ラクトフェリン

ラクトフェリンとは

ラクトフェリン（ラクトトランスフェリンとも呼ばれます）は、私たちの体内で、母乳、涙、汗、唾液といった様々な外分泌液中に見られる、鉄と結合する性質を持った糖タンパク質です。このタンパク質は1939年に牛乳から初めて発見され、「赤色タンパク質」と呼ばれました。その後、1960年代にヒトやウシの乳から分離され、その詳しいアミノ酸の並び方が解明されました。

ウシ由来のラクトフェリンは約689個、ヒト由来では約692個のアミノ酸から構成されており、NローブとCローブという二つの球状部分が一本の鎖で繋がった独特な構造をしています。それぞれのローブは強力に鉄イオンを一つずつ掴むことができ、ラクトフェリンの粉末が赤みを帯びているのは、この鉄の結合によるものです。ラクトフェリンの立体構造は、血液中で鉄を運ぶトランスフェリンや、卵白に含まれるオボトランスフェリン（コンアルブミン）に似ていますが、ラクトフェリンはこれらのタンパク質よりも鉄への結合力が100倍以上も強いという特徴があります。この高い鉄親和性から、ラクトフェリンは単に鉄を運ぶだけでなく、むしろ周囲から鉄を捕まえ、その環境から取り除くことで多様な機能を発揮することが多いと考えられています。

生体における多様な機能

ラクトフェリンは、その鉄結合能力を基盤として、様々な生理活性を示します。

1. 抗菌作用

多くの細菌が生育に鉄を必要とする中で、ラクトフェリンは鉄を奪うことで細菌の増殖を抑える抗菌作用を発揮します。特に、鉄が十分に結合していない状態のラクトフェリンがより強い抗菌活性を持ちます。
また、この鉄依存的なメカニズムとは別に、グラム陰性菌の細胞膜の主要成分であるリポポリサッカライド（LPS）に結合することで、細胞膜を不安定にし、直接的に抗菌効果を示すことも知られています。さらに、感染症の原因となる緑膿菌によるバイオフィルム（菌の集合体）の形成を阻害する働きも報告されています。
ラクトフェリンが消化酵素ペプシンによって分解されてできる小さなペプチド「ラクトフェリシン」は、細菌の細胞壁に損傷を与えることで、元のラクトフェリンよりもさらに強力な抗菌活性を示します。

母乳、特に出産後数日間に出る初乳にはラクトフェリンが豊富に含まれています。授乳を通じてラクトフェリンが新生児に取り込まれることで、まだ免疫システムが十分に発達していない赤ちゃんを外敵から守る役割を果たしていると考えられています。一方で、乳酸菌やビフィズス菌といった体に良い腸内細菌は鉄をあまり必要としないため、ラクトフェリンはこれらの菌に対しては抗菌作用を示さず、むしろ増殖を助ける場合もあります。幼児へのラクトフェリン投与が、便中のビフィズス菌を増やすという研究結果もあり、腸内フローラの改善に有効である可能性が示されています。

2. 抗ウイルス作用

ラクトフェリンは様々なウイルスに対しても有効性を示します。例えば、C型肝炎ウイルス（HCV）の表面に結合して、細胞への侵入を防ぐことが分かっています。ウシ由来ラクトフェリンをC型肝炎患者に飲ませたところ、血液中のHCV量が減少したという報告があります。HCVのほかにも、B型肝炎ウイルス（HBV）、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、単純ヘルペスウイルス（HSV）、ヒトサイトメガロウイルス（CMV）、ヒトT細胞白血病ウイルス（HTLV）などの増殖を抑えることが確認されています。
また、ラクトフェリンは消化管の細胞表面に結合することで、ノロウイルスやロタウイルスが細胞に感染するのを防ぎ、もし感染しても症状を和らげる効果があるという報告もあります。

3. その他の作用

ラクトフェリンは原虫の一種であるトリパノソーマの生育を抑える働きや、免疫系を調節する機能も持ちます。白血球の一種である好中球の顆粒にも含まれ、感染や炎症が起きた際に血液中に放出されます。経口摂取されたラクトフェリンが、腸にある免疫組織（パイエル板や腸間膜リンパ節）に働きかけ、ナチュラルキラー細胞（NK細胞）やマクロファージといった免疫細胞の活性を高める可能性も指摘されています。また、B細胞やT細胞といったリンパ球の増殖を促す作用もあり、これらは生体防御に貢献すると考えられます。さらに、細菌由来の炎症を引き起こす物質であるLPSに強く結合し、LPSがマクロファージに結合するのを阻害することで、炎症性物質（TNF-αやIL-6）の産生を抑える抗炎症作用も有しています。

脂質代謝の改善効果も報告されており、脂肪細胞になる前の細胞が成熟するのを抑えたり、動物実験では血液中や肝臓の中性脂肪、コレステロールを減らす効果が確認されています。ヒトでの臨床試験でも、体重や腹部の内臓脂肪を減らす効果が示されています。

創傷治癒を促す効果も期待されています。皮膚を構成する線維芽細胞や角化細胞（ケラチノサイト）が傷口へ移動するのを助けたり、線維芽細胞がコラーゲンやヒアルロン酸をより多く作り出すのを促します。動物モデルでは、ラクトフェリンを皮膚に塗ることで傷の治りが早くなったり、床ずれ（褥瘡）を防ぐ効果が見られています。

また、ラクトフェリンは過剰な遊離鉄イオンを捕まえることで、細胞を傷つける活性酸素の一種であるヒドロキシラジカルの生成を抑え、抗酸化作用を発揮します。動物実験では、放射線による障害を軽減する効果も報告されています。

抗がん作用についても研究が進められています。動物モデルを用いた実験では、ラットの大腸や肺の発がん、マウスの大腸がんの転移を抑える効果が確認されています。ラクトフェリンはがん細胞を自滅（アポトーシス）させたり、腫瘍に栄養を送る血管ができるのを邪魔することで、がん組織が広がるのを防ぐ可能性が示唆されています。

骨の健康にも関連があり、骨を作る骨芽細胞の増殖や分化を促進し、骨を壊す破骨細胞の働きを抑えることで、骨が新しく作られるのを助けます。骨粗鬆症のモデルラットにラクトフェリンを与えると骨密度が上昇するという報告がありますが、これが細胞への直接的な作用なのかどうかはまだ明らかになっていません。

さらに、唾液にも含まれるラクトフェリンは、口腔内の病原菌や歯周病菌に対しても抗菌活性を示します。ウシ由来ラクトフェリンを摂取することで、歯周ポケット内の歯周病菌が減り、歯周病の症状が改善されることが報告されています。歯周病菌から出るLPSを中和し、炎症を抑えることで、歯周組織の破壊を防ぐ効果も期待されています。

ラクトフェリンの受容体

ラクトフェリンが細胞に作用するためには、細胞表面にある特定のタンパク質（受容体）に結合する必要があります。小腸の上皮細胞では、インテレクチン1というタンパク質がラクトフェリンの受容体として機能し、ラクトフェリンを細胞内に取り込む役割を果たしています。かつては小腸での鉄吸収に関わると思われていましたが、現在はDMT-1という別の輸送体が鉄吸収の主要な役割を担っていると考えられています。

他の細胞では、LRP-1（骨芽細胞や線維芽細胞などにある）や、ヌクレオリン、GAPDHなどがラクトフェリン結合タンパク質として報告されています。興味深いことに、これらの受容体の多くは、構造が似ているトランスフェリンとは結合しないという特異性があります。

しかし、ナイセリア科やモラクセラ科の一部の細菌は、ラクトフェリンの抗菌作用を受け付けません。これらの細菌は、逆に細胞表面に独自のラクトフェリン受容体を発現させ、ラクトフェリンから鉄を奪って利用しています。この細菌側の受容体は、ヒトなどの細胞にあるラクトフェリン受容体とは全く異なる構造をしています。

安全性と利用

ラクトフェリンは牛乳やチーズといった食品に naturally 含まれるタンパク質であり、その安全性は比較的高いと考えられています。繰り返し摂取した場合の試験でも、重篤な副作用の報告はほとんどありません。ただし、牛乳アレルギーを持つ子供の中には、ラクトフェリンに対して抗体を持っている場合もあるため、注意が必要です。

アメリカ食品医薬品局（FDA）は、ラクトフェリンを安全性の高い物質（GRAS）として認めており、食肉表面の微生物汚染を防ぐスプレーや機能性食品への使用を許可しています。

現在、脱脂乳やチーズを作る際に出るホエーからラクトフェリンを効率よく取り出す技術が確立されています。精製されたラクトフェリンは、粉ミルクやヨーグルト、ペットフードなどに添加されるほか、健康補助食品（サプリメント）としても広く販売されています。また、遺伝子組み換え技術を用いて作られたヒト由来ラクトフェリンを用いた、肺がんや潰瘍の治療薬としての臨床研究も進められています。

これらの情報から、ラクトフェリンが生体内で多岐にわたる重要な役割を果たす、非常に興味深いタンパク質であることがわかります。

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