la LF, el polvo
con una pureza del 95 % o más, finalmente es obtenida por la sequedad de helada. En un
proceso alternativo, la microfiltración y la sequedad de rocío son realizadas en vez de la
pasterización y la sequedad de helada, respectivamente. En años recientes, la pasterización
ha venido siendo considerada como una alternativa muy importante para inactivar no sólo
la bacteria, sino también virus como el pie y el virus de enfermedad de boca. Mientras se
ha venido haciendo esfuerzos para desarrollar un método práctico para la pasteurización de
LF, encontramos que la LF es estable contra el tratamiento térmico en condiciones ácidas
(Abe et al. 1991), mientras el tratamiento térmico a un pH neutro causa desnaturalización
de la proteína. Se considera que la calefacción a un pH de 4 y a una temperatura entre 90-
100°C durante 5-10 minutos así como el método UHT son métodos convenientes y
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ReCiTeIA - v.8 n.2 18
prácticos para la pasterización de LF. Este proceso de pasterización fue patentado, y ha sido
aplicado a la fabricación de una amplia variedad de productos comerciales que contienen
LF. Un pepsina hidrolizada de LF es producida por el tratamiento con pepsinas en
condiciones ácidas (Saito et al. 1991). Después de que la hidrólisis ha sido completada, la
pepsina es inactivada por el tratamiento térmico. Entonces la mezcla de reacción es filtrada
y concentrada por la ósmosis inversa. Finalmente, el hidrolizado de LF es obtenido por la
pasterización y la sequedad de helada para el empleo en fórmulas infantiles. Además, la
lactoferricina puede ser purificada de esta LF hidrolizada por la cromatografía hidrófoba de
dos pasos (Bellamy et al. 1992). El péptido es diluido con un parachoques ácido, la
solución diluida es concentrada por la ósmosis inversa, y finalmente, la lactoferricina es
producida por la sequedad de helada como un polvo con la pureza de más del 95 %. Este
proceso de producción para la lactoferricina también ha sido patentado. La toxicidad de LF
purificado, como se juzgaba, era sumamente baja en pruebas de seguridad. De los
resultados de dosis sola, pruebas de toxicidad orales de 4 semanas, y de 13 semanas, la
dosis de LF que no causó ningunos efectos adversos fue encontrada para ser 2000 mg " el
kilogramo 1 " el día 1 para las ratas de ambos sexos (Yamauchi et al. 2000a). Además, LF
no expuso ningún potencial mutagénico en una prueba de mutación inversa bacterial
(Yamauchi et al. 2000b). Basado en los resultados de estas pruebas de seguridad y los
resultados de estudios clínicos, purificados LF, como se considera, es un aditivo alimenticio
sumamente salvo(seguro). Con el reconocimiento aumentado de los efectos biológicos de
LF, como descrito debajo, los usos de LF han sido ampliados. LF- es complementada en la
fórmula infantil, la leche de continuación, la leche desnatada, el yogur, el chicle, y
suplementos alimenticios. Además de productos de alimentación, LF también es usado en
cosméticos de cuidado de la piel, en dietas especiales terapéuticas para el alivio de
inflamación en perros y gatos, y en la comida de acuicultura.
6.1 LOS EFECTOS PROTECTORES DE ANFITRIÓN DE LF Y LACTOFERRICINA
Considerando la amplia variedad de los efectos biológicos de LF, farmacéutico - y usos
relacionados con el alimento, incluyendo el empleo como un immunopotenciador, ha
atraído la atención considerable. Estudios recientes han examinado los efectos protectores
de anfitrión de administración oral de LF en varios modelos de animal y en la gente. En
experimentos de ratón, supresión del crecimiento excesivo intestinal y el desplazamiento
bacterial de enterobacteria así como un efecto protector contra la infección causada por
Staphylococcus methicillin-resistente aureus (MRSA) y Candida albicans ha sido relatada
(Teraguchi et al. 1994, 1995; Bhimani et al. 1999; Abe et al. 2000). LF también ha sido
mostrado para mejorar enfermedades inflamatorias como dermatophytosis causado por el
hongo Trichophyton mentagrophytes en conejillos de Indias y stomatitis insuperable en
gatos (Sato et al. 1996; Wakabayashi et al. 2000), mientras esto confiere la resistencia
contra infecciones como la enfermedad de punto blanca en el pescado (Kakuta y 1995
Kurokura). Entre los efectos protectores de anfitrión de LF, informes recientes sobre la
prevención de cáncer han estado atrayendo la atención. En un modelo de rata de cáncer de
colon inducido por la inyección subcutánea de un cancerígeno, la administración oral de LF
suprimió la formación de lesiones precancerosas en el intestino grueso y también
considerablemente redujeron(obligaron) la incidencia de carcinoma (Sekine et al. 1997a).
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ReCiTeIA - v.8 n.2 19
La administración oral de LF también aumentó la actividad de célula natural asesina (NK)
en el bazo (Sekine et al. 1997b). Un efecto de prevención sobre el cáncer también ha sido
demostrado en varios modelos de animal, como el esófago, y el pulmón en ratas (Ushida et
al. 1999; Masuda et al. 2000) o metástasis pulmonar en ratones con tumores
subcutáneamente implantados (Iigo et al. 1999). Además, se ha relatado que la
administración oral de lactoferricin muestra un efecto protector contra la infección causada
por MRSA o el parásito Toxoplasma gondii en ratones (Nakasone et al. 1994; Isamida et al.
1998).
6.2 USOS
Anti cándida: la lactoferrina cuando es combinada con agentes antifungicos como por
ejemplo clotrimazol, ketoconazol, fluoconazol; inhiben sinergicamente el crecimiento
de Cándida albicans. Siendo las cepas resistentes, más sensibles a este efecto sinérgico.
Aditivo en fórmulas lácteas para niños para prevenir infecciones y como estimuladora
de la concentración de lactobacilos.
Prevención de caries dentales, periodontopatologias, infecciones amigdalinas.
Uso tópico: ha sido sugerido para casos de herpes virus tipo 1 y tipo 2 Varicela Zoster.
Recombinante de lactoferrina: para bloquear la formación de “biofilm” (película
biológica) y seria promisorio su uso en pacientes con fibrosis quistica.
Lactoferrina en el diagnóstico de infecciones: la lactoferrina sirve como marcadora de
la presencia de leucocitos en muestras clínicas.
Posibles usos en patologías no infecciosas: osteoporosis, materiales implantables.
Identificación del síndrome del colon irritable (SCI): la presencia de lactoferrina en las
heces indica un proceso inflamatorio y ha demostrado gran sensibilidad y especificidad
en la detección de la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII) Y, por lo tanto, es un
marcador útil en el diagnóstico diferencial entre SCI y EII. La lactoferrina es negativa
en SCI.
Fosfopeptido de caseína: este subproducto de la manufactura del lactosuero está siendo
utilizada para producir materiales que ayudan a prevenir la caries dental.
Incremento de la actividad de las bifidobacterias.
La lactoferrina adicionada en alimentos, especialmente en alimentos para niños
previene la gastroenteritis causada por infección de enteropathogenica Escherichia coli.
La resistencia de los niños a la infección son atribuidos a factores en la leche humana
que son escasos en la leche bovina. Estos factores, en su mayoría: son proteínas, la más
importante es la Ig, la lactoferrina y la lisozima.
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7 PROCESOS TECNOLÓGICOS: OBTENCIÓN DE LACTOFERRINA
Figura 6. Fraccionamiento del lactosuero.
El proceso para la obtención de las proteínas del suero, es muy complejo y requiere
especialmente de la aplicación de técnicas modernas de extracción y filtración como lo son
la ultrafiltracion, la diafiltracion, filtración por membranas y técnicas de concentración. A
continuación describiremos cuatro métodos para la obtención de la lactoferrina, a partir del
suero del queso.
7.1 MÉTODO 1
Figura 7. Fraccionamiento del lactosuero.
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ReCiTeIA - v.8 n.2 21
Utilizando la técnica de la filtración de gel en SEPHACRIL S-300, y un FRACTOGEL
TSK HW-55, se pueden aislar inmunoglobulinas del suero del calostro. Utilizando la
técnica de la SDS-PAGE y las técnicas de inmunoforesis se puede determinar la pureza de
los trozos fraccionados en SEPHACRIL S – 300, estos resultados se valoran mediante un
análisis inmunoquímico en el cual se obtienen en proporción las cantidades de ácido, dulce
de suero y calostro, luego la lactoferrina se puede aislar del suero dulce mediante la técnica
de HEPARIN –ATATCHED SEPAROSE. Luego la lactoferrina absorbida en la columna
de la técnica anterior es lavada con 0.5M NaCl, pH 7.4. finalmente la pureza de la proteína
del aislado se puede confirmar por SDS – PAGE y por inmunoelectroforesis.
7.1.1 Resultados y discusiones (filtración de gel en sephacril s – 300)
La filtración de gel es el método o alternativa para la preparación de proteínas aisladas. El
Calostro bovino contiene proteínas aisladas así como proteínas con un rango ancho de
pesos moleculares de alfa -lacto albúmina (MW ca. 14.500) a IgM (Mwca.1*106).La
filtración de gel de alto peso molecular en proteínas requiere de una gel altamente porosa y
un gel rígido para proveer buena estabilidad y cortos tiempos de separación. La producción
de inmunoglobulinas aisladas puede ser como del 90%. La figura 8a y la figura 8b
muestran la separación de calostro bovino sin tratar y suero tratado con sulfato de amonio,
respectivamente. Esto índico que en ambos perfiles se limpió con un solvente y se
obtuvieron dos de los más importantes picos; El primero apareció en el volumen vació de la
columna, la cual indica que el peso molecular fue en la vecindad de un millón y el segundo
pico indica un bajo peso molecular de las proteínas.
Figura 8. separación de calostro bovino sin tratar y suero tratado con sulfato de amonio.
La fracción 3 sin tratar de ambos sueros de calostro bovino y el sulfato de amonio con el
que se trato el suero contuvo el 99% de IgG cuando estas fueron analizadas por
inmunodifusion radial.
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 22
7.2 METODO2: MÉTODO DE AISLAMIENTO DE LACTOFERRINA Y OTRAS PROTEÍNAS
LÁCTEAS
El objeto de la invención es un método de aislamiento de la lactoferrina basado en la
absorción específica mediante un ligando insolubilizado en placas de cartón de celulosa
filtrante. El aislamiento de lactoferrina se hace a partir de lactosuero procedente de
quesería. Este se hace pasar en flujo continuo por un dispositivo en el que se encuentran las
placas de celulosa modificadas con Azul Reactivo2, que retienen fundamentalmente la
lactoferrina. Una vez lavada la celulosa para eliminar las proteínas no retenidas, se eluyen
las retenidas con una solución salina. Finalmente, la lactoferrina obtenida se dializa para
eliminar parte de la sal y se liofiliza, tras lo cual puede ser utilizada para su adición a
productos para uso animal o humano.
7.3 MÉTODO 3
Desde hace cinco años, nuestro grupo de trabajo estudia la purificación de lactoferrina y
lactoperoxidasa por métodos que se diferencian de los utilizados corrientemente. La
estrategia de trabajo consiste en "atrapar" una proteína adsorbiéndola a un soporte o matriz
cromatográfica que, a su vez, lleva unida una molécula -o ligando- que tiene afinidad por
dicha proteína. La cantidad de material que va a quedar retenido en la matriz depende de
dos factores: su concentración en la solución original y sus características de interacción
con el ligando presente en la matriz cromatográfica. Esta interacción está caracterizada por
lo que se llama la constante de disociación de la proteína con el ligando inmovilizado en la
matriz. Para que la captura de la proteína sea eficiente, su concentración debe ser por lo
menos 10 veces mayor que el valor de la constante de disociación. En la cromatografía de
intercambio iónico -como su nombre lo indica- las proteínas quedan retenidas por una
interacción electrostática entre el ligando, que posee carga eléctrica neta, positiva o
negativa, y la proteína cuya carga es de signo contrario. En la cromatografía de afinidad, en
cambio, las proteínas son atrapadas por ligandos inmovilizados merced a una multiplicidad
de interacciones, de manera tal que la interacción es mucho más intensa y por lo tanto la
constante de disociación menor que en el caso del intercambio iónico. Es decir que si se
quiere retener una proteína que está en baja concentración, como es el caso del suero del
queso, la cromatografía de afinidad resulta la opción más apropiada. Este procedimiento
permite partir del suero original, por lo que así evita la complicación de obtener primero un
WPC. Cuando se habla de cromatografía de afinidad, normalmente se piensa en utilizar
como ligando un anticuerpo, pero este tipo de cromatografía, llamada bioespecífica, resulta
muy cara; está reservada para proteínas de alto valor comercial. Sin embargo, existe otro
tipo de cromatografía de afinidad que utiliza ligandos sintéticos: es la cromatografía de
afinidad pseudobioespecífica. Ligandos típicos de este tipo de cromatografía son los
metales inmovilizados (véase "Jugos de fruta sin metanol", en Ciencia Hoy 33: 25-32,
1996) y los colorantes triazínicos, que son aquellos que usa la industria textil para teñir las
telas. Los colorantes triazínicos son baratos y resistentes a la degradación química y
biológica; recordemos que una matriz cromatográfica que se use industrialmente debe tener
una larga vida útil. Como hay muchísimos colorantes triazínicos, y puesto que cada uno de
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ReCiTeIA - v.8 n.2 23
ellos mostrará una constante de asociación distinta con una determinada proteína, debimos
elegir cuál resultaba más adecuado a nuestros fines. Resultó ser el Rojo HE-3B. Luego de
inmovilizarlo sobre un soporte cromatográfico, conseguimos establecer condiciones
experimentales en las que este ligando podía retener el 95% de la lactoferrina presente en el
suero del queso y prácticamente nada del resto de las proteínas. Luego, agregando
simplemente una determinada concentración de sal, que debilita la unión de la proteína al
ligando, se separa la lactoferrina del soporte. Creemos que esta metodología -desarrollada
en la Universidad de Buenos Aires- puede resultar de interés para valorizar el suero del
queso, un subproducto industrial que, como dijimos al principio, todavía se utiliza como
alimento para los cerdos.
7.4 MÉTODO 4
El método consiste en un proceso de extracción y purificación de proteínas a partir de la
leche vacuna mediante el uso de colorantes triazínicos como ligandos específicos,
inmovilizados sobre un soporte", explican los investigadores en la memoria descriptiva de
la patente.
Las ventajas del método pueden resumirse en que, por un lado, se trata de un
proceso particularmente económico y eficiente, dado que no necesita de una etapa de
concentración por ultrafiltración y diafiltración previos, y por otro, que el costo del ligando
y su proceso de inmovilización también resulta muy económico.
Esto se debe a que los colorantes triazínicos son producidos en grandes cantidades para la
industria textil y ya tienen incorporados en su estructura los grupos reactivos para su
inmovilización sobre soportes cromatográficos, que en este caso son membranas de fibra
hueca. Las matrices cromatográficas así obtenidas tienen una productividad 10 veces mayor
que las convencionales. Fuente: Amalia Dellamea, prensa FFyB UBA
7.5 MÉTODO 5: ULTRAFILTRACION
La ultrafiltración consiste en un proceso de filtración a través de una membrana que por su
pequeño tamaño de poro, no permite el pasaje de proteínas en solución y, por lo tanto, las
concentra. La diafiltración es un modo operativo de la ultrafiltración que permite eliminar
las sales de una solución de proteína.
7.6 MÉTODO 6: NANOFILTRACION
Nanofiltración es un proceso de filtración por membranas operadas bajo presión en la que
solutos de bajo peso molecular (1000 daltons) son retenidos, pero las sales pasan, total o
parcialmente, a través de la membrana con el filtrado. Esto provee un rango de selectividad
entre las membranas de Ultrafiltración y Osmosis Inversa, permitiendo simultáneamente
concentración y desalado de solutos orgánicos. La membrana NF retiene solutos que la UF
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ReCiTeIA - v.8 n.2 24
pasaría, y deja pasar sales que la OI retendría. En algunas aplicaciones, su selectividad
entre moléculas de tamaños similares es la clave del éxito del proceso de separación con
membrana.
Permitiendo un paso, prácticamente libre, de iones monovalentes, la membrana de
nanofiltración reduce el incremento del gradiente de presión osmótica, a la que contribuyen
las sales monovalentes. Como resultado, una mayor cantidad de producto (permeado) es
posible.
Las membranas de Nanofiltración pueden ser membranas tubulares o espirales, hechas
especialmente para la recuperación de cáusticos y ácidos.
Figura 9. Equipo y Esquema del proceso de Ultrafiltacion y Nanofiltracion.
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
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7.7 MÉTODO 7: DIAFILTRACION
Este proceso se refiere a la adición de agua a la corriente de rechazo a fin de continuar con
la eliminación de las especies que permean a través de la membrana conjuntamente con el
agua.
La DF puede ser discontinua (DD) o continua (CD).
En la DD los solutos permeables son eliminados de la corriente de alimentación/rechazo
por reducción del volumen, seguido de redilución con agua y reultrafiltración en etapas
repetitivas.
En la CD se adiciona agua, con pH y temperatura adecuado, al tanque de alimentación con
un caudal igual al del flujo de permeado, manteniendo constante el volumen durante todo el
proceso (V0 = VR). Los solutos que permean son removidos a la misma velocidad que el
flujo de permeado.
Los datos en un proceso CD son expresados en función al volumen permeado o diluido VD
Volumen diluido
Volumen de líquido permeado VP
VD
Volumen de alimentación inicial V0
Ec (1)
Con lo cual la concentración de soluto en el rechazo después de VD volúmenes de DF
continua es VD 1 R
0CR C e
Ec (2)
El flujo J en una CD normalmente es mayor que el flujo promedio en una DD, pero esta
ventaja muchas veces no compensa el mayor procesado requerido y la posible necesidad de
una etapa adicional de concentración del rechazo final que se encuentra diluido.
Los procesos DF se basan en la eliminación convectiva de microsolutos permeables.
La velocidad JS a la cual los microsolutos son removidos a través de la membrana depende
de su concentración CS y del flujo de agua JW.
JS CS JW Ec (3)
Si R= 0, resulta
CS R CS P Ec (4)
La concentración del microsoluto es la misma en la corriente de rechazo y en la corriente de
permeado.
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 26
El flujo JW es controlado por la presión transmembrana o consideraciones de transferencia
de masa. Para aumentar JS, el módulo de membrana puede se operado en el modo de
DIALSIS ULTRAFILTRACION.
Para ello una corriente de agua se hace circular por el canal del permeado con un flujo
mucho mayor al flujo de permeado y con una presión mucho más baja que la presión de
alimentación al módulo. De esta forma, debido al efecto de dilución, la concentración de
microsolutos en el flujo de permeado es más baja que en el flujo de alimentación/rechazo.
Esto establece un gradiente de concentración entre ambos flujo (rechazo y permeado)
incrementándose así el flujo JS de los microsolutos que permean.
JS CS JW DS CS R CS P Ec (5)
DS= Coeficiente de difusión del soluto permeable
La aplicación de este proceso resulta en menores tiempos de operación de una DF.
Este tipo de proceso se utiliza en aplicaciones como desalinización de gelatinas, producción
de vino y cerveza de bajo contenido de alcohol (usando membranas de O.I. y
Nanofiltración), concentración de jugos (usando membranas de O.I. y una solución con un
agente osmótico)
Recepción de suero del queso o leche desnatada
(humana o bovina)
Uso de resinas de intercambio iónico
Concentración de la leche
Ultrafiltración
Pasteurización
Liofilización
Obtención de lactoferrina
Figura 10. Diagrama de flujo de obtención de lactoferrina.
SOLIS, C.A. - QUIROZ, P.A. LACTOFERRINA
ReCiTeIA - v.8 n.2 27
7.8 CURSOGRAMA ANALÍTICO
1
2
3
Figura 11. Diagrama de flujo de obtención de lactoferrina.
1) Recepción del suero del queso o leche desnatada.
2) Uso de resinas de intercambio iónico.
3) Obtención de la lactoferrina.
etapa /actividad
RECEPCION
USO DE RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
CONCENTRACION
ULTRAFILTRACION
PASTEURIZACION
LIOFILIZACION
OBTENCIÓN DE LACTOFERRINA
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DIAGRAMA DE TUBERÍAS P&I
Figura 12. P&I.
8 CONCLUSIONES
Con el progresivo desarrollo de las ciencias y en especial el desarrollo de los métodos
industriales que nos permiten cada vez más comprender mejor el mundo y a su vez con
este conocimieniento poder mejorar la vida de todos los seres vivos. Ejemplo de ello es el
descubrimiento de la lactoferrina como proteína moduladora del sistema inmune: proteína
que se encuentra en las secreciones y se puede aislar de la leche humana y de la leche
bovina.
Es muy importante el hecho de que esta proteína pueda ser adicionada en alimentos para
niños, con lo cual no solo se lograría fortalecer la salud de nuestros niños sino también que
disminuiría en gran proporción el porcentaje de niños que mueren a causa de enfermedades.
Es para resaltar también la acción de la lactoferina sobre virus y bacterias, su importancia
en la detección de enfermedades intestinales y su acción sinérgica con los fármacos en la
destrucción de enfermedades, entre otras.
Es por eso que concluimos que se debe seguir investigando acerca de la lactoferrina, de
todas sus ventajas acerca de la protección de la salud y sus posibles aplicaciones, ya que
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esto permitirá disminuir en gran numero el numero de muertes por enfermedad en el mundo
entero, por otro lado nos sentimos afortunados por haber tenido la dicha de investigar
acerca de esta importantísima proteína ya que nos permite tener una visión acerca de la
importancia de la manipulación inteligente de esta proteína en la protección de la salud y
por tanto de la vida.
9 BIBLIOGRAFÍA:
(1) (Nelly Zabaleta Pimentel, investigadora principal del Instituto de Investigación
Nutricional (IIN)).
(2) (Lonnerdal, B. 1985. Biochemistry and physiological function of human milk
proteins, Am. J. Clin. Nutr. 42: 1299.
(3) (Kawakami y col. 1988), and M. W. Chase, ed. 1971. Methods in immunology and
immunochemistry. Vol. 3. Academic Press, Inc., New York, NY.
(4) (Mantel y col. 1994)
(5) ( Horwitz y col.1984)
(6) (Mantel y col. 1984)
(7) (gahr y col. 1991, gentille y Broxmeyer 1983)
(8) (De Sousa y col. 1988).
(9) (Azuma y col. 1989)
(10) (Hurley y col. 1994, Damiens y col. 1998).
(11) (WWW. Queso diagnostic.com.mx
(12) Zagulski et al.118
(13) (http://www.saludcolombia.com/actual/salud76/noveda76.htm)
10 ANEXOS
10.1 GLOSARIO
CALOSTRO: El calostro es un líquido segregado por las glándulas mamarias durante el
embarazo y los primeros días del parto, compuesto por sustancias inmunológicas,
leucocitos, agua, proteínas, grasas y carbohidratos en un líquido seroso y amarillo
ELECTROFORESIS: La electroforesis es un método de laboratorio en el que se utiliza
una corriente eléctrica controlada con la finalidad de separar biomoleculas según su
tamaño y carga eléctrica a través de una matriz gelatinosa.
FUNGISTATICO: agente que inhibe el crecimiento de los hongos.
GLICOSAMINOGLICANOS: Los glicosaminoglicanos son largas cadenas de
polisacáridos no ramificadas formadas por la repetición sucesiva de la unidad de
disacáridos formada por: ácido urónico y hexosamina acetilada, la cual puede estar
sulfatada.
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INMUNOMODULADOR: Sustancia que actúa regulando el sistema inmune mediante
el aumento o la disminución de la capacidad de producir anticuerpos.
INMUNOGLOBULINAS: Las Inmunoglobulinas son proteínas anticuerpo altamente
específicas que son producidas en respuesta a antígenos específicos. Los anticuerpos o
inmunoglobulinas son producidos por los linfocitos B en su forma unida a la
membrana. Este anticuerpo unido a la membrana constituye el receptor de antígenos de
la célula B. Los linfocitos B secretan anticuerpos sólo tras su diferenciación, inducida
por la interacción del antígeno con el anticuerpo de membrana de este tipo celular. Esta
interacción constituye la fase de reconocimiento de la inmunidad.
INTERLEUCINA: Son proteínas solubles de bajo peso molecular que ejecutan
múltiples funciones vinculadas al crecimiento celular, inmunidad, diferenciación tisular,
inflamación, etc.
NUTRACEUTICO: La palabra nutracéutico se deriva de las palabras nutrición y
farmacéutico y se refiere a todos aquellos alimentos que se proclaman como poseedores
de un efecto beneficioso sobre la salud humana. Estos alimentos a menudo se
denominan también como alimentos funcionales. También el término puede aplicarse a
compuestos químicos individuales presentes en comidas comunes como algunos
fitoquímicos. Ejemplos de alimentos a los que se les atribuyen propiedades
nutracéuticas son el vino tinto, el brócoli, la soja, la fruta, la leche de cabra, etc.
PROSTAGLANDINA: son un conjunto de sustancias que pertenecen a los ácidos
grasos de 20 carbonos (eicosanoides), que contienen un anillo ciclopentano y
constituyen una familia de mediadores celulares, con efectos diversos y, a menudo,
contrapuestos.
SUERO: El suero de leche es un líquido obtenido en el proceso de fabricación del
queso y de la caseína, después de la separación de la cuajada o fase micelar. Sus
características corresponden a un líquido fluido, de color verdoso amarillento, turbio, de
sabor fresco, débilmente dulce, de carácter ácido, con un contenido de nutrientes o
extracto seco del 5.5% al 7% provenientes de la leche.
10.2 GRUPOS DE INVESTIGACIÓN
Universidad Autónoma Metropolitana
Unidad Xochimilco, México, DF.
Department of Dairy & Animal Science. Penn State University. 302 Henning Bldg.
University Park, PA 16802 (USA)
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Centro de investigación y desarrollo en Alimentación y Desarrollo A.C. Carretera a la
Victoria Km. 0.6 Hermosillo, Sonora. Coordinación de Ciencia de los Alimentos. Tel/fax
662 280 00 58. e-mail [email protected]