Lactoferrin und das Immunsystem

Lactoferrin und der Darm

Unser Immunsystem ist vergleichbar mit einem omnipräsenten Wächter unseres Körpers. Jeden Tag, jede Sekunde unseres Lebens atmen wir Fremdkörper ein und dringen potentiell schädigende Stoffe durch unsere Darmwand sowie unsere Haut. Wir verletzen uns und sofort eilt unser Immunsystem zur Hilfe, um uns vor weiterem Schaden zu bewahren. Es bewacht, verteidigt und reguliert, solange wir ihm den Raum und die Unterstützung geben so zu handeln.

Dysfunktionen des Immunsystems sind in der heutigen Zeit keine Seltenheit mehr [1,2,Artikel]. Autoimmunerkrankungen, Unverträglichkeiten, entzündliche Prozesse und Erkrankungen des Darms – alles und noch viel mehr hängt mit unserem Immunsystem stark zusammen. Viele lebensbedrohliche Erkrankungen habe eine Dysfunktion des Immunsystems als eine mögliche Ursache. Während oft nur die akuten Zustände behandelt werden, rückt das eigentliche Problem in den Hintergrund.

Unser Immunsystem ist ein komplexes System aus spezialisierten Zellen, die zusammen spezifische Aufgaben haben und so unser Abwehrsystem aktiv halten. Darunter zählen dendritische Zellen (DC), T-Regulator-Zellen (Treg), Macrophagen und viele mehr. Schneiden wir uns beispielsweise beim Brotschneiden in den Finger, wird sofort eine für uns unsichtbare Kaskade an unglaublich vielen Prozessen gestartet, die mithilfe von Signalstoffen (zum Beispiel Zytokinen) einen erstaunlichen Ablauf koordinieren. Abhängig davon, welche Substanzen zu Verfügung stehen, aus welcher Zusammensetzung unsere Zellwände gebaut sind, wie hoch unsere persönliche entzündliche, oxidative Stressbelastung ist, laufen diese Prozesse schnell, kontrolliert und physiologisch ab – oder eben nicht.

Einfach gesagt wird in der Medizin unser Immunsystem in zwei Teile geteilt. Die angeborene und die adaptive (erworbene) Immunität. Während unsere angeborene Immunantwort auch Haut, Schleimhäute, Magensäure und andere Systeme mit einbezieht (generell als genetisch vorgegeben bezeichnet), stellt die adaptive Immunität einen interessanten “Zusatz” dar. Durch Interaktion mit vorher unbekannten Fremdkörpern kann durch komplexe Abläufe unser Immunsystem “lernen“ und sich somit anpassen. Sogenannte Gedächtniszellen können bei einer erneuten Infektion des gleichen Erregers schneller handeln und eine mögliche Infektion effizient verhindern.

Beide Immunsysteme arbeiten stark zusammen. Während unsere angeborene Immunität in der Regel die erste Verteidigungslinie gegen externe Angriffe darstellt, hängt die Reaktion der adaptiven Immunität stark von der Reaktion des angeborenen Immunsystems mit dem Eindringling ab. Je nachdem, welche Stoffe freigesetzt werden, kann das adaptive Immunsystem gut oder schlecht für uns darauf reagieren. Unser angeborenes Immunsystem beeinflusst somit stark unser adaptives Immunsystem! Das ist in Bezug auf Lactoferrin wichtig zu wissen, denn basierend auf unterschiedlichen Experimenten wurde entdeckt, dass Lactoferrin einen positiven Effekt auf unser angeborenes Immunsystem haben kann und damit eine gesunde adaptive Reaktion auf Fremdkörper bewirken kann [3,4]. Das kann einen gewaltigen Unterschied machen. Es kann unter anderem dazu führen, ob wir eine Allergie entwickeln oder nicht. Ob wir auf einen Stoff aggressiv entzündlich reagieren oder die Lage unter Kontrolle halten können und uns an den Fremdkörper adaptieren können.

Lactoferrin Eisen

Lactoferrin und seine Wirkung auf unser Immunsystem

Nur um es in Relation zu setzen. Lactoferrin hat immunologisch so ziemlich überall in unserem Körper seine Finger mit im Spiel. Makrophagen, Blutplättchen, die Darmwand – überall findet man Rezeptoren für dieses besondere Protein [5-7]. Lactoferrin spielt bei unserem Immunsystem an mehreren Stellen gleichzeitig eine tragende Rolle. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist seine Funktion als “Brücke“ zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem (siehe Abbildung). In unserem Körper wird Lactoferrin durch Epithelzellen und Granulozyten synthetisiert und ist eine Art erste Verteidigungs-Reaktion von Zellen auf externe Stressoren und Infektionen (= angeborenes Immunsystem). Gleichzeitig steuert es die Reaktion des adaptiven Immunsystems und die Art und Weise, wie unser Körper auf Fremdkörper reagiert [8,9]. Je nachdem, welche T/B-Zellen durch unser Immunsystem ausgeschüttet werden, kann eine Immunantwort als regulierend oder aggressiv angesehen werden. Durch seine eisenbindende Eigenschaft kann Lactoferrin einen erhöhten oxidativen Stress durch entzündliche Prozesse bremsen, bestimmte pathogene Bakterien in unserem System unterdrücken (damit auch ihre entzündlichen Stoffe) und Zustände einer chronischen Entzündung verhindern. Selbst bei Menschen mit eingeschränktem Immunsystem kann die Supplementierung mit Lactoferrin die Regeneration des adaptiven Immunsystems deutlich verbessern [10,11]!

Diese Informationen sind enorm für unsere eigene Gesundheit! Weder ein unterdrücktes, noch ein überaktives Immunsystem ist gesund für uns. Wir brauchen, wie so oft, eine Balance. Eine Regulierung und keine Unterdrückung oder Stimulierung. Lactoferrin hilft in beiden Fällen [9,21]. Während bei Menschen mit einer aggressiven Produktion von entzündlichen Signalmolekülen Lactoferrin die Zerstörungswut in Grenzen hält, hilft sie dem schwachen, infektionsanfälligen adaptiven Immunsystem wieder auf die Beine. Lactoferrin kann so als immunregulierend bezeichnet werden [12]. Unter normalen Umständen besitzt der menschliche Organismus die Fähigkeit selbst ausreichend Lactoferrin zu produzieren und sich um sich selbst zu kümmern. Vorausgesetzt, wir leben in einem artgerechten Umfeld, wurden auf normale Art und Weise geboren, auf natürliche Art gestillt und leben in einem natürlichen Umfeld mit artgerechten Nahrungsmitteln. Vorausgesetzt, wir werden täglich mit natürlichen Erregern konfrontiert, die aus einem naturnahen Umfeld stammen und verfallen nicht in eine Hygiene-Hysterie. Vorausgesetzt, dass wir nicht tagtäglich unseren Körper mit Unmengen an künstlichen Toxinen, einem unnatürlichen Alltag und nährstoffarmer Nahrung belasten.

Lactoferrin Schwangerschaft

Lactoferrin, Muttermilch und das Immunsystem des Kindes

Muttermilch ist aus vielen Gründen unbeschreiblich wertvoll für das Kind. Einer davon ist der Gehalt an Lactoferrin in der Muttermilch. Während die Art und Weise der Geburt (Kaiserschnitt oder auf normalem Weg) und das Heranwachsen in der Gebärmutter die ersten Schritte für das Abwehrsystem des Säuglings einleitet, ist Lactoferrin in der Muttermilch ein wichtiger Bestandteil zur weiteren Entwicklung in den ersten Lebensjahren. Während Babynahrung häufig mit Eisen angereichert wird [13] und Eisen sicher wichtig für uns ist, unterscheiden sich beide Quellen grundsätzlich stark voneinander.

Abgesehen von der Zufuhr von essentiellen Nährstoffen wie Omega-3-Fettsäuren, besitzt Muttermilch ein ausgewogenes Verhältnis von Lactoferrin und Eisen, während künstliche Babynahrung verhältnismäßig überladen mit Eisen ist und damit unterschiedlich schädliche Effekte auf uns haben kann [14,15].

“Iron overload remains a significant concern in multiply transfused sick preterm infants because of their poorly developed anti-oxidant mechanisms. The management of preterm infant with iron overload has not been well studied. Careful monitoring and support during the newborn and post-discharge periods is necessary due to the highly variable iron status of preterm infants. There is a need to develop gestational age-specific laboratory markers for comprehensively assessing iron nutritional status. Most studies on iron status and iron supplementation were conducted before the era of improved survival of smaller and gestationally more immature preterm infants.” [Studie]

Ganz zu schweigen davon, dass wir bis heute nicht genau sagen können, wieviel Eisen ein heranwachsendes Kind benötigt [16], sollte man sich bewusst folgende Frage stellen: Wäre es nicht besser eine ausreichende Menge an Eisen in einem natürlichen Speicher (Lactoferrin) zu besitzen, als unkontrolliert und ungemessen das Kind “präventiv” mit potentiell pathologischen Mengen an Eisen zu belasten?

Steht unser Körper unter entzündlichen Belastungen, kann man dies durch Lactoferrin im Stuhl nachweisen. Um beispielsweise bakterielle Infektionen abzuwehren, erhöht sich die Menge an Lactoferrin im Blut [17]. Ärzte können dadurch im Stuhl des Patienten durch eine erhöhte Menge an Lactoferrin entzündliche Prozesse im Darm nachweisen (zum Beispiel Reizdarm oder Inflammatory Bowel disease oder Clostridium difficile-Infektionen) [18]. Heutzutage wissen wir, dass unser Darm eine zentrale Schnittstelle der Außenwelt zu unserem Immunsystem ist. Eisen dient den Bakterien – insbesondere im Dickdarm – als Nährstoff und es kann zu pathologischen Wucherungen führen. Lactoferrin reguliert genau diesen potentiellen immunologischen Krisenherd durch zwei bekannte Mechanismen. Es verhindert eine Eisen-Überversorgung im Darm und verhindert so, dass unser Gleichgewicht im Darm zerfällt – und es ist ein wichtiger Mitspieler der Darmschleimhaut und der Immunantwort unseres Körpers [19,20].

Quellenangabe:

1. Ercolini & Miller. The role of infections in autoimmune disease. Clinical & Experimental Immunology 155, 1–15 (2009).
2. Purchiaroni et al. The role of intestinal microbiota and the immune system. European review for medical and pharmacological sciences 17, 323–33 (2013).
3. Actor, Hwang & Kruzel. Lactoferrin as a natural immune modulator. Current pharmaceutical design 15, 1956–73 (2009).
4. Zuccotti et al. Modulation of innate and adaptive immunity by lactoferrin in human immunodeficiency virus (HIV)-infected, antiretroviral therapy-naïve children. International Journal of Antimicrobial Agents 29, 353–355 (2007).
5. Cox, Mazurier, Spik, Montreuil & Peters. Iron binding proteins and influx of iron across the duodenal brush border. Evidence for specific lactotransferrin receptors in the human intestine. Biochimica et biophysica acta 588, 120–8 (1979).
6. LEVEUGLE et al. Lactotransferrin binding to its platelet receptor inhibits platelet aggregation. European Journal of Biochemistry 213, 1205–1211 (1993).
7. JLV, S. & Masson. The binding of human lactoferrin to mouse peritoneal cells. The Journal of Experimental Medicine 144, 1568–1580 (1976).
8. Zimecki et al. Immunostimulatory activity of lactotransferrin and maturation of CD4− CD8− murine thymocytes. Immunology Letters 30, 119–123 (1991).
9. Zimecki, Miedzybrodzki, Mazurier & Spik. Regulatory effects of lactoferrin and lipopolysaccharide on LFA-1 expression on human peripheral blood mononuclear cells. Archivum immunologiae et therapiae experimentalis 47, 257–64 (1999).
10. Artym, Zimecki, Paprocka & Kruzel. Orally administered lactoferrin restores humoral immune response in immunocompromised mice. Immunology Letters 89, 9–15 (2003).
11. Artym, Zimecki & Kruzel. Reconstitution of the cellular immune response by lactoferrin in cyclophosphamide-treated mice is correlated with renewal of T cell compartment. Immunobiology 207, 197–205 (2003).
12. Zimecki, Wieczorek, Kapp & Pierce. Structures on T cells and macrophages involved in interleukin 1 (Il-1) secretion by macrophages upon contact with syngeneic thymocytes. Archivum immunologiae et therapiae experimentalis 37, 587–92 (1989).
13. BMR, A., Yañez, Jorand & Block. Advantage Provided by Iron for Escherichia coli Growth and Cultivability in Drinking Water. Applied and Environmental Microbiology 71, 5621–5623 (2005).
14. Kruzel, Harari, Chen & Castro. The gut. A key metabolic organ protected by lactoferrin during experimental systemic inflammation in mice. Advances in experimental medicine and biology 443, 167–73 (1998).
15. Kruzel, Harari, Chen & Castro. Lactoferrin protects gut mucosal integrity during endotoxemia induced by lipopolysaccharide in mice. Inflammation 24, 33–44 (2000).
16. Moy. Iron fortification of infant formula*. Nutrition Research Reviews 13, 215–227 (2000).
17. Chiueh. Iron overload, oxidative stress, and axonal dystrophy in brain disorders11Proceedings of 2000 NIH Workshop of Hallervorden-Spatz Syndrome (February 12, 2001). Pediatric Neurology 25, 138–147 (2001).
18. Messner, Rhieu & Kowdley. Iron Overload Causes Oxidative Stress and Impaired Insulin Signaling in AML-12 Hepatocytes. Digestive Diseases and Sciences 58, 1899–1908 (2013).
19. Griffin & A. IRON AND BREASTFEEDING. Pediatric Clinics of North America 48, 401–413 (2001).
20. Gutteberg, Røkke, Andersen & Jørgensen. Early Fall of Circulating Iron and Rapid Rise of Lactoferrin in Septicemia and Endotoxemia: An Early Defence Mechanism. Scandinavian Journal of Infectious Diseases 21, 709–715
21. Zimmermann et al. The effects of iron fortification on the gut microbiota in African children: a randomized controlled trial in Côte d’Ivoire. The American Journal of Clinical Nutrition 92, 1406–1415 (2010).

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