شیر و ترکیبات آنتی باکتریال

[mani24 29,665]

مقدمه:

شیر بهترین غدای طبیعی شناخته شده و تنها منبع غذائی نوزاد پستانداران است. برای نوزاد انسان، شیر تنها منبع غذایی برای چندین ماه اول زندگی است و در اغلب کشورها شیر نقش مهمی در تغذیه بچه های در حال رشد دارد. شیر می تواند یک منبع ارزشمند غذایی برای افراد بالغ بویژه افراد مسن باشد. شیر به خاطر دو جزء اصلی خود یعنی پروتئین و کلسیم در تغذیه انسان بسیار مهم است. پروئتین شیر بسادگی قابل هضم است. اما شیر بعلت ویژگیها و صفات ممتاز غذایی که دارد به سرعت در معرض آلودگیهای گوناگون قرار می گیرد و به سادگی باعث انتشار تعداد زیادی از عوامل بیماریزا می گردد و چنانچه در بهداشت آن در مراحل مختلف تولید و جمع آوری و حمل و نقل، تعییر و تبدیل در کارخانه توزیع و مصرف، دقت کافی مبذول نگردد ممکن است بیماریها و عوارضی را از حیوان به انسان یا از انسان به انسان منتقل نماید.

 

 

در شیر خام مکانیزم دفاعی آنتی میکروبال طبیعی به شرح ذیل می باشد:

1- لیزوزیم

2- لاکتوفرین

3- لاکتو پراکسیداز

4- ان استیل- ال- بی- دی گلوکوزآمیداز

 

شیر گونه های مختلف پستانداران دارای مقادیر مختلفی از فاکتورهای آنتی باکتریال می باشد. به عنوان مثال شیر گاو دارای بالاترین مقادیر لاکتوپراکسیداز می باشد. اما مقادیر جزئی از لیزوزیم و لاکتوفرین در شیر گاو پیدا می شود. در حالی که شیر انسان دارای مقادیر بالای لاکتو فرین و لیزوزیم می باشد و برعکس مقادیر لاکتو پراکسیداز در آن بسیار جزئی می باشد. تعییرات این پروتئینها ی آنتی باکتریال علاوه براینکه در حفاظت خود پستان گاو تاثیر است بلکه همچنین مسائل مرتبط با سلامتی و بهداشتی مصرف کنندگان را تحت تاثیر قرار می دهد.

 

همانطور که ذکر گردید، شیر یک منبع غذائی سالم، حاوی انرژی و پروتئین و ویتامین و مواد معدنی است بنابراین با توجه به اینکه ارزش غذائی شیر بالاست، متخصصان امر در افقهای تحقیقاتی آتی خود به دنبال افزایش ایمنی طبیعی شیر به منظور از بین بردن پاتوژنهای آلوده کننده این منبع غذائی می باشند. چرا که حصول به چنین هدفی در کنترل بیماریهای اقتصادی مانند ورم پستان و بخصوص در سلامتی انسان تاثیر عمده خواهد گذاشت.

پروتئینهای مختلفی در شیر یافت می شود که در گزارشات مختلف خاصیت میکردب کشی آنها به اثبات رسیده است به عنوان مثال ایمینوگلوبولینهای شیر از جمله پروتئینهای دفاعی و محافظی هستند که در انتقال آنتی بادی از مادر به نوزادان نقش آفرین هستند. ازآنجایی که نوزاد نشخوارکنندگان به علت ساختار چفت مادر قادر به اکتساب ایمنی ذاتی نیستند، بنابراین ایمنوگلوبولینهای موجود در شیر مادر (آغوز) نوازد تازه متولد شده را در برابر عوامل عفونی حفاظت می کند.

ایمنوگلوبولینها در حقیقت ترکیباتی هستند که در مراحل اولیه تولد نوزاد به عنوان سیستم دفاعی طبیعی میزبان عمل می نمایند. نکته جالب در اینجاست که در پاسخ به حضور عوامل پاتوژن و باکتریها و ویروسها موجود در محیط، ایمینوگلوبولین ویژه و خاص آن پاتوژن ترشح می شود. در نتیجه ساختار چنین ایمنوگلوبولین قادر است که پاتوژن وارده را شناسائی کند و در از بین بردن آن با موفقیت عمل کند. غلظت ایمنوگلوبولینها در آغوز در بالاترین مقدار خود می باشد و به مرور غلظت آن در شیر کاهش می یابد.

علاوه بر ایمینوگلوبولینها، 4 پروتئین در شیر وجود دارد که خاصیت آنتی باکتریال آن به اثبات رسده است که در این مقاله به طور اجمالی به معرفی و بیان وظایف آنها پرداخته می شود.

لاکتوفرینLactoferrine)

لاکتوفرین یک گلیکوپروئتین متصل شونده به یون آهن می باشد(80 کیلودالتون) که اولین بار از شیر گاو جدا شده است و متعاقبا در شیر انسان نیز وجود آن به اثبات رسیده است. لاکتوفرین به مقادیر مختلف از غدد ترشحی موجود در پستانداران مانند شیر، بزاق، اشک و مایع منی و از بعضی از گلبولهای سفید ترشح می شود. مقادیر لاکتوفرین موجود در شیر گاو در حالت طبیعی حدود2/0 گرم در لیتر اندازه گیری شده است. در آغوز غلظت لاکتوفرین در بالاترین حد خود یعنی در حدود نیم الی یک گرم در لیترگزارش شده است. در طول دوره خشکی، غلظت لاکتوفرین در غدد ترشحی پستان شروع به افزایش می نماید و تا 30 روز بعد از پایان دوره خشکی این سیر افزایشی ادامه دارد.

پیک میزان ترشح لاکتوفرین در غدد ترشحی پستان حدود 50 الی 100 گرم در لیتر پیش بینی شده است. در شیر انسان و در آغوز غلظت لاکتوفرین به ترتیب در حدود 2 الی 4 گرم در لیتر و 6 الی 8 لیتر گزارش شده است.

وظایف لاکتوفرین به قرار ذیل می باشد:

1- خاصیت آنتی باکتریال

2- دفاع علیه عفونتهای معده ای- روده ای

3- ایجاد سینرژیسم با بعضی از ایمنوگلوبولینها . پروتئینهای سیستم دفاعی

4- محرک رشد سلولهای بدن حیوانات به ویژه لنفوسیتها و سلولهای روده

علاوه بر موارد فوق، یکی از وظایف لاکتوفرین موجود در شیر را کمک به جذب آهن در سطح روده می دادنند هر چند این ادعا هنوز از لحاظ علمی به اثبات نرسیده است.

بیشتر میکروارگانیسمهای و پاتوژنهای موجود، برای رشد خود به آهن احتیاج دارند فلذا لاکتوفرین با اتصال به آهن از رشد باکتریهای نیازمند به آهن از طریق غیر قابل دسترس کردن آهن جلوگیری می کند. یک مولکول لاکتوفرین قادر است که با دو مولکول آهن (Fe+3) متصل شود. گزارش مقالات معتبر متعدد حاکی از این است که لاکتوفرین دارای خصوصیات آنتی باکتریال قابل توجهی می باشد و بر علیه باکتریهای گرم منفی نیازمند به آهن به خصوص کلی فرمها که از عوامل اصلی ابتلا گاو به ورم پستان هستند، وارد عمل می شود. همچنین لاکتوفرین بر علیه تعدادی از باکتریهای گرم مثبت مانند استرپتوکوکوس اورئوس و لیستریامونوسیتوژنز نیز عمل نموده و در از بین بردن آنها نقش آفرین می باشد.

باکتریهای لاکتوژنیک در معده و روده که نیاز چندانی به آهن برای ادامه فعالیت خود ندارند به طور کلی تحت تاثیر لاکتوفرین قرار نمی گیرند.

اخیرا گزارشاتی دال بر تاثیر لاکتوفرین در از بین بردن استرپتوکوکوس و ویبریون نیز به چشم می خورد.ثابت شده است که لاکتوفرین میزان کلنی های مونوسیتهای میزبان را افزایش می دهد و باعث کاهش رشد باکتری استرپتوکوکوس اورئوس می شود. محیط کشت های حاوی لاکتوفرین 95 درصد عدد کمتری را در هنگام شمارش مستقیم کلونی های میکروبی از خود نشان دادند.

خوکچه هایی که در ساعات صفر، 8 ، 20 ساعت بعد از تولد استفاده کردند حدود 74 درصد دارای میزان زنده مانی بیشتری نسبت به گروه شاهد بودند.

در سالهای اخیر توالی کامل ژن لاکتوفرین شناسائی و در بانکهای جهانی مورد ثبت قرار گرفته و اکنون مشخصات کامل این ژن در دست می باشد. ژن لاکتوفرین(LF) دارای 17 اگزون و با طولی در حدود 5/34 کیلوباز میباشد.

لاکتوپراکسیداز(lactoperoxidase):

پراکسیداز آنزیمی است که قادر به کشتن باکتریها از طریق انجام واکنش اکسیداتیو می باشد. فعال شدن این آنزیم و ترشح آن در غدد برون ریزی مانند اشک، بزاق ، بینی و برونشها و ترشحات روده ای رخ می دهد.آنزیم پراکسیدازی که در شیر ترشح می شود به نام لاکتوپراکسیداز معروف می باشد. لاکتوپراکسیداز یک پروتئین دفاعی است که در گروه ایمینوگلوبولینها قرار نمی گیرد و نقش مهمی در حفاظت سیستم پستانی بر علیه میکروبهای آلوده کننده این سیستم دارد.

مقادیر لاکتوپراکسیداز در شیر بسیار اندک است اما در حدود 5 الی 6 روز بعد از زایمان به سرعت میزان آن افزایش می یابد. غلظت این آنزیم در شیر انسان تقریبا 20 برابر کمتر از شیر گاو می باشد.

لاکتوپراکسیداز به خودی خود خاصیت میکروب کشی ندارد بهر حال این آنزیم همراه با هیدروژن پراکسیداز و تیوسیونالات اثرات ضد باکتریالی خود را میانجیگری می کند.

بوسیله واکنش هیدروژن پراکسیداز و تیوسیونالات با یکدیگر در حضور لاکتوپراکسیداز، ترکیب جدیدی تحت عنوان هیپوتیوسیونولات(Hypothiocyanate) بوجود می آید که خاصیت شدید میکروب کشی دارد و از متابولیسم باکتریها به طور معنی دار جلوگیری می کند.

لیزوزیمLysozyme)

لیزوزیم یکی دیگر از آنزیمهای موجود درشیر بعضی از گونه ها بویژه در انسان می باشد.بطورکلی دو نوع لیزوزیم وجود دارد:

نوع اول لیزوزیمی است که عمدتا در سفیده تخم مرغ وجود دارد و تحت عنوان C- لیزوزیم معروف است و نوع دوم آن در سفیده غاز به طور عمده وجود دارد و به G- لیزوزیم معروف است.

در انسان و تک سمیها نوع C لیزوزیم بیشتر مد نظر است ولی گاو تقریبا حاوی هر دو نوع لیزوزیم می باشد. لیزوزیم خاصیت ضد باکتریال دارد و از طریق تخریب پیونهای گلوکوسیدی بین پپیتدگلیکان(جزء اصلی دیواره سلولی باکتریها) باعث از بین رفتن دیواره سلولی پاتوژنها می شود. فعالیت لیزوزیم در شیر گاو هنوز در پرده ای از ابهام است ولی غلظت بالای آن در شیر انسان(12/0 گرم در لیتر) گزارش شده است. در آ‎غوز انسان مقادیر لیزوزیم در بالاترین حد خود گزارش شده است.

ان استیل ال- بی- دی گلوکوزآمیداز N-Acetyle-B-D-Glacosaminidase):

این آنزیم با حرف اختصاصی(NAGase)نشان داده می شود. این آنزیم به عنوان یک نشانگر(اندیکاتور) برای تشخیص ورم پستان مورد استفاده قرار می گیرد.این آنزیم در ترشحات رحمی گاو نیز یافت شده است و وظیفه اصلی آن هنوز در پردهای از ابهام است بهر حال تا حدودی خصوصیات ضد میکروبی آن کشف شده است. در طول شیردهی، شیر گاو دارای مقادیر جزئی از این آنزیم می باشد. در موارد بروز عفونت و بخصوص در اواسط دوره خشکی پیک این آنزیم قابل مشاهده است. در زمان بروز ورم پستان حضور این آنزیم در محل عفونت قابل مشاهده می باشد.

مطالعات متعدد نشان می دهد که فعالیتهای باکتریهای:

 

 

Actionmyces pyogenes

Staphylococuse aureus

Streptococcus agalactia

Psendomonas aeroginosa

 

برعکس این آنزیم بر دو باکتری

Escherichia coli

Enterobacter aerogens

بی تاثیر است.

جنبه های کاربردی قضیه:

ترکیبات آنتی باکتریال کاربردهای مهمی در تولید حیوانات شیری و تولیدات حاصل از تولید و وضعیت سلامتی انسان دارند. براساس خصوصیات کاربردی و فیریولوژیکی لاکتوفرین، بعضی از ایده های کاربردی استفاده از این پروتینهای محافظ طبیعی ایجاد می شود:

سلامتی غذا و نوشیدنیهای حاوی لاکتوفرین و مواد نیروزا برای ورزشکاران در حال توسعه است و لاکتوفرین در فرمولاسیون شیر خشک و غذای بچه مورد استفاده قرار می گیرد. فعالیت محدود لیزوزیم موجود در شیر گاو در هنگام ابتلا به ورم پستان افزایش می سابد.

حرارت شیر گاو در حدود 75 درجه به مدت 15 دقیقه باعث کاهش 25 درصدی فعالیت این آنزیم می شود بهر حال لیزوزیم موجود در شیر انسان نسبت به گاو در مقابل حرارت پایداری بیشتری دارد.

لیزوزیم قادر به محدود کردن مهاجرت نوتروفیلها به طرف بافتهای عفونی می شود . به عنوان یک ترکیب ضدعفونی کننده شناخته شده است.

خصوصیات آنتی باکتریال سیستم لاکتوپراکسیداز نیز کاربردهای زیادی در دامپزشکی و تولیدات دامی پیدا کرده است.

نبود سیستم خنک کننده و یخچال در بسیاری از مزارع چینی باعث شده است که ضایعات شیر در طول مدت حمل و نقل و ذخیره شیر از معضلات اساسی صنعت پرورش گاوشیری در چین باشد.

دانشمندان چینی به دامداران آموزش می دهند که چگونه از سیستم لاکتوپراکسیداز در جهت نگهداری شیر نهایت استفاده را نمایند.بطوری که افزودن مقادیر کمی از تی.سینولات سدیم و پرکربنات به شیر خام و تازه دوشیده شده ، بطور موثر باعث کاهش معنی دار شایعات شیر می شوند.

با یک هزینه نازل و با افزودن 10 درصد از این دو ماده به 100پوند شیر ، ضایعات شیر کاهش می یابد بدون اینکه در مزه شیر تعییر محسوسی ایجاد شود و یا عوارض جانبی خاصی به همراه داشته باشد.

از دیگر کاربردهای عملی می توان به افزودن لاکتوپراکسیداز به شیر جایگزین گوساله به عنوان جانشین مناسبی برای آنتی بیوتیک اشاره کرد. عملکرد بهبود یافته گوساله، بوسیله فعال شدن سیستم پراکسیداز ثابت شده است.

فعالیت لیزوزیم باعث محدود کردن مهاجرت نوتروفیلها به بافتهای آسیب دیده می باشد.امروزه لیزوزیم را به عنوان یک افزودنی در بیمارستان در غذای بچه بکار می برند.تحقیقات محدودی هم نشان می دهد که لیزوزیم باعث کاهش عفونتهای معده ای و روده ای می گرد