Đặc tính hỗ trợ miễn dịch của sữa – Phần 2: Lactoferrin – một loại protein đa chức năng tạo ra sức mạnh miễn dịch!

Giới thiệu

Trong Phần 1 của loạt bài viết về các đặc tính hỗ trợ và tăng cường miễn dịch của sữa và các thành phần trong sữa, chúng tôi đã cung cấp cho độc giả những thông tin về (i) Tổng quan về hệ thống miễn dịch của con người, gồm hệ miễn dịch bẩm sinh và hệ miễn dịch thích ứng được thiết kế để bảo vệ chúng ta khỏi những “kẻ xâm lược ngoại lai” như vi khuẩn, vi rút và (ii) Các thành phần trong sữa có chức năng hỗ trợ sức khỏe hệ miễn dịch và trong một số trường hợp, hiệu quả của chúng thậm chí còn được tăng cường.

Trong Phần 2 này, chúng ta tập trung vào một trong những thành phần trong sữa có cấu trúc protein giúp hỗ trợ miễn dịch, đó Lactoferrin (LF) – một protein đóng vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng, phát triển, hiệu quả liên tục của hệ miễn dịch và sức khỏe tổng thể. Trong tình hình đại dịch COVID-19 vẫn còn tiếp diễn, chúng tôi sẽ làm rõ tiềm năng của LF trên phương diện là một phương pháp điều trị dự phòng và thậm chí là hỗ trợ điều trị COVID-19.

Tính chất đa chức năng của lactoferrin

LF, một glycoprotein gắn kết với sắt có trong sữa (Hình 1), đang được coi là thành phần chức năng từ sữa ‘hot nhất’ hiện nay. Chúng ta càng khám phá nhiều về các đặc tính phân tử của LF, thì vai trò đa dạng và nhiều lĩnh vực ứng dụng hữu ích của loại protein đặc biệt này càng trở nên rõ ràng hơn. Các đặc tính đa chức năng của LF được minh họa trong Hình 2. Một số đặc tính này có liên quan đến sức khỏe miễn dịch, bao gồm điều hòa miễn dịch, chống viêm, chống ký sinh trùng, kháng nấm, kháng khuẩn và kháng vi-rút.

Hình 1: Lactoferrin dạng bột được tách ra từ sữa bò. Màu ngả hồng của nguyên liệu là do sắt liên kết với protein.

Hình 2: Các đặc tính và những vai trò tiềm năng của lactoferrin dựa trên bằng chứng khoa học và đặc điểm cấu tạo phân tử của protein.

Trong những thập kỷ qua, một lượng lớn các nghiên cứu khoa học đi sâu vào việc làm rõ cơ sở phân tử và cơ chế của các đặc tính quan sát được của LF đã được thực hiện. Gần đây, chủ yếu, LF được cho là một chất kìm khuẩn (nghĩa là một chất giúp làm chậm hoặc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn). Hoạt động này được thể hiện thông qua khả năng liên kết sắt của LF và do đó làm cho tế bào vi khuẩn thiếu vi chất dinh dưỡng thiết yếu này. Thông qua cơ chế này, LF có khả năng bù đắp cho hệ thống miễn dịch còn non nớt của trẻ sơ sinh và do đó bảo vệ cơ thể thông qua việc chống lại nhiễm trùng do vi khuẩn. Mặc dù đặc tính hút sắt của LF là một khía cạnh quan trọng trong vai trò kháng khuẩn của protein, nhưng kiến thức cập nhật nhất của về chức năng cấu trúc phân tử của LF đã chứng minh rằng cơ chế hoạt động kháng khuẩn của nó tinh vi hơn nhiều. Cơ chế này cũng liên quan đến việc liên kết trực tiếp với tế bào vi sinh vật, về bản chất là LF đóng vai trò mồi nhử cũng như tương tác với các thụ thể trên màng tế bào, do đó ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập vào tế bào chủ (Kell và cộng sự., 2020).

Để biết thêm thông tin chi tiết về cấu trúc, chức năng và ứng dụng của LF, chúng tôi giới thiệu đến người đọc các bài viết sau – González-Chávez et al. (2009), García-Montoya et al. (2012), và Iglesias-Figueroa et al. (2019).

Các đặc tính tăng cường miễn dịch của lactoferrin liên quan cụ thể đến hoạt động kháng vi-rút và COVID-19

Càng tìm hiểu nhiều về mối quan hệ giữa cấu trúc – chức năng của LF, chúng ta sẽ càng nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của protein này đối với sức khỏe miễn dịch tổng thể và vai trò của LF trong việc nâng cao hiệu quả của hệ miễn dịch.

Như đã lưu ý ở trên, các đặc tính kháng khuẩn của LF đã được công nhận từ lâu nhưng hiện tại LF được biết đến là một chất kháng vi-rút hiệu quả, có hiệu quả chống lại nhiều loại vi-rút DNA và RNA (Kell et al., 2020). Các ví dụ có thể kể đến bao gồm vi-rút Rota, vi- rút viêm gan C, norovirus, vi-rút bại liệt, vi-rút Herpes và thậm chí cả HIV. LF có thể được sử dụng chủ yếu như một biện pháp phòng ngừa nhưng nó cũng có tiềm năng trong công tác điều trị. Cơ chế đằng sau tác dụng kháng vi-rút của LF liên quan đến việc bảo vệ tế bào chủ khỏi sự xâm nhập theo 3 hướng, bao gồm liên kết trực tiếp với các phần tử vi-rút, và được bổ trợ bằng cách liên kết với các thụ thể vi-rút cụ thể và không cụ thể trên màng tế bào chủ (Hình 3). Những hoạt động này ngăn không cho vi-rút xâm nhập vào tế bào chủ và do đó ngăn không cho vi-rút sinh sản.

Hình 3: Sơ đồ minh họa hoạt động kháng vi-rút của LF bao gồm (i) liên kết với chính phần tử vi-rút và ngăn chặn sự bám dính vào các thụ thể bề mặt tế bào; (ii) liên kết với các thụ thể vi-rút không đặc hiệu (ví dụ: heparin sulfat); và (iii) liên kết với các thụ thể virus cụ thể trên màng tế bào. Hai hoạt động sau ngăn không cho phần tử vi-rút vận chuyển vào trong tế bào và do đó ngăn không cho vi-rút sinh sản.

Điều quan trọng mà người đọc cần lưu ý là việc chứng minh tác dụng kháng vi-rút của LF không chỉ giới hạn ở các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Trong một số nghiên cứu từ Nhật Bản, Wakabayashi và cộng sự. (2014) đã chứng minh trong các thử nghiệm lâm sàng rằng việc sử dụng LF (≈100 mg) hàng ngày được bổ sung trong sữa chua uống hoặc đồ uống từ sữa khác giúp bảo vệ đáng kể các đối tượng khỏi việc bị nhiễm norovirus so với nhóm đối chứng không sử dụng LF.

Hiệu quả đã được chứng minh của LF đối với nhiều loại vi-rút cùng với tính an toàn được xác định từ lâu của loại protein này đã thúc đẩy một số nhà nghiên cứu khám phá tiềm năng của LF trong việc chống lại vi-rút SARS CoV-2, tác nhân gây bệnh của dịch bệnh COVID-19 và đại dịch hiện nay. Những nghiên cứu này đã kiểm tra tính hiệu quả của LF đối với nhiều loại vi-rút có liên quan, bao gồm cả SARS-CoV, vi-rút có liên hệ rất gần với SARS CoV-2. Thông qua phép ngoại suy, một số tác giả đã kết luận rằng có khả năng LF là một công cụ hỗ trợ tự nhiên và hiệu quả để phòng ngừa và điều trị COVID-19 (Wang, 2020; Chang và cộng sự, 2020). Một gợi ý mạnh mẽ hơn nữa về tiềm năng của LF như một liệu pháp điều trị trong quá trình phục hồi sau COVID-19 trong quá trình quan sát đó là việc lây nhiễm vi-rút corona gây ra sự gia tăng tổng hợp LF của chính vật chủ. Đúng vậy, gen LF ở người của những bệnh nhân bị nhiễm SARS-CoV trong đại dịch SARS ngắn hạn năm 2002-2003 đã tăng khoảng 150 lần so với mức ‘bình thường’ (Reghunathan và cộng sự., 2005). Kết quả này gợi ý mạnh mẽ rằng những bệnh nhân bị nhiễm vi-rút thuộc họ SARS-CoV cần được tăng hàm lượng LF trong cơ thể ít nhất là trong quá trình lây nhiễm. SARS được đặc trưng bởi các triệu chứng bao gồm sốt, ho và khó thở và có thể tiến triển thành Hội chứng suy hô hấp cấp tính, tương tự như COVID-19.

Một khía cạnh quan trọng nhưng đôi khi bị bỏ qua của bất kỳ bệnh nào do vi sinh vật xâm nhập gây ra là phản ứng viêm của cơ thể đôi khi có thể xảy ra một cách quá đà. Cơ thể phản ứng với vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể bằng cách tạo ra các cytokine, là những protein nhỏ đóng vai trò thông báo cho hệ miễn dịch bắt đầu thực hiện công việc của mình. Mặc dù quá trình mồi của hệ miễn dịch là một phản ứng cần thiết của cơ thể, nhưng nhiều cytokine được sản sinh ra thì lại gây viêm. Đúng vậy, ở nhiều bệnh nhân mắc COVID-19, tình trạng viêm trở nên nghiêm trọng và tình trạng này được gọi là “bão cytokine”, nó để lại sẹo và tổn thương cho tế bào và cơ quan, đôi khi gây tử vong. Và trong trường hợp này, các đặc tính chống viêm đã được tìm thấy của LF có thể sẽ hữu ích trong việc hạn chế “bão cytokine” vì LF có khả năng điều chỉnh giảm các cytokine gây viêm và điều chỉnh các cytokine chống viêm (Legrand, 2016). LF gần đây đã được đề xuất như một chất hỗ trợ tự nhiên trong việc ngăn ngừa các phản ứng viêm nặng ở bệnh nhân COVID-19 (Zimecki và cộng sự, 2021).

Đến nay, phần lớn nỗ lực trong việc chống lại đại dịch COVID-19 đều hướng đến việc phát triển các loại vắc xin hiệu quả như một biện pháp phòng ngừa nhằm giúp cơ thể chống lại sự xâm nhập của vi rút SARS CoV-2 khi tiếp xúc. Nỗ lực này phần lớn đã thành công, bằng chứng một số loại vắc-xin hiệu quả đã được phổ biến rộng rãi, giờ đây sự chú ý đã chuyển sang các biện pháp phòng ngừa và phương pháp trị liệu để điều trị căn bệnh này khi nó bùng phát. Trong một nghiên cứu được báo cáo gần đây trên tạp chí uy tín, The Proceedings of the National Academy of Sciences, Mirabelli và cộng sự. (2021) đã nghiên cứu ra một số loại thuốc và tác nhân tự nhiên khác đã được phê duyệt bằng cách sử dụng kỹ thuật định hình tế bào với mục tiêu có khả năng tái sử dụng các loại thuốc/tác nhân này làm phương pháp điều trị COVID-19. Trong bài viết này, các tác giả đã làm rõ những điều sau đây. . .

“. . . chúng tôi đã phát hiện ra rằng lactoferrin, một loại glycoprotein được tìm thấy trong các chất bài tiết bao gồm cả sữa của động vật có vú, ức chế sự lây nhiễm SARS-CoV-2 ở phạm vi phân tử nano trong tất cả các mô hình tế bào với nhiều phương thức hoạt động, bao gồm ngăn chặn sự gắn kết của vi rút với heparan sulfat của tế bào và tăng cường phản ứng interferon . Với tính an toàn của nó, lactoferrin là một phương án điều trị dễ ứng dụng trong việc kiểm soát COVID-19”.

Sự ủng hộ mạnh mẽ này đối với LF trong cuộc chiến chống lại COVID-19 là minh chứng cho các đặc tính hoạt tính sinh học vượt trội của loại đạm sữa này, đặc biệt là trong việc tăng cường hiệu quả và sức khỏe miễn dịch. Tất nhiên, tính hiệu quả của nó được đánh giá dựa trên những kết quả tích cực từ các thử nghiệm lớn, có đối chứng ngẫu nhiên (RCT) so sánh các đối tượng được điều trị bằng LF với những người dùng giả dược. Cho đến nay, dữ liệu thử nghiệm chỉ giới hạn trong các nghiên cứu quan sát quy mô nhỏ. Ví dụ, Serrano và cộng sự. (2020) đã báo cáo rằng bổ sung liposomal LF đường uống giúp bệnh nhân hồi phục nhanh trong vòng 4-5 ngày trong một nghiên cứu liên quan đến 75 đối tượng mắc COVID-19 và ngăn ngừa lây nhiễm ở những người khỏe mạnh có tiếp xúc với các đối tượng bị nhiễm bệnh. Kết quả của RCT là vô cùng cần thiết để xác định con đường tiêu thụ LF một cách hiệu quả, liều lượng và phác đồ điều trị hợp lý. Theo trang Clinicaltrials.gov, có 7 RCT đang được tiến hành về tính khả thi của việc điều trị COVID-19 thông qua bổ sung LF, hy vọng những nghiên cứu này sẽ sớm có kết quả!

Quý độc giả hãy theo dõi phần tiếp theo của loạt bài viết này về các đặc tính hỗ trợ miễn dịch của sữa và thành phần trong sữa.

* Một số bài viết này là ‘truy cập mở’ và có thể tải xuống miễn phí từ internet.

Tiến sĩ David Clark