La biología de la lactoferrina

Resumen

Se ha escrito mucho sobre los mecanismos antibacterianos de los leucocitos polimorfonucleares y se dispone de varias excelentes revisiones sobre este tema (Root & Choan 1981; Ryter & Chastellier; Spitznagel 1983). Sin embargo, solo muy pocos investigadores prestaron atención a las relaciones cuantitativas entre las células fotolíticas y las bacterias, lo que es, en última instancia, decisivo para el resultado de cualquier infección. Por ejemplo, si el número de polimorfos es fijo y las bacterias continúan multiplicándose en los fluidos extracelulares, entonces la misión de los polimorfos de oponerse a la infección se vuelve cada vez más difícil. Lo contrario ocurre cuando la disponibilidad de polimorfos no tiene obstáculos, lo que hace que el plasma sanguíneo sea bactericida. Estas relaciones, de suma importancia, se estudian mejor in vivo, lo que permite que todas las circunstancias entren en juego. Los estudios in vitro también son esenciales, pero generalmente solo con un propósito particular. En última instancia, lo que realmente importa es su relevancia para las condiciones in vivo.

En la fisiología de la vida real, la eficacia fagocítica depende de los siguientes parámetros: la proporción bacteria/fagocito; la tasa de ingestión de bacterias y la tasa de destrucción o crecimiento de bacterias extracelulares. El medio en el que funcionan los polimorfos es el plasma corporal regular o los exudados inflamatorios, y ambos contienen proteínas no saturadas que se unen al hierro que, según las circunstancias individuales, consisten en transferrina, lactoferrina o una mezcla de ambas. La influencia de estos polipéptidos en combinación con otros factores antibacterianos, como anticuerpos específicos, complemento y lisozima, puede ser de importancia decisiva. Las fórmulas de consorcios probióticos de SBO, cuyas propiedades se discuten en este documento, parecen contener concentraciones significativas de lactoferrina, cuyas propiedades se discuten en este documento.

Discusión

La biología de la lactoferrina

La lactoferrina es un miembro de la familia de proteínas fijadoras de hierro que también engloba la transferrina y la ovotransferrina. Estas proteínas se distribuyen ampliamente en los fluidos fisiológicos de todos los vertebrados. Todas contienen una única cadena polipeptídica de unos 700 residuos de aminoácidos. Su peso molecular es de aproximadamente 80.000. Cada una de ellas es capaz de unirse reversiblemente a dos átomos de hierro. El estudio 3D de la estructura de la lactoferrina reveló que cada átomo de hierro es capturado por las cadenas laterales de cuatro aminoácidos específicos: dos tirosinas, una histidina y un aspartato.

La afinidad de la lactoferrina por el hierro es muy alta: aproximadamente 10{30}. Esto permite a la lactoferrina retener el hierro en presencia de quelantes como el citrato, incluso a un pH tan bajo como 4,0 o incluso menor. Una afinidad tan alta también permite el transporte de hierro por la lactoferrina a través del medio gástrico – pH 2,0 – hasta el intestino delgado, donde puede ser absorbido por receptores específicos extendidos en las células epiteliales.

El papel del hierro en los sistemas vivos

De una forma u otra, el hierro es esencial para la mayoría de las formas de vida. Es el metal de transición más abundante en los organismos vivos y está dotado de propiedades únicas que le permiten iniciar y participar en ciertas reacciones químicas fundamentales. Aunque el hierro es muy importante en el metabolismo de muchas formas de vida, en los humanos su principal utilidad se dirige a los mecanismos redox, de los cuales el más importante es la respiración.

Sin embargo, si este potencial se deja sin controlar, a menudo da lugar a reacciones bastante dañinas como la generación de radicales libres y la estimulación generalizada de agentes infecciosos, como bacterias dañinas, levaduras y virus, cuyos procesos metabólicos dependen en gran medida del hierro. Por lo tanto, el hierro normalmente permanece unido a moléculas transportadoras, como el hemo u otras proteínas, por ejemplo, la ferritina, lo que previene reacciones indeseadas y, al mismo tiempo, permite la explotación de las propiedades biológicamente útiles del hierro. Los organismos vivos desarrollan diferentes mecanismos para secuestrar y transportar el hierro. En los humanos, es la lactoferrina la que recupera el hierro del medio ambiente y lo entrega donde se necesita.

Bioaccesibilidad nutricional del hierro

Para fines nutricionales, el hierro se obtiene de los alimentos que comemos. Así, nuestra capacidad de asimilar el hierro de nuestros alimentos –su bioaccesibilidad, es decir– tiene una correlación directa con nuestra salud. Sin embargo, las deficiencias de hierro se consideran el síndrome único más prevalente en el hombre. Según las estadísticas de la Organización Mundial de la Salud de la UNESCO, unos 750 millones de personas sufren de deficiencia de hierro en nuestro planeta. En realidad, este número es probablemente incluso mayor. Por desgracia, lo que estas estadísticas no revelan es que menos de la mitad de ellos carecen de hierro debido a la desnutrición. Más de la mitad de ellos sufren de deficiencia de hierro debido a problemas metabólicos que dificultan o inhiben la asimilación del hierro de los alimentos ingeridos o debido a la baja bioaccesibilidad del hierro ingerido.

El hierro que se utiliza hoy en día para complementar los alimentos tiene una tasa de bioaccesibilidad muy baja. Solo una porción muy pequeña –alrededor del 7%– es absorbida por el tracto gastrointestinal y un porcentaje aún menor es realmente asimilado por los órganos que lo requieren. En un esfuerzo inútil por compensar esta deficiencia, se añaden cantidades excesivas de hierro a los alimentos en general. El hierro que permanece sin asimilar apoya el crecimiento bacteriano y viral infeccioso en todo el organismo.

Por otro lado, el hierro transportado por la lactoferrina es extremadamente biodisponible (más del 95%), pero no lo entregará a microorganismos nocivos. La lactoferrina es identificada por receptores específicos y entrega el hierro a las células epiteliales del intestino delgado. El hierro se libera solo en el punto de reconocimiento y, por lo tanto, no está disponible para ningún otro microorganismo que pueda abundar en el tracto intestinal.

Se ha demostrado en lactantes amamantados que la lactoferrina es un factor clave tanto en la absorción como en la asimilación del hierro. Los estudios han revelado, por ejemplo, que la absorción de hierro de la leche humana –que es rica en lactoferrina– es mucho más eficiente que la de cualquiera de las llamadas fórmulas infantiles que contienen hierro. El mayor nivel de absorción de hierro de la leche humana produce una incidencia mucho menor de anemia por deficiencia de hierro y muchos menos trastornos intestinales entre los lactantes amamantados.

El cuerpo humano está programado para controlar sus reservas de hierro con mucho cuidado, limitando la absorción de hierro y reutilizando las proteínas de hierro no hemo. Aparte de la inserción de bilis en las heces –la bilis contiene átomos de hierro encerrados en la hematoporfirina prominente de la descomposición de los glóbulos rojos– no hay otra excreción de hierro en el sentido fisiológico. Así, el cuerpo humano promedio requiere alrededor de 1 miligramo de hierro para reemplazar el volumen eliminado en la bilis. (La descomposición de los glóbulos rojos produce la hematoporfirina, que, en sentido químico, es un anillo pirrólico para el cual el cuerpo humano no produce ninguna enzima lítica. Los riñones no pueden eliminar esta molécula compleja; esta hematoporfirina debe eliminarse a través de las heces. De hecho, es el óxido ferroso que contiene el principal responsable del color de las heces). El hierro excretado debe ser readquirido a través de la absorción intestinal.

Las funciones antiinfecciosas de la lactoferrina

Se han atribuido a la lactoferrina una serie de actividades colaterales. La mayoría de estas se relacionan con la alta afinidad de la lactoferrina por el hierro. Lo que nos lleva a uno de los hechos principales que aborda este ensayo: una vez que el hierro es secuestrado por la lactoferrina, no puede ser utilizado por bacterias, virus u otros parásitos cuya necesidad metabólica continua de hierro es primordial. Aunque dichos microorganismos compiten con la lactoferrina por el hierro liberando compuestos de peso molecular diminuto llamados sideróforos, son incapaces de capturar hierro en presencia de lactoferrina. Esto implica que una de las funciones principales de la lactoferrina es actuar como primera línea de defensa contra todos los patógenos.

Las defensas del huésped humano son los factores definitivos que determinan si una infección progresará o no. Estas defensas incluyen barreras anatómicas, como la piel intacta, la mucosa respiratoria ciliada y las secreciones nasales, vaginales y/o conjuntivales. En todas estas que participan en la protección del cuerpo contra las agresiones ambientales, la lactoferrina se encuentra en altas concentraciones. Como secuestrante de hierro, la lactoferrina tiene la capacidad de neutralizar patógenos en los puntos de entrada y, en consecuencia, inhibir la propagación de infecciones. Se demostró sin lugar a dudas que la lactoferrina en estas secreciones siempre está libre de hierro, constantemente lista para secuestrar todo el hierro existente localmente que es un elemento tan vital para la supervivencia de todos los posibles invasores.

Además, la lactoferrina también coopera con otras proteínas del cuerpo humano para privarlas de su vital hierro. La transferrina, por ejemplo, tiene una afinidad mucho menor por el hierro; por lo tanto, las bacterias agresivas pueden obtener hierro de ella. Por ello, durante las primeras etapas de la infección, en un proceso conocido como hipoferremia, la lactoferrina es enviada para capturar el hierro acumulado en la transferrina, evitando así su utilización por bacterias o virus invasores.

Debido a su alta afinidad por el hierro y su papel obvio en el mantenimiento de los equilibrios adecuados de hierro, la lactoferrina también puede considerarse como una especie de proteína de "control de calidad". Al retener el hierro de ciertos sectores metabólicamente activos, parece que la lactoferrina también disminuye notablemente la aparición de radicales libres en esa área. En este contexto, podemos proponer que es probable que la lactoferrina reduzca el "estrés oxidativo" de las células que de otro modo serían atacadas y dañadas por los radicales libres.

Usos de la lactoferrina

Hemos demostrado que la lactoferrina es la primera línea de defensa contra bacterias, parásitos y virus invasores. Por lo tanto, puede considerarse el principal antibiótico endógeno de la naturaleza. Se encuentra en concentraciones significativas en la leche humana, la saliva, las lágrimas y algunas otras secreciones externas.

El uso de lactoferrina preparada comercialmente

La lactoferrina también representa un aumento significativo en nuestra capacidad para proporcionar nutrición a los tejidos humanos. En los siguientes párrafos se describen ejemplos de cómo la lactoferrina podría utilizarse en productos comerciales.

Como agente nutricional:
El hecho de que la lactoferrina sea capaz de presentar el hierro en una forma bioaccesible la convierte en un suplemento muy superior al hierro inorgánico tradicional. Hemos demostrado los altos riesgos que representa la disponibilidad indiscriminada de hierro en el cuerpo. Mientras que el hierro inorgánico –como el contenido en suplementos y pastillas vitamínicas– se absorbe solo a una tasa del 5% al 10% y donde el hierro circulante no absorbido se vuelve automáticamente disponible para los invasores. El hierro de la lactoferrina no solo se absorbe a una tasa del 95%, sino que permanece exclusivamente disponible para las células que pueden hacer un uso legítimo de él.

A nivel mundial, la necesidad de hierro como suplemento alimenticio se encuentra en una etapa crítica tanto en países desarrollados como en desarrollo. En un intento de satisfacer la necesidad de hierro, los fabricantes de alimentos competidores añaden cantidades indiscriminadas de hierro inorgánico a sus productos. El resultado apenas mejora, una nutrición completamente inadecuada, agravada por una serie de desagradables efectos secundarios intestinales.

La lactoferrina saturada en hierro, como la fórmula del consorcio de probióticos SBO probada antes de este artículo, podría resolver este problema porque dosis bajas de hierro orgánico serían totalmente inaccesibles para los invasores y se canalizarían directamente a las células que legítimamente lo necesitan. Mientras que, en los países en desarrollo, las fórmulas infantiles y los cereales en polvo seco serían los candidatos más probables para incorporar un consorcio de probióticos SBO.

Como agente antimicrobiano:
La lactoferrina puede inhibir cepas bacterianas in vitro, excepto lactobacilos y Bacillus subtilis, en función de su capacidad de secuestro de hierro. Como ya hemos explicado, esto ocurre porque todos los microorganismos requieren hierro para crecer y la lactoferrina impide con éxito su acceso a él. Esto implica que el crecimiento de cualquier microorganismo indeseable puede ser abrupto si el hierro local es monopolizado por la lactoferrina. Por lo tanto, las infecciones oportunistas, independientemente de dónde y cómo se adquieran, pueden tratarse con éxito con productos de consorcios probióticos SBO que contengan lactoferrina adquirible.

La lactoferrina endógena, propiedad del cuerpo, puede mejorarse mediante suplementos. Esto también se aplicaría a las aplicaciones tópicas. Por ejemplo, las bacterias de la piel podrían resistirse mejor si la lactoferrina estuviera presente en cosméticos y acondicionadores para la piel. Otros artículos, como productos para el cuidado ocular, artículos de primeros auxilios, preparaciones de higiene bucal, etc., se mejorarían de manera similar.

La infección letal más común para el hombre es la infección aguda del parénquima pulmonar, incluidos los espacios alveolares y los tejidos intersticiales. Esta afección se conoce comúnmente como neumonía y afecta a unos 20 millones de estadounidenses cada año, de los cuales aproximadamente entre 40 y 70 mil mueren. Es muy viable apoyar y reducir la terapia antibiótica tradicional con la suplementación de lactoferrina de los consorcios probióticos SBO adecuados. De esta manera, la lactoferrina podría minimizar el impacto no solo de la neumonía, sino también de muchas otras infecciones graves, algunas de las cuales con frecuencia amenazan con desarrollos epidémicos.

Como antagonista de las condiciones de sobrecarga de hierro:
Por difícil que esto sea de creer, más de 10 millones de estadounidenses padecen trastornos que surgen de la sobrecarga de hierro en el cuerpo. La sobrecarga crónica de hierro, conocida como siderosis o hemosiderosis, se caracteriza por una deposición mayor de lo normal de hierro local o generalizada dentro de ciertos tejidos corporales. Cuando dicha concentración se asocia con una lesión tisular, se conoce como hemocromatosis. Se conocen dos formas de hemocromatosis:
a) Primaria: Un error genéticamente determinado asociado con una mayor absorción de hierro de una nutrición convencional y
b) Secundaria: Causada por anomalías dietéticas. La terapia de la hemocromatosis genética implica la eliminación del exceso de hierro corporal más un tratamiento específicamente de apoyo de los órganos dañados. La tendencia actual para eliminar el exceso de hierro consiste en transfusiones semanales de 500 ml de sangre. Esta terapia no solo es costosa y debilitante, sino que también conlleva el riesgo de inducir una reacción inmune que convierte al paciente en alérgico a los sueros sanguíneos de por vida.

Como alternativa, la lactoferrina humana recombinante, compatible con humanos, podría usarse como un agente quelante de hierro natural en el tratamiento de casi todos los trastornos de sobrecarga de hierro. El consorcio de probióticos SBO probado ofrece un enfoque novedoso y altamente eficiente para secuestrar el exceso de hierro de la sangre, y podría reemplazar otras terapias de alto costo y muy inconvenientes.

Como conservante alimentario:
Como se mencionó anteriormente, el secuestro de hierro retarda el crecimiento bacteriano e inhibe la oxidación de lípidos, lo que causa el enranciamiento de la carne, el pescado y las aves de corral. La oxidación, particularmente la oxidación atmosférica, es el factor principal en la degradación de las grasas en los alimentos, lo que a menudo resulta en su deterioro. Las grasas y las sustancias que forman lípidos sufren un deterioro oxidativo, lo que también produce olores desagradables. En casos extremos, varias sustancias extremadamente tóxicas son subproductos regulares de las reacciones oxidativas.

La lactoferrina como secuestrante reacciona con el hierro para formar un complejo eficiente que previene el crecimiento bacteriano y, sin embargo, permite que los humanos utilicen el hierro. Por el contrario, la mayoría de los secuestrantes utilizados actualmente reaccionan con el hierro para formar complejos inaccesibles con el hierro y otros metales, que ya no son biodisponibles. (Lamentablemente, estos secuestrantes no reaccionan con metales pesados que son tan mortales para los organismos humanos). Por lo tanto, el valor nutricional de los alimentos procesados disminuye significativamente. El pescado y la carne roja contienen altas concentraciones de metales nutricionales: por ejemplo, 100 ppm de hierro, 400 ppm de cobre y 600 ppm de zinc. Estos metales son micronutrientes clave en la dieta humana, que los conservantes alimentarios actuales bloquean del cuerpo humano. La lactoferrina tiene la capacidad de actuar como un conservante alimentario natural y como un intermediario para acceder a nutrientes biodisponibles.

Conclusión

Los potenciales tanto de la lactoferrina humana recombinante como de la lactoferrina recombinante compatible con humanos abarcan un amplio espectro de usos. Tanto los tratamientos médicos críticos como los mundanos han demostrado que muchas enfermedades potencialmente mortales sufren de deficiencias insolubles que, sin embargo, pueden abordarse y superarse con éxito mediante el poder secuestrante de hierro de la lactoferrina o de productos, como las fórmulas de Consorcio de Probióticos SBO probadas, que contienen concentraciones terapéuticamente significativas.

Además, los aspectos nutricionales de la lactoferrina abordan otras necesidades humanas importantes y ofrecen tratamientos mejorados para poblaciones desnutridas que van desde bebés alimentados con fórmula hasta patologías humanas inducidas por hierro. Los problemas cada vez más complejos de la conservación de alimentos también se pueden mejorar de forma natural y fisiológica con la ayuda de lactoferrina o productos que la contengan en concentraciones significativas.

por Peter R. Rothschild, M.D., Ph. D.
en la Academia Estatal de Medicina, Tamaulipas, México / 1985