DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1402135
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39620218
تاريخ النشر: 2024-11-15
المؤلف: Furkan Eker وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية وصحة الرضع
نظرة عامة
تناقش هذه القسم دور اللاكتوفيرين (Lf)، وهو جليكوبروتين متعدد الوظائف، في مكافحة الأمراض المعدية الناشئة التي تسببها فيروسات مختلفة، بما في ذلك SARS-CoV-2 وزيكا وحمى الضنك والتهاب الكبد والإنفلونزا. يسمح هيكل Lf الكاتيوني له بالتفاعل مع المستقبلات السالبة الشحنة على خلايا المضيف والجزيئات الفيروسية، مما قد يعطل تفاعلات الفيروس مع خلايا المضيف من خلال العمل كمنافس للمستقبلات. تشير الدراسات إلى أن Lf لا يثبط دخول الفيروسات فحسب، بل يعزز أيضًا بقاء الخلايا ويعدل الاستجابات المناعية، مما يشير إلى خصائصه المضادة للفيروسات المتعددة الأوجه.
على الرغم من النتائج الواعدة، تكشف الأدبيات عن فجوات في فهم الآليات الجزيئية المحددة التي تكمن وراء نشاط Lf المضاد للفيروسات. بينما يظهر Lf فعالية ضد بعض الفيروسات، مثل زيكا وتشكوغونيا، قد تختلف آلياته اعتمادًا على سياق العدوى. على سبيل المثال، يتم التساؤل عن اعتماد فيروس زيكا على بروتينات الهيباران سلفات (HSPG) للدخول، مما يشير إلى أن تأثيرات Lf المثبطة قد لا تنبع فقط من المنافسة على المستقبلات. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الآليات المحتملة داخل الخلايا، مثل تعديل مسارات الموت المبرمج ووقف إنزيمات تكاثر الفيروس، مزيدًا من التحقيق. بشكل عام، يقدم Lf إمكانات كبيرة للعلاج المضاد للفيروسات، ولكن الدراسات الشاملة ضرورية لتوضيح آلياته وتحسين تطبيقه في علاج العدوى الفيروسية.
مقدمة
تستعرض المقدمة القضية الحرجة للأمراض المعدية الناشئة، التي تعرفها معهد الطب على أنها عدوى جديدة أو متجددة أو مقاومة للأدوية تشكل تهديدًا لصحة الإنسان. يمكن أن تؤدي الطبيعة غير المتوقعة لهذه العدوى الفيروسية إلى جائحات إقليمية أو عالمية كبيرة، كما يتضح من تفشي SARS-CoV-2 الأخير. يعد فهم تفاعلات المضيف والفيروس أمرًا حيويًا في أبحاث الفيروسات، خاصة في تقييم العوامل المضادة للفيروسات التي قد تعزز الاستجابات المناعية للمضيف وتخفف العدوى الفيروسية على المستوى الجزيئي.
يتم تسليط الضوء على اللاكتوفيرين (Lf)، وهو جليكوبروتين يرتبط بالحديد بوزن 80 كيلو دالتون، لخصائصه المتنوعة متعددة الوظائف، بما في ذلك الأنشطة المضادة للبكتيريا والمضادة للفيروسات والمضادة للالتهابات والمعدلة للمناعة. يتوفر بكثرة في الحليب وسوائل الجسم الأخرى ويظهر ميلًا قويًا للحديد، وهو أمر حاسم لآثاره المضادة للميكروبات. تشمل آليات Lf المضادة للفيروسات تفاعلات مباشرة مع بروتينات الفيروس وجزيئات سطح خلايا المضيف، مما يعطل دخول الفيروس والعدوى. تهدف المراجعة إلى تلخيص الآليات المعروفة والمحتملة لـ Lf المضادة للفيروسات، مع التركيز على فعاليته ضد فيروسات معينة ودوره في تعديل الاستجابة المناعية أثناء العدوى الفيروسية.
نقاش
تتناول قسم النقاش في ورقة البحث الخصائص الهيكلية والوظيفية للاكتوفيرين (Lf)، مع تسليط الضوء على فصوصه الثنائية (N-lobe وC-lobe)، كل منها قادر على ربط ذرة الحديد، وهو أمر حاسم لأنشطته البيولوجية. يسهل السطح الموجب الشحنة لـ Lf التفاعلات مع الجزيئات السالبة الشحنة على مسببات الأمراض وخلايا المضيف، مما يدعم خصائصه المضادة للبكتيريا والمضادة للفيروسات. تظهر أشكال Lf المرتبطة بالحديد، Holo-Lf وApo-Lf، أنشطة بيولوجية مختلفة، حيث يظهر Holo-Lf استقرارًا معززًا وتأثيرات وقائية عصبية من خلال منع الإجهاد التأكسدي دون إطلاق أيونات الحديد. يعتبر الطرف N من Lf مهمًا بشكل خاص لوظائفه المضادة للميكروبات والمضادة للفيروسات، حيث يتفاعل مع الليببوليسكاريد البكتيري وبروتينات سطح الفيروس، مما يعطل دخول الممرض ويعزز الاستجابات المناعية.
بالإضافة إلى ذلك، يتم التأكيد على قدرة Lf على تعديل الاستجابات المناعية، خاصة تفاعله مع خلايا القاتل الطبيعي (NK) ومكونات المناعة الأخرى، مما يمكن أن يؤدي إلى زيادة إنتاج السيتوكينات وتعزيز آليات الدفاع لدى المضيف ضد العدوى الفيروسية. تناقش الورقة فعالية Lf المضادة للفيروسات ضد فيروسات مختلفة، بما في ذلك SARS-CoV-2 وزيكا وحمى الضنك، موضحة آليات عمله مثل المنافسة على المستقبلات وتعديل المناعة. تشير النتائج إلى أن Lf لا يعمل فقط كعامل علاجي محتمل ضد العدوى الفيروسية، بل يبرز أيضًا أهمية ببتيداته المستمدة، التي قد تعزز استراتيجيات مكافحة الفيروسات من خلال تنظيم المناعة وتعديلها. بشكل عام، تضع الأدوار المتعددة الأوجه لـ Lf في المناعة وتفاعلاته مع مسببات الأمراض كمرشح واعد لأبحاث الفيروسات المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1402135
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39620218
Publication Date: 2024-11-15
Author(s): Furkan Eker et al.
Primary Topic: Infant Nutrition and Health
Overview
The section discusses the role of lactoferrin (Lf), a multifunctional glycoprotein, in combating emerging infectious diseases caused by various viruses, including SARS-CoV-2, Zika, Dengue, Hepatitis, and Influenza. Lf’s cationic structure allows it to interact with anionic receptors on host cells and viral particles, potentially disrupting virus-host cell interactions by acting as a receptor competitor. Studies indicate that Lf not only inhibits viral entry but also enhances cell survival and modulates immune responses, suggesting its multifaceted antiviral properties.
Despite promising findings, the literature reveals gaps in understanding the specific molecular mechanisms underlying Lf’s antiviral activity. While Lf shows efficacy against certain viruses, such as Zika and Chikungunya, its mechanisms may vary depending on the context of infection. For instance, the Zika virus’s reliance on heparan sulfate proteoglycans (HSPG) for entry is questioned, indicating that Lf’s inhibitory effects may not solely stem from receptor competition. Additionally, potential intracellular mechanisms, such as modulating apoptotic pathways and inhibiting viral replication enzymes, require further investigation. Overall, Lf presents significant potential for antiviral therapy, but comprehensive studies are necessary to elucidate its mechanisms and optimize its application in treating viral infections.
Introduction
The introduction outlines the critical issue of emerging infectious diseases, defined by the Institute of Medicine as new, re-emerging, or drug-resistant infections that pose a threat to human health. The unpredictable nature of these viral infections can lead to significant regional or global pandemics, exemplified by the recent SARS-CoV-2 outbreak. Understanding host-virus interactions is vital in viral research, particularly in evaluating antiviral agents that may enhance host immune responses and mitigate viral infections at a molecular level.
Lactoferrin (Lf), an 80-kDa iron-binding glycoprotein, is highlighted for its diverse multifunctional properties, including antibacterial, antiviral, anti-inflammatory, and immunomodulatory activities. It is abundant in milk and other bodily fluids and exhibits a strong affinity for iron, which is crucial for its antimicrobial effects. Lf’s antiviral mechanisms involve direct interactions with viral proteins and host cell surface molecules, thereby disrupting viral entry and infection. The review aims to summarize the known and potential antiviral mechanisms of Lf, focusing on its efficacy against specific viruses and its role in modulating the immune response during viral infections.
Discussion
The discussion section of the research paper elaborates on the structural and functional characteristics of lactoferrin (Lf), highlighting its dual lobes (N-lobe and C-lobe), each capable of binding an iron atom, which is crucial for its biological activities. The positively charged surface of Lf facilitates interactions with anionic molecules on pathogens and host cells, underpinning its antibacterial and antiviral properties. Lf’s iron-binding forms, Holo-Lf and Apo-Lf, exhibit differing biological activities, with Holo-Lf demonstrating enhanced stability and neuroprotective effects by preventing oxidative stress without releasing iron ions. The N-terminus of Lf is particularly significant for its antimicrobial and antiviral functions, as it interacts with bacterial lipopolysaccharides and viral surface proteins, disrupting pathogen entry and enhancing immune responses.
Additionally, Lf’s ability to modulate immune responses is emphasized, particularly its interaction with natural killer (NK) cells and other immune components, which can lead to increased cytokine production and enhanced host defense mechanisms against viral infections. The paper discusses Lf’s antiviral efficacy against various viruses, including SARS-CoV-2, Zika, and dengue, detailing its mechanisms of action such as receptor competition and immune modulation. The findings suggest that Lf not only serves as a potential therapeutic agent against viral infections but also highlights the importance of its derived peptides, which may further enhance antiviral strategies through immune regulation and modulation. Overall, Lf’s multifaceted roles in immunity and its interactions with pathogens position it as a promising candidate for future antiviral research.