Перспективы в отношении иммуноглобулинов в молозиве и молоке

 
Нутриенты 2011, 3, 442-474; doi: 10.3390 / nu3040442
nutrients
ISSN 2072-6643
www.mdpi.com/journal/nutrients
Обзор
Перспективы в отношении иммуноглобулинов в молозиве и
молоке
Уолтер Л. Херли 1, * и Питер К. Тель 2
1 Отдел изучения животных, Иллинойсский университет в Урбане-Шампейне, Урбана,
Иллинойс 61801, США
2 Отдел биологических наук и здоровья животных , Орхусский университет, DK-8830
Tjele, Дания; E-Mail: E-Mail: Peter.Theil@agrsci.dk
Автор, принимающий корреспонденцию; E-Mail: wlhurley@illinois.edu Тел .: + 1-217-
333-1327; Факс: + 1-217-333-8286.
Поступило в редакцию: 2 марта 2011 г .; в пересмотренной форме: 21 марта 2011 г. /
Принято: 12 апреля 2011 г. / Опубликовано: 14 апреля 2011 г.
Резюме: Иммуноглобулины формируют важную составную часть
иммунологической активности, обнаруженную в молоке и молозиве. Они
занимают центральное место в иммунологической связи, которая возникает,
когда мать передает пассивный иммунитет потомству. Механизм переноса
варьируется среди видов млекопитающих. Крупный рогатый скот
обеспечивает легкодоступные, иммунно обогащенные молозиво и молоко в
большом количестве, делая эти выделения важными потенциальными
источниками иммунных продуктов, что может принести пользу людям.
Иммунное молоко - это термин, используемый для описания ряда продуктов
молочной железы крупного рогатого скота, которые прошли проверку против
ряда заболеваний человека. Использование молозива или молока как
источника иммуноглобулинов, предназначенных для новорожденных видов,
видам, производящих секрецию, или для иных видов, может быть
рассматриваемым в контексте типов иммуноглобулинов в секреции,
механизмы ,по которым иммуноглобулины секретируются, и механизмы, с
помощью которых новорожденный или взрослый, потребляющий молоко,
получает затем иммунологическую пользу. Стабильность иммуноглобулинов
при их переработке в молоке, или когда они подвергаются пищеварению в
кишечнике, является дополнительным фактором оценки значимости
иммуноглобулинов молока. В этом обзоре обобщены фундаментальные
знания о иммуноглобулинах, обнаруженных в молозиве, молоке и иммунном
молоке.
Ключевые слова: иммуноглобулины; молоко; молозиво; крупный рогатый
скот; человек; иммунитет; пассивная передача
1. Введение.
Тема иммуноглобулинов в молоке приводит к мысли о взаимосвязи с
материнским молоком, передачей пассивного иммунитета от матери к
новорожденному и о незрелой иммунной системе новорожденного.
Исследования в этой области датированы еще концом девятнадцатого века,
однако скотоводы на протяжении многих столетий c выгодой использовали
связь между материнским иммунным статусом, иммунологической защитой и
развитием новорожденных[1,2]. Иммуноглобулины в выделениях молочных
желез происходят из нескольких источников и представляют собой историю
проявления антигена у матери и реакции ее иммунной системы.
Иммуноглобулины переносятся через эпителиальные клетки молочной
железы с помощью рецептор-опосредованных механизмов и ,путем выброса
молока во время вскармливания, передаются из молочной железы. Затем
иммуноглобулины попадают в желудочно-кишечный тракт новорожденного.
Хотя эта среда в первую очередь и ориентирована на пищеварение, чтобы
получить питательную выгоду, иммуноглобулины остаются достаточно
стабильными, чтобы обеспечить защитные преимущества , путем
поглощения, в сосудистую систему новорожденных у некоторых видов, либо, с
помощью иммунологической функции, в их желудочно-кишечный тракт.
Иммуноглобулины, обнаруженные в молоке, а так же перенос пассивного
иммунитета от матери к новорожденному, были рассмотрены многими
авторами, частично приведенные здесь в списке .[1-18].
В дополнение о важности гомологичного переноса пассивного
иммунитета от матери к новорожденному, существует значительный интерес
к потенциалу гетерологичного переноса пассивного иммунитета, такого, как
иммуноглобулины, полученные от одного вида и используемые в виде
пассивного иммунитета у другого вида. Способность управлять
иммунологическим статусом животных путем вакцинации против болезней,
которые влияют на людей, и возможность собирать эти иммуноглобулины в
форме молозива или молока, признана уже давно [19,20] и продолжает
оставаться предметом одинакового интереса как науки о животных, так и
медицины человека .[13,16,17,21-23].
Этот обзор начинается с резюме некоторых исследований о том, что
было названо «имунным молоком», а затем обсуждаются различные аспекты
иммуноглобулинов в секрете молочной железы (структура, функция,
концентрация, источники, передача, различия в видах и роли
иммуноглобулинов). Наконец, рассмотрены признаки, связанные со
стабильностью и методами обработки для сбора молочных
иммуноглобулинов .
2. Иммунное молоко
2.1. Обзор
Одно интригующее применение наших знаний о колострале крупного
рогатого скота и молочных иммуноглобулинах , дает возможность обеспечить
пассивный иммунитет против болезней у других видов, особенно у людей.
Способность направлять иммунную систему коровы на производство
антигенспецифических антител, которые секретируются в молозиве и молоке,
может использоваться для обеспечения защиты от конкретного заболевания,
продолжая оставаться областью, представляющей интерес. Например,
широко распространенное потребление иммунного молока от коров,
инокулированных такими заболеваниями, как птичий грипп, ОРВИ и другие
респираторные заболевания человека, было предложено в качестве
потенциального средства замедления вспышек заболевания до того, как они
достигнут уровня эпидемии. [24]В ряде обзоров обобщены и оценены ранние
попытки разработать и протестировать использование иммунных молочных
продуктов для обеспечения пассивной иммунной защиты [21-23,25-31].
Некоторые продукты на основе иммунного молока коммерчески доступны
[13,17,22,23,32]. Безопасность, связанная с вопросом с использованием
иммунных молочных продуктов человеком, обсуждались другими [23,33-35].
В приведенном ниже обсуждении приводятся некоторые примеры иммунных
молочных продуктов и их использование против некоторых болезней
животных и человека (разделы 2.2-2.7).
2.2. Гомологическая передача пассивного иммунитета
Секреция антител в грудном молоке, у естественно иммунизированных
матерей, может обеспечить защиту от кишечных и других заболеваний у
детей [11].Например, повышеннаяе концентрации антител в молоке матери ,
специфичных для кишечных патогенов, таких как Vibrio cholerae, не
препятствуют колонизации бактерии у грудного ребенка, но, похоже,
защищает зараженного ребенка от развития диареи [36]. Кормление грудью
связано с уменьшением случаев диареи Campylobacter у детей раннего
возраста по сравнению с детьми, которых не кормят грудью [37]. У детей на
грудном вскармливании, у которых развивается диарея, потребляемое
материнское молоко не может содержать IgA-антитела, специфичные для
общего антигена Campylobacter [37], что указывает на степень антигенной
специфичности, содержащуюся в грудном молоке.
Уже хорошо известна идея иммунизации беременного животного ,с
целью контроля неонатальной заболеваемости и смертности.[38]Вакцинация
или естественная иммунизация тельной коровы, овцы или свиноматки
против энтеротоксигенной Escherichia coli [38-40] или кишечных вирусов [41,
42] может обеспечить степень защиты новорожденного. Как пример, телята,
будучи единожды с временной и ограниченной защитой от вирусного
заражения , которые кормились один раз вскоре после рождения
объединенным молозивом от коров, иммунизированных против ротавируса
крупного рогатого скота, наблюдалась более короткая продолжительность
диареи [43]. В другом примере , телята , которых кормили молочными
добавками, с низким уровнем сходного иммунного молозива в каждом
кормлении в течение двух недель, имели уменьшенное заражение вирусом и
снижение частоты диареи [44].
У приматов иммунизация беременных бабуинов с помощью резус-
ротавирусной вакцины увеличивала иммуноглобулин молока и вирус
нейтрализующий титр [45]. Пренатальная иммунизация беременных женщин
одной дозой менингококковой вакцины не только увеличивала
антигенспецифическое IgG-антитело в сыворотке ребенка в течение первых 2-
3 месяцев после рождения, но антигенспецифический IgA в молоке продолжал
повышаться, по крайней мере, до 6 месяцев [46]. Как обсуждалось в разделе
4, передача IgG потомству у людей происходит во время поздней
беременности и обеспечивает исходный системный источник этого
иммуноглобулина. Младенцы, поглощающие грудное молоко, будут в
основном поглощать секреторный IgA (раздел 4), который обладает
значительной защитной активностью в кишечнике, как описано в разделе 5.2.
2.3. Гетерологический перенос пассивного иммунитета
Вышеприведенные примеры гомологического переноса пассивного
иммунитета стали основой для рассмотрения возможностей
гетерологического пассивного переноса.Иммунные молочные продукты
обычно представляют собой форму белкового продукта, полученного из
молозива и / или молока крупного рогатого скота. Обычно коровы
гипериммунизированы против одного или нескольких антигенов,
представляющих собой патогены бактериального или вирусного
происхождения. Сырые препараты иммуноглобулина из молозива или молока
могут варьироваться от практически неизменной концентрации
иммуноглобулина в продукте, до частичной изоляции иммуноглобулина или
плотности концентрата сывороточного белка.
Первичным иммуноглобулином в молозиве коровы и молоком является
IgG, тогда как первичным иммуноглобулином в человеческом молоке является
IgA [1]. Тем не менее, бычий IgG из молозива или молока может быть
эффективным в качестве средства обеспечения пассивного иммунитета для
защиты животных и людей от заболеваний. Использование бычьих
колостральных иммуноглобулиновых препаратов от иммунизированных
коров для защиты новорожденных других видов, было продемонстрировано
на примере свиней [47] и экспериментальных моделей животных, таких как
мыши [48,49]. Существует также ряд примеров использования бычьих
иммунных молочных продуктов для лечения или профилактики заболеваний
у человека, особенно в тех случаях, когда возбудитель действует в желудочно-
кишечном тракте. При рассмотрении этих исследований всегда нужно иметь
в виду, что молозиво или молочные препараты потенциально содержат
другие иммуномодулирующие вещества, кроме иммуноглобулинов, как это
кратко обсуждается ниже (раздел 6.3).
Концепция использования иммунного молока, полученного от гипер
иммунизированных коров для лечения заболеваний человека, может быть
прослежена до 1950-х годов и ранее [19,20].Некоторые из ранних достижений
в этой области включали в себя использование иммунных молочных
продуктов для лечения ревматоидного артрита и сенной лихорадки [19].
Препараты на основе иммунного молока, полученные из молока от коров,
иммунизированных термически умерщвленной, лиофилизированной смесью
бактерий, обнаруженных в желудочно-кишечном тракте человека, изучались с
целью профилактики и лечения ревматоидного артрита, высокого уровня
холестерина в крови, высокого кровяного давления и внутриротового
подслизистого фиброза [50-53].С другой стороны, большинство исследований
по использованию иммунного молока проверили потенциал иммунного
молока в профилактике и лечении инфекционных заболеваний, особенно
болезней желудочно-кишечного тракта.
Даже молоко не от гипер иммунизированных коров, может быть
рассматрено, в некотором смысле , как иммунное молоко. В сыром и
пастеризованном молоке от коров , которые не были специально
вакцинированы, были обнаружены антитела белка IgG1 против ротавируса
человека. [54]. Так же было обнаружено, что молоко от не иммунизированных
коров содержит измеримую антигенсвязывающую активность против
нескольких патогенных бактерий человека [55].
2.4. Иммунное молоко и заболевания, вызывающие диарею
Несколько авторов опробовали эффективность препаратов
иммуноглобулина с активностью антител против ротавируса человека как
средство обеспечения пассивного иммунитета у детей.Например, у детей,
употреблявших обезжиренный молозиво от коров, иммунизированных
против штамма ротавируса человека, не было улучшения симптомов, когда
инфекция была установлена (пациенты были госпитализированы с
ротавирусной инфекцией), однако препарат был эффективен для
ограничения диареи у детей, которые употребляли его до заражения [56,57].
В другом исследовании прекращение выделения ротавируса в стуле
младенцев с острым ротавирусным гастроэнтеритом коррелировало с
наличием нейтрализующей активности в стуле после приема концентрата
белка бычьей сыворотки из ротавирусно-гипериммунизированных коров [58],
хотя значительного снижения продолжительности диареи в этом
исследовании не было. Другие исследования показали, что лечение детей с
гипериммунным молозивом крупного рогатого скота от коров,
иммунизированных серотипами ротавируса человека, уменьшает
продолжительность и тяжесть диареи из-за ротавирусной инфекции [59] и
может обеспечить значительную защиту от ротавирусной инфекции [60].
Энтеропатогенные бактерии также послужили мишенью при разработке
иммунного молока. Свыше 80% анализов фекальных проб у детей
обнаружились отрицательными для штамма E. coli, использованного в гипер
иммунизации коров для обеспечения пациентов иммуноглобулиновым
концентратом в молозиве\ молоке, которые дети принимали в течение 10
дней [61]. Интересно, что только у одного из девяти детей, которых лечили
иммуноглобулиновым концентратом, и имели диарею, ассоциированную
штаммом E.coli,который не был использован при вакцинации коров, оказался
негативный стул, тем самым подчеркивая важность бактериальной штамм-
специфичности иммунного продукта. Было показано, что потребление
гипериммунного иммуноглобулинового концентрата с высоким титром
антител против липополисахарида, выделенного из Shigella flexneri 2a,
обеспечивает защиту от заражения одним и тем же штаммом [62]. Однако не
было обнаружено различий в диареях или других симптомах у детей со
стулом , положительным для S. dysenteriae, независимо от того, были ли они
пролечены бычьим молозивом от коров, иммунизированных против S.
dysenteriae, или с молозивом от коров, не гипериммунизированных [63].
Энтеротоксигенная кишечная палочка также обычно ассоциируется с
диареей путешественника. Профилактика этой инфекции может быть
достигнута путем выработки пассивного иммунитета при помощи иммунного
молока. Концентрат бычьего сывороточного белка из коров,
иммунизированных энтеротоксигенными серотипами E. coli и потребляемый
3 раза в день в течение семи дней, защищал всех взрослых добровольцев от
развития диареи после того, как их заражали энтеротоксигенным штаммом E.
coli [64]. Напротив, 90% добровольцев, которые получали контрольный
концентрат иммуноглобулина до заражения, развили диарею после
заражения кишечной палочкой. Последующие изучения с использованием
IgG, выделенных из молозива от коров, гипер иммунизированных против
специфических антигенов фактора колонизации E. coli, также показали
защитные эффекты у добровольцев с коэффициентом колонизации
антигенсодержащей энтеротоксигенной E. coli [65], однако другие
исследования в той же группе не продемонстрировали значительных
эффектов от подобных иммуноглобулиновых молочных продуктов [66]
Препараты из молозива крупного рогатого скота, полученные от коров,
которые не были подвергнуты гипер иммунизации против конкретных
антигенов, также могут принести пользу, благодаря пассивной иммунизации ,
которую они обеспечивают при некоторых заболеваниях. К примеру , для
лечения ряда заболеваний, включая диарею, вызванную E. coli [22,23] был
использован коммерческий продукт, изготовленный из крупного
стандартизованного отбора молозива, собранного от более чем 100 коров.
[67]. Подобные препараты от неиммунизированных коров могут обеспечить
защиту от бактериальных токсинов, которые являются причиной диареи у
больных СПИДом [68]. Эти исследования, наряду с вышеупомянутым
исследованием, сравнивающим препараты молозива с коровами,
вакцинированными против S. dysenteriae с не иммунизированными [63],
показывают, что коровье молозиво обладает значительными
антимикробными свойствами в результате естественного воздействия
антигенов на патогены, могущие причинить вред человеку.
2.5. Иммунное молоко и зубной кариес
Еще один пример потенциального использования препаратов бычьего
иммуноглобулина для борьбы с бактериальными популяциями появился
вследствие изучения проявления кариеса [69]. Была продемонстрирована
концепция пренатальной иммунизации от кариеса у крыс , от беременной
матери к новорожденному.[70]. В приложениях к человеку, в нескольких
исследованиях использовали препараты молочной сыворотки крупного
рогатого скота от коров, вакцинированных бактериальными штаммами
(Streptococcus mutans и Streptococcus sobrinus) и содержащие более 60%
иммуноглобулина, из которых которых 80% были IgG1, оказывающие
влияние на кариес-продуцирующие бактерии. Колостральный сывороточный
препарат уменьшал приверженность Streptococcus mutans , вызывал
агрегацию суспендированных бактерий in vitro [71], а также ингибировал
поглощение глюкозы испытуемым организмом [72,73]. Препарат сыворотки
от гипер иммунизированных коров in vitro опсонизировал бактерии и
усиливал фагоцитоз бактерий лейкоцитами человека [74].Антитела в
препарате для сыворотки оставались функциональными при добавлении в
молоко, которое было обработано с помощью высокотемпературной
пастеризации, или в молоко, которое было ферментировано для продления
срока хранения [75]. Иммунное молоко от коров, подвергнутых гипер
имунизации против семи штаммов Streptococcus mutans, уменьшило
восстановление бактерии в образцах бляшек у испытуемых, в течение семи
дней после начала промывания полости рта продуктом препарата сыворотки
[76]. Промывание полости рта молоком, собранным у коров,
иммунизированных слитым белком, представлявшим два основных фактора,
вовлеченных в оральную колонизацию Streptococcus mutans, ингибировало
реколонизацию слюны и бляшек этого организма [77, 78].
2.6. Иммунное молоко и кишечные паразиты
Расстройства иммунодефицита часто связаны с криптоспоридиозом, что
может привести к хронической мальабсорбции и потере веса. В случае
изучения ребенка с врожденной гипогаммаглобулинемией, сильной рвотой и
диареей из-за криптоспоридиоза, желудочная инфузия с гипериммунным
молозивом крупного рогатого скота от коров, иммунизированных ооцитами
криптоспоридия, разрешила симптомы в течение нескольких дней, а ооциты
больше не были обнаружены в образцах фекальных проб после примерно
восьми дней [79]. Похожий случай у ребенка со СПИДом, у которого была
сильная диарея, вызванная криптоспоридиозом, введение коммерческого
препарата гипер иммунного коровьего молозива с анти
криптоспоридиальной активностью ,улучшало диарею и устраняло паразита
[80].
2.7. Вакцинация для увеличения антител в молозиве и молоке
В случаях, когда иммунное молоко собирается от коров,
иммунизированных против одного или нескольких патогенов, режим
иммунизации происходит во время периода дозревания коровы. Чтобы
представить это в перспективе относительно цикла лактации коровы,
краткое напоминание об этом цикле может быть полезно . В зависимости от
системы управления, используемой фермой, у большинства молочного скота
первый теленок появляется в начале третьего года, обозначающего началом
их первой лактации. Корову повторно запускают на два-три месяца для
лактации. Беременность составляет около 280 дней. Примерно за 2 месяца до
ожидаемой даты отела, или приблизительно 10 месяцев в период лактации,
отбор молока прекращается, и корова переводится на так называемый
сухостойный период .С сухостойный период молочное вымя подвергается
процессу инволюции , когда большинство остаточных компонентов молока
разрушаются и рассасываются [81]. За несколько недель до отела , молочная
железа начинает фазу перестройки . Формируется молозиво в дни,
совпадающие с ранней фазой лактогенеза (начало лактации),
предшествующей отелу . Лактогенез у коров начинается незадолго до отела и
продолжается в первые несколько дней после родов. Молозиво, собранное
при первом доении коровы после отела, представляет собой накопление
колостральных продуктов в дни, предшествующие родам, в том числе
иммуноглобулинов, которые имеют самую высокую концентрацию при
первом доении. Затем концентрации иммуноглобулинов в последующих
нескольких доениях быстро снижаются [82].
Одно заявление о вакцинации тельных или кормящих животных
происходит из области контроля над маститом у крупного рогатого скота.
Мастит является основным заболеванием молочного скота и чаще всего
вызвано интра-маммарной инфекцией [83,84]. Вакцинация крупного
рогатого скота против возбудителей, вызывающих мастит, была предметом
исследования в течение многих лет [85,86]. Оптимизация расписаний
иммунизации продолжает изучаться [87]. Эффективные вакцины против
возбудителей, вызывающих мастит, могут увеличить антигенспецифические
иммуноглобулины в сыворотке, что, в свою очередь, может увеличить
секрецию молочных желез. В случае вакцины J5 E. colibacterin иммунизация
также может приводить к гиперчувствительности молочной железы к
бактериальному заражению [88], напоминая нам, что усиление
антигенспецифических антител в молоке не является единственным
механизмом которые могут иметь эффект от вакцины. Поскольку периоды
периартума и ранней лактации являются периодом высокой
восприимчивости молочной железы к маститу, многие графики иммунизации
включают вакцинацию до зачатка в сухой период, когда молоко не удаляется,
а молочная железа претерпевает инволюцию. Также важно помнить, что
крупный рогатый скот обычно вакцинирован в перипартийный период
[88,89], потенциально подвергая риску воздействие иммунизации, введенное
непосредственно перед или сразу после отела.
Колиформный мастит является одним из основных видов мастита у
крупного рогатого скота [90]. Более успешные протоколы вакцинации для
контроля мастита были при помощи бактериальной вакцины J5 E. coli,
которую вводят предварительно непосредственно перед, либо во время,
сухостойного периода [87,91-96]. За ними обычно следуют дополнительные
дозы вакцины примерно в середине сухостойного периода. Некоторые
протоколы включают дополнительную иммунизацию в течение нескольких
дней после отела [87,91,92,94], тогда как другие также продолжают
иммунизацию в первые три месяца лактации [87,94]. Попытки вакцинации
против других возбудителей, вызывающих мастит, были встречены с более
ограниченным успехом. Такие протоколы вакцинации варьируются от
прививок в течение сухостойного периода [97], до пиковой лактации [98] и
даже поздней лактации [99]. Хотя большинство протоколов вакцинации,
используемых при контроле мастита, вводят вакцину либо внутримышечно,
либо подкожно, интра-маммарная иммунизация также может приводить к
увеличению антиген специфического иммуноглобулина в молоке, также как и
в сыворотке [100-103].
Обзор протоколов иммунизации, используемые в исследованиях для
производства многих имунных молочных продуктов, показывает
значительные вариации, особенно в отношении количества и сроков
иммунизации. В частности,в тех, где молозиво собирается вскоре после
отела, многократные иммунизации вводят на последних этапах
беременности, когда корова будет находиться на сухостойном периоде[56-58,
60, 61, 64, 71, 72, 77, 79, 104, 106]. Затем выделения из молочных желез
собирают либо только при первом доении [79], объединяя, с первыми 4-6
доениями [56,57,72,104], объединяя надои с первых 6 до 10 дней после отела
[58,61,64,105] либо собираются в более длительный период лактации [77].
Другие исследования инициировали иммунизацию в течение позднего сухого
периода, а затем продолжали вакцинацию во время лактации [50,51,76] или
только вакцинацию во время лактации [107]. Многие из этих исследований
использовали внутримышечную или подкожную вакцинацию, хотя некоторые
также включали внутримышечные [58,79,105] или внутривенные инфузии
[61].
Более новые технологии для разработки и доставки вакцин могут еще
более усилить производство иммунных молочных продуктов. Протоколы
вакцинации, которые подвергают животных конкретным антигенам, могут
усилить гуморальные иммунные ответы в молочной железе, включая
вакцины на основе пептидов [108] и вакцины на основе ДНК [109, 110].
Доставка антигена животному также может быть достигнута с помощью
антигена, инкапсулированного в биоразлагаемые микросферы [111], и с
антиген-высвобождающими устройствами [112]. Также использовались
трансгенные животные с целью получения антигенов, которые затем могут
быть использованы против вирусного заболевания в вакцинации животных
[113].
Более новые технологии для разработки и доставки вакцин могут еще
более укрепить производство иммунных молочных продуктов. Протоколы
иммунизации, которым подвергаются животные конкретным антигенам,
могут усилить гуморальные иммунные ответы в молочной железе, включая
вакцины на основе пептидов [108] и вакцины на основе ДНК [109, 110].
Поставка антигена животному также может быть достигнута с помощью
антигена, инкапсулированного в биоразлагаемые микросферы [111], и с
антиген-высвобождающими устройствами [112]. Трансгенные животные
также использовались для получения антигенов, которые затем могут
использоваться для вакцинации животных против вирусного заболевания
[113].
3. Структура и функция иммуноглобулина
Иммуноглобулины или антитела, обнаруженные в молозиве или
молоке, являются теми же, что и в крови или мукозальных выделениях. Они
представляют собой семейство белков с рядом защитных биоактивных
веществ. Иммуноглобулины делятся на несколько классов, включая IgM, IgA,
IgG, IgE и IgD [114], а IgG, IgA и IgM являются основными классами
иммуноглобулина в секретах молочных желез. IgM - это класс, который в
начальной стадии появляется, когда организм впервые подвергается
воздействию антигена (первичной инфекции). IgM обладает низкой
специфичностью и, следовательно, более низкой эффективностью в борьбе с
инфекцией. IgA является основным классом иммуноглобулина,
обнаруженным в секретах слизистой оболочки, и предотвращает слизистые
инфекции агглютинирующими микробами, тогда как IgG является основным
классом иммуноглобулина, найденным в молозиве крупного рогатого скота и
молоке. Существует несколько подклассов IgG, причем IgG1 и IgG2 являются
основными иммуноглобулинами в сыворотке. Все мономерные
иммуноглобулины имеют одинаковую основную молекулярную структуру,
состоящую из двух одинаковых тяжелых цепей и двух идентичных легких
цепей с общей молекулярной массой около 160 килодальтонов (подробности о
структуре иммуноглобулина см. В [5, 14, 16]). И тяжелая, и легкая цепи имеют
постоянные и переменные области. Тяжелые и легкие цепи связаны между
собой дисульфидными связями, что приводит к классической Y-форме
молекулы иммуноглобулина [114]. Количество и расположение
дисульфидных связей зависит от класса иммуноглобулина. Каждая молекула
иммуноглобулина имеет два антигенсвязывающих центра, которые содержат
антигенсвязывающий фрагмент (Fab). Fab включает переменный
аминокислотный домен. На другом конце молекулы находится постоянный
фрагмент (Fc), который имеет константную аминокислотную
последовательность среди молекул того же подкласса и который придает
идентичности иммуноглобулину как конкретному подклассу. Fc-область
молекулы представляет собой область, которая связывается с Fc-рецепторами
на разных типах клеток.
В случае полимерных иммуноглобулинов, в том числе полимерных
форм IgA и IgM, которые находятся в молоке, мономерные формы
иммуноглобулинов связаны между собой ковалентным взаимодействием с
соединительной цепью (J) [114, 115]. В результате получается димерная
форма IgA и пентамерная форма IgM. Связывание этих иммуноглобулинов с J-
цепью также приводит к тому, что они обладают несколькими особыми
свойствами, включая: высокую валентность антигенсвязывающих участков,
позволяющую им агглютинацию бактерий; ограниченную активирующую
активность комплемента, которая позволяет им действовать
невоспалительно; и высокое сродство к полимерному иммуноглобулиновому
рецептору (pIgR), который отвечает за трансепителиальный перенос IgA и IgM
в секрецию слизистой оболочки, такой как молоко [116]. PIgR и его связь с
секреторным компонентом (SC), связанным с секреторным IgA и секреторным
IgM, обсуждаются ниже (раздел 5.2).
4. Концентрации в молозиве и молоке - физиологические особенности
Содержание иммуноглобулинов в молозиве и молоке сильно зависит от
видов животных [1,14]. То же самое справедливо и для относительной доли
классов иммуноглобулина. Эти разновидности видов являются адаптацией к
репродуктивным стратегиям животных и степенью созревания потомства при
рождении. Виды животных можно разделить на три класса [1]: (1) виды, где
иммуноглобулины передаются главным образом плоду через плаценту (люди
и кролики); (2) виды, у которых потомство рождается, и
агаммаглобулинемическая передача иммуноглобулина происходит через
секрецию молочной железы (копытные, такие как лошади, свиньи, коровы и
козы); и (3) виды, где иммуноглобулины переносятся как через плаценту, так
и секрецию молочной железы (крысы, мыши и собаки). Эти адаптации имеют
несколько последствий как для состава иммуноглобулинов в молозиве, так и
для молока, а также для роли, которую играет молозиво. Действительно, для
животных, таких как крысы, мыши, собаки и парнокопытные, поглощение
адекватного качества и достаточного количества молозива важно для
потомства для повышения системной иммунной функции в краткосрочной
перспективе, тогда как потребление молозива у младенца человека
обеспечивает большую защиту его желудочно-кишечного тракта (см. раздел
6.3). Это отражается на более низком общем содержании иммуноглобулина в
молозиве человека по сравнению с молозивом от других видов (рис. 1)
[1,3,117]. Человеческое молозиво имеет низкое содержание IgG (2%), а IgG,
необходимый для обеспечения системного иммунитета, переносится через
плаценту до рождения. Напротив, содержание колострального IgG у многих
других видов обычно превышает 75% от общего содержания
иммуноглобулина (рисунок 1). Дополнительным следствием различных
путей передачи иммуноглобулина является изменение относительного
содержания иммуноглобулинов, которое происходит при переходе от
молозива к молоку у определенных видов (рис. 1). Например, профиль
иммуноглобулинов в молозиве человека аналогичен профилю,
обнаруженному в молоке, где уровень IgA высок как в молозиве, так и в
молоке (88-90% от общего иммуноглобулина). Это контрастирует с секретами
молочной железы крупного рогатого скота, где высокая концентрация IgG в
молозиве быстро уменьшается с последующими надоями. Для животных,
таких как крысы, мыши, собаки и парнокопытные, задача молозива и
молочных иммуноглобулинов заключается в обеспечении иммунной
защиты ,как системно, так и в желудочно-кишечном тракте, что отражается на
больших изменениях профиля иммуноглобулинов при переходе от молозива к
зрелому молоку (Рисунок 1). Таким образом, для многих видов доля IgA
увеличивается на этапе между молозивом и молоком.
Рисунок 1. Относительное распределение IgG, IgA и IgM в молозиве (наружный
круг) и в молоке (внутренний круг) пяти видов. Относительный размер окружностей
представляет общую концентрацию общего количества иммуноглобулинов,
встречающихся среди видов, и концентраций в молозиве и молоке. Данные,
скомпилированные и рассчитанные из: корова и овечка [1]; человек и свинья [3]; и
лошадь [117].
Перспективы в отношении иммуноглобулинов в молозиве и молоке - фото pic_38965da6c28873e_1920x9000_1.png
5. Источники и транспорт иммуноглобулинов
5.1. IgG иммуноглобулины, обнаруженные в секретах молочных желез,
возникают из системных и местных источников. В случае IgG в молоке
основная часть поступает из сыворотки [14]. В то время как IgG,
продуцирующие плазматические клетки, могут встречаться в ткани молочной
железы, их вклад в IgG в молозиве незначительный по сравнению с IgG,
полученным из сыворотки. Хотя ограниченный парацеллюлярный проток
иммуноглобулинов может возникать во время воспаления (мастит),
поглощение и перенос иммуноглобулина через эпителиальный барьер
молочной железы, как полагают, происходит в основном через Fc-рецептор-
опосредованный процесс [1,7,118-120]. Предполагается, что
иммуноглобулины связываются с рецепторами на базалатеральных
поверхностях эпителиальной клетки молочной железы. Эти рецепторы
специфичны для Fc-части молекулы иммуноглобулина. Связанный с
рецептором иммуноглобулин интернализуется через эндоцитарный механизм
[121], переносится на апикальный конец клетки и высвобождается в
альвеолярный просвет. Недавние исследования пролили дополнительный
свет на детали этого процесса [122].
В случае с IgG, рецептор, ответственный за трансцитоз IgG в молозиво,
обращается к FcRn или неонатальный рецептор Fc, поскольку он
первоначально идентифицировался в кишечнике неонатального грызуна в
качестве рецептора, ответственного за специфическое усвоение материнского
IgG [123,124 ]. FcRn также участвует в трансплацентарном переносе IgG у
людей и других видов [125-127], что может включать эндоцитарный и
трансцитотический процесс [128]. С момента своего первоначального
открытия FcRn был описан во многих тканях [122]. Рецептор представляет
собой гетеродимер, состоящий из связанной с мембраной α-цепи, подобной
молекулам МНС класса 1, и меньшего белка МНС класса 1, β2-микроглобулина
[129]. Связывание IgG с FcRn зависит от рН, с высоким аффинным
связыванием, происходящим при кислом рН, но только слабым связыванием
при нейтральном или основном рН [122]. Это наблюдение позволяет
предположить, что IgG, взятый эпителиальными клетками, может
связываться с FcRn в кислой среде в эндосомах. Точный механизм транспорта
через эпителиальную клетку и выброс в молозиво или молоко еще предстоит
продемонстрировать.
Период полураспада IgG в сыворотке обычно более длительный (1-3
недели), чем для IgA или IgM (1-2 дня), а период полураспада IgG2 немного
длиннее, чем для IgG1 [122]. Данные показывают, что IgG2 имеет более
высокое сродство к FcRn, чем IgG1 [122]. В бычьем молозиве IgG1 во много раз
превышает концентрацию, чем IgG2 [82], хотя они имеют примерно равные
концентрации в сыворотке. Возможно потому, что большая часть IgG2, взятая
эпителиальной клеткой молочной железы при образовании молозива, не
пропускается к альвеолярному просвету, а скорее возвращается к
внеклеточной жидк?
Источник: http://ua-pharm.com/wp-content/uploads/docs/immunoglobuliny-v-molozive-i-moloke-perspektivy-translate.pdf
Комментарии
Пока нет комментариев
Витрина
Контакты
Vipmama
Телефоны:
+380 (63) 646-98-04показать+380 (63) 646-98-04 все+380 (63) 646-98-04 +380 (67) 525-77-41
Адрес:
Украина, Киев, Киев на карте
Включен режим редактирования. Выйти из режима редактирования
наверх