LATTOFERRINA: perché è migliore rispetto all’integratore di ferro

La lattoferrina, una glicoproteina naturale appartenente alla famiglia delle transferrine, è sintetizzata dalle ghiandole esocrine e dai neutrofili nei siti di infezione e d’infiammazione.

È presente in tutte le secrezioni umane quali lacrime, saliva, liquido seminale, secrezioni vaginali, latte materno e colostro dove raggiunge la massima concentrazione (12 mg/ml) (39).

Come la transferrina, la lattoferrina è una proteina bilobata contenente un sito di captazione dello ione ferrico in ogni lobo, in grado quindi di chelare con alta affinità due ioni ferrici per molecola (40) (Figura 3).

In vivo, come già riportato, la concentrazione di ioni ferrici liberi non deve eccedere 10-18 M, sia per evitare la formazione delle specie reattive dell’ossigeno, che impedire lo sviluppo dei microorganismi che necessitano di ferro per la loro moltiplicazione. Nelle secrezioni, l’assenza di ferro disponibile è garantito dalla lattoferrina, mentre nel siero dalla transferrina.

In vivo, in situazioni fisiologiche, la lattoferrina è satura in ferro solo al 20% e pertanto è in grado di legare ancora ioni ferrici. In particolari situazioni patologiche (sanguinamento, danno cellulare, mancato trasporto del ferro dai tessuti al circolo, ecc.) la concentrazione di ferro disponibile nelle secrezioni o nei tessuti aumenta e la lattoferrina, chelando l’eccesso di ferro libero, impedisce la formazione delle specie reattive dell’ossigeno e diminuisce la suscettibilità dell’ospite alle infezioni.

Tuttavia, in alcune situazioni, la quantità di ferro è così elevata da rimanere ancora disponibile dopo la saturazione della lattoferrina.

L’eccesso di ferro disponibile attiva un processo infiammatorio che richiama i neutrofili che, secernendo lattoferrina, contribuiscono a diminuire la concentrazione di ferro libero nel sito d’infezione/infiammazione (39).

Per questo, storicamente, la lattoferrina è ritenuta svolgere un’azione antimicrobica (3).

Recentemente, le nuove acquisizioni sui meccanismi dell’omeostasi del ferro fanno supporre un ruolo chiave della lattoferrina nel ripristino della funzione della ferroportina attraverso la modulazione della sintesi dell’epcidina e quindi, in ultima analisi, un ruolo diretto di lattoferrina nella regolazione della disponibilità sistemica di ferro (41, 42).

Assunta per via orale, preferibilmente lontano dai pasti per evitare la sua degradazione a causa dell’elevata acidità gastrica, la lattoferrina raggiunge integra il duodeno in quantità pari a circa l’80% della dose somministrata. La lattoferrina viene quindi assorbita negli enterociti grazie a specifici recettori (43), per poi raggiungere il nucleo (44), dove modula con efficacia i fattori chiave dell’omeostasi sistemica del ferro.

La lattoferrina, inoltre, non è immessa nel circolo sanguigno, dove la sua concentrazione rimane bassa (<1 µg/ml) come in condizioni fisiologiche (45).

La lattoferrina, pertanto, potrebbe rappresentare una valida alternativa terapeutica agli attuali trattamenti di supplementazione di ferro in stati di ipoferremia ed anemia da carenza di ferro.

A tal fine è stato condotto un trial clinico per paragonare l’efficacia della somministrazione di solfato ferroso (520 mg/die) con quella della lattoferrina (100 mg 2 volte al die, lontano dai pasti), in donne in gravidanza affette da ipoferremia ed anemia (37).

Di seguito viene riportato lo schema del trial clinico eseguito.

• Criteri d’inclusione: donne in gravidanza di età compresa tra 20 e 39 anni affette da carenza di ferro (ipoferremia) e anemia, senza altre maggiori patologie concomitanti.
• Criteri d’esclusione: donne con gravidanze patologiche.

L’ipoferremia e l’anemia sono state definite da:

1. una concentrazione di ferro serico totale corrispondente a 30 µg/dl o meno
2. una concentrazione di emoglobina corrispondente a 11 g/dl o meno

Soggetti: 259 donne di differente parità e trimestre di gravidanza erano divise random in tre gruppi.

• Gruppo A: 54 donne che rifiutavano ogni tipo di supplementazione di ferro sono state incluse nello studio e considerate come gruppo di controllo
• Gruppo B: 98 donne trattate con 520 mg di solfato ferroso al die
• Gruppo C: 107 donne trattate per os con 1 capsula contenente 100 mg di lattoferrina, due volte al die lontano dai pasti.

I risultati ottenuti hanno dimostrato che nelle donne trattate per 30 giorni con la lattoferrina i valori dell’emoglobina, ma soprattutto quelli del ferro serico totale, aumentavano in modo significativo (p<0.001) rispetto a quelli delle donne trattate con solfato ferroso, nonostante le pazienti trattate con solfato ferroso ricevessero giornalmente una concentrazione in ioni ferro (156 mg/die) maggiore rispetto a quella con lattoferrina (8,8 mg/die) (37).

Ovviamente, nelle donne che rifiutavano la terapia si assisteva ad una diminuzione sia dei valori dell’emoglobina sia di quelli del ferro serico totale, in misura maggiore con il procedere della gravidanza. Nella Tabella IV è riportata una sintesi dei dati ottenuti.

I risultati ottenuti mostrano chiaramente la maggiore efficacia della lattoferrina rispetto alla classica terapia marziale nel ripristino dei valori ematici.

Va sottolineato che la maggior efficacia non può essere attribuita alla quantità di ferro totale somministrata con la lattoferrina (8,8 mg/die), circa venti volte inferiore a quella somministrata con solfato ferroso (154 mg/die), ma a più complesse funzioni della proteina. La maggior efficacia della lattoferrina è attribuibile alla modulazione della funzione della ferroportina, fondamentale nel trasporto del ferro dai tessuti al circolo, trasporto altrimenti inibito da elevate concentrazioni di epcidina (Paesano et al manoscritto in preparazione).

In donne in gravidanza a cui era stata somministrata la lattoferrina per os dal momento dell’insorgenza dell’ipoferremia e/o dell’anemia fino alla fine della gravidanza, si osservavano, al momento del parto, valori eccellenti sia per i globuli rossi, l’emoglobina, il ferro serico totale, la ferritina serica che per l’ematocrito, come riassunto nella Tabella V.

Come riportato, i valori ematici erano tali da non dover richiedere alcun intervento di supplementazione di ferro ed il peso del neonato alla nascita oscillava tra un valore medio di 3,6 Kg per i maschi e di 3,3 Kg per le femmine.

È importante sottolineare che durante tutto il periodo di somministrazione, in donne a cui veniva somministrata per os lattoferrina 100 mg due volte al giorno lontano dai pasti, non sono mai stati evidenziati effetti collaterali.

CONCLUSIONI

La carenza di ferro e l’anemia da carenza di ferro, continua ad essere uno dei dieci fattori di rischio per malattie, disabilità e morte nel mondo (The World Health Report 2002). In particolare, la carenza di ferro, oltre ad avere un significativo impatto sullo stato di salute degli individui, diventa un serio problema in gravidanza, contribuendo significativamente ad incrementare i rischi per la madre e per il neonato.

Il deficit di ferro è diffuso in soggetti di ogni età, sesso e classe socioeconomica, ma in particolare durante la gravidanza la richiesta di questo elemento aumenta a causa dell’espansione della massa dei globuli rossi materni e della crescita dell’unità feto-placentare.

La supplementazione di ferro in gravidanza ingenera molteplici dubbi, in quanto a discreti risultati in termini di efficacia, è molto spesso associato un quadro di scarsa tollerabilità che ne compromette la “compliance” e conseguentemente il risultato terapeutico.

Le nuove conoscenze sui complessi meccanismi dell’omeostasi cellulare e sistemica del ferro hanno stimolato la ricerca di nuovi composti in grado di modulare la concentrazione di ferro nei tessuti e nel circolo.

La Lattoferrina, molecola naturale appartenente alla famiglia delle transferrine, prodotta dalle ghiandole esocrine e dai neutrofili di numerose specie animali, da tempo conosciuta ed utilizzata quale integratore nel latte materno artificiale, ha clinicamente dimostrato di interagire positivamente con l’omeostasi sistemica del ferro.

Dai risultati ottenuti nei vari trials clinici possiamo affermare che la lattoferrina, somministrata per os alla posologia di 100 mg due volte al giorno in donne in gravidanza affette da ipoferremia e anemia da carenza di ferro, ripristina in modo significativo (p<0.001) il numero dei globuli rossi, i valori dell’emoglobina, del ferro serico totale e della ferritina sierica, con un meccanismo d’azione verosimilmente indipendentemente dalla quantità di ferro (8,8 mg) che ogni giorno viene somministrato.

Suddetta quantità, circa venti volte inferiore a quella somministrata con solfato ferroso (154 mg/die), può infatti essere responsabile solo in parte del potente effetto della lattoferrina.

È ipotizzabile che tale attività sia ascrivibile ad un meccanismo di tipo inibitorio sulla produzione di epcidina con conseguente modulazione della espressione della ferroportina, unica molecola, ad oggi conosciuta, in grado di trasportare il ferro dagli enterociti e dai macrofagi al sangue.

La maggiore efficacia della lattoferrina si traduce clinicamente in un significativo aumento e normalizzazione dei parametri ematici legati alla condizione di ipoferremia ed anemia, quali il numero dei globuli rossi, la concentrazione dell’emoglobina, del ferro serico totale e della ferritina serica.

La peculiarità di questa terapia, basata sulla somministrazione orale di una proteina naturale, è rappresentata anche dal vantaggio non trascurabile di un profilo di tollerabilità eccellente, condizione primaria per una perfetta adesione al trattamento dell’ipoferremia e dell’anemia, soprattutto nelle gestanti.

BIBLIOGRAFIA

1. Aisen P. Transferrin receptor 1. Int J Biochem Cell Biol 2004; 36: 2137-3
2. Ramm GA, Ruddell RG. Hepatotoxicity of iron overload: mechanisms of iron-induced hepatic fibrogenesis. Semin Liver Dis 2005; 25(4): 433-49
3. Valenti P, Antonini G. Lactoferrin: an important host defence against microbial and viral attack. Cell Mol Life Sci. 2005; 62: 2576-87
4. Bullen JJ, Rogers HJ, Spalding PB, et al. Iron and infection: the heart of the matter. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2005; 43: 325-30
5. Ganz T, Nemeth E. Regulation of iron acquisition and iron distribution in mammals. Biochem Biophys Acta. 2006; 1763(7): 690-9
6. Shayeghi M, Latunde-Dada GO, Oakhill JS, et al. Identification of an intestinal heme transporter. Cell. 2005; 122(5): 789-801
7. McKie AT, Barrow D, Latunde-Dada GO, et al. An iron-regulated ferric reductase associated with the absorption of dietary iron. Science. 2001; 2: 1755-9
8. McKie AT, Marciani P, Rolfs A, et al. A novel duodenal iron-regulated transporter, IREG1, implicated in the basolateral transfer of iron to the circulation. Mol Cell.
   2000; 5(2): 299-9
9. Abboud S, Haile DJ. A novel mammalian iron-regulated protein involved in intracellular iron metabolism. J Biol Chem 2000; 275: 19906-2
10. Ganz T. Cellular iron: ferroportin is the only way out. Cell Metab. 2005; 1(3): 155-7
11. De Domenico I, Ward MD, Kaplan J. Regulation of iron acquisition and storage: consequences for iron-linked disorders. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008; 9(1): 72-81
12. Lim FL, Dooley JS, Roques AW, et al. Hepatic iron concentration, fibrosis and response to venesection associated with the A77D and V162del “loss of function”
    mutations in ferroportin disease. Blood Cells Mol Dis. 2007 Dec 19 [Epub ahead of print]
13. Frazer DM, Wilkins SJ, Becker EM, et al. A rapid decrease in the expression of DMT1 and Dcytb but not Ireg1 or hephaestin explains the mucosal block phenomenon
    of iron absorption. Gut. 2003; 52(3): 340-6
14. Frazer DM, Anderson GJ. The orchestration of body iron intake: how and where do enterocytes receive their cues? Blood Cells Mol Dis. 2003; 30: 288-97
15. Fleming RE, Bacon BR. Orchestration of iron homeostasis. N Engl J Med 2005; 352: 17-28
16. Détivaud L, Nemeth E, Boudjema K, et al. Hepcidin levels in humans are correlated with hepatic iron stores, haemoglobin levels, and hepatic function. Blood. 2005;
    106(2): 746-8
17. Loréal O, Haziza-Pigeon C, Troadec MB, et al. Hepcidin in iron metabolism. Curr Protein Pept Sci. 2005; 6(3): 279-91
18. Ganz T. Hepcidin – a regulator of intestinal iron absorption and iron recycling by macrophages. Best Pract Res Clin Haematol. 2005; 18: 171-82
19. Nemeth E, Tuttle MS, Powelson J, et al. Hepcidin regulates cellular iron efflux by binding to ferroportin and inducing its internalization. Science. 2004; 306: 2090-3
20. De Domenico I, Ward DM, di Patti MC, et al. Ferroxidase activity is required for the stability of cell surface ferroportin in cells expressing GPI-ceruloplasmin. EMBO
    J. 2007; 26(12): 2823-31
21. Chaston T, Chung B, Mascarenhas M, et al. Evidence for differential effects of hepcidin in macrophages and intestinal epithelial cells. Gut. 2007 Oct 26 [Epub ahead
    of print].
22. Ganz T. Molecular control of iron transport. J Am Soc Nephrol. 2007; 18(2): 394-400
23. Peyssonnaux C, Zinkernagel AS, Schuepbach RA, et al.. Regulation of iron homeostasis by the hypoxia-inducible transcription factors (HIFs). J Clin Invest 2007;
    117: 1926-32
24. World Health Report-Reducing Risks, Promoting Healthy Life- Geneve 2002
25. School TO. Iron status during pregnancy: setting the stage for mother and infant. Am J Clin Nutr. 2005; 81: 1218-2
26. Bothwell TH. Iron requirements in pregnancy and strategies to meet them. Am J Clin Nutr. 2000; 72(suppl): 257-64
27. Harris ED. New insights into placental iron transport. Nutr Rev. 1992; 50(11): 329-31
28. Cheng Y, Zak O, Aisen P, et al. Structure of the human transferrin receptor–transferrin complex. Cell. 2004; 116: 565-76
29. Allen LH. Anemia and iron deficiency: effects on pregnancy outcome. Am J Clin Nutr. 2000; 71(Suppl): 1280-4
30. Brabin JB, Hakimi M, Pelletier D. Iron-Deficiency Anemia: reexamining the nature and magnitude of the public health problem. J Nutr. 2001; 5: 604-15
31. Meier PR, Nickerson HJ, Olson KA, et al. Prevention of iron deficiency anemia in adolescent and adult pregnancies. Clin Med Res. 2003; 1(1): 29-36
32. Lynch SR. The impact of iron fortification on nutritional anaemia. Best Pract Res Clin Haematol. 2005; 18(2): 333-46
33. Umbreit J. Iron deficiency: a concise review. Am J Hematol. 2005; 78(3): 225-31
34. Zimmermann MB, Hurrell FR. Nutritional iron deficiency. Lancet 2007; 370(11): 511-20
35. WHO and FAO Guidelines 2006
36. Schümann K, Ettle T, Szegner B, et al. On risks and benefits of iron supplementation recommendations for iron intake revisited. J Trace Elem Med Biol. 2007; 21(3):
    147-68
37. Paesano R, Torcia F, Berlutti F, et al. Oral administration of lactoferrin increases hemoglobin and total serum iron in pregnant women. Biochem Cell Biol. 2006; 84:
    377-80
38. Valenti P, Paesano R. Oral administration of lactoferrin in thrombophilic pregnant women suffering of iron deficiency and iron deficiency anaemia. Presentato al VIII
    International Conference on Lactoferrin, Nizza, October 2007, abstr.O-IX-2
39. Superti F, Berlutti F, Paesano R et al. “Structure and activity of lactoferrin – A multi-functional protective agent for human health.” Chapter 8 in: “ Iron Metabolism
    and Disease” 2008, ISBN: 978-81-308-0066, Editor: Hendrik Fuchs, 2008
40. Baker EN, Baker HM. Molecular structure, binding properties and dynamics of lactoferrin. Cell Mol Life Sci. 2005; 62(22): 2531-9
41. Berlutti F, Schippa S, Morea C, et al. Lactoferrin downregolates pro-inflammatory citokines up-expressed in intestinal epithelial cells infected with invasive e
    noninasive Escherichia coli strains. Biochem Cell Biol 2006; 84: 351-7
42. Nemeth E, Rivera S, Gabayan V, et al. IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the iron regulatory hormone hepcidin. J Clin Invest.
    2004; 113: 1271-6
43. Suzuki YA, Lopez V, Lönnerdal B. Mammalian lactoferrin receptors: structure and function. Cell Mol Life Sci. 2005; 62(22): 2560-75
44. Ashida K, Sasaki H, Suzuki YA, et al. Cellular internalization of lactoferrin in intestinal epithelial cells. Biometals. 2004; 17(3): 311-5
45. Brock JH. The physiology of lactoferrin. Biochem Cell Biol. 2002; 80(1): 1-6

OMEOSTASI DEL FERRO

Molti prodotti di supplementazione del ferro, sia farmaceutici sia neutraceutici attualmente in commercio, vengono indicati come utili al ripristino dell’omeostasi del ferro. Tale sommaria indicazione genera spesso confusione in quanto non viene mai indicato su quale tappa del complesso meccanismo dell’omeostasi del ferro agiscano tali prodotti.
La descrizione della regolazione cellulare e sistemica dell’omeostasi del ferro può fornire elementi per un valido giudizio sui prodotti più efficaci nella risoluzione della carenza di ferro e dell’anemia da carenza di ferro.

REGOLAZIONE CELLULARE DELL’OMEOSTASI DEL FERRO

Acquisizione cellulare del ferro

Il ferro è un elemento essenziale per tutti gli esseri viventi e di conseguenza per tutte le cellule.
Il ferro viene acquisito dalle cellule di tutti i tessuti tramite la formazione e la successiva endocitosi del complesso tra la transferrina satura in ferro ed il suo specifico recettore (1). Una volta rilasciato dalla vescicola endocitica, il ferro viene sequestrato all’interno della cellula dalla ferritina, che può accumulare fino a 4500 ioni ferrici per molecola.

Acquisizione del ferro dagli enterociti

Negli enterociti, specifiche proteine transmembrana mediano l’acquisizione del ferro in forma emica e non-emica dal lume intestinale (6). Anche se il trasporto del ferro come eme è meno conosciuto, all’interno degli enterociti il ferro rilasciato dall’eme, grazie ad un’ossigenasi, segue lo stesso percorso di quello non-emico. Il ferro nonemico introdotto con la dieta è primariamente ridotto a ione ferroso e poi accumulato, come già descritto per le altre cellule, nella ferritina intracellulare (7) (Figura 1).

Escrezione del ferro dalle cellule

Anche se nell’epatocita, nel monocita, nel macrofago e nella cellula emopoietica esistono sistemi di acquisizione del ferro differenti da quelli dell’enterocita, ad oggi si conosce una sola proteina in grado di esportare il ferro dalle cellule al circolo: la ferroportina.

La ferroportina è presente in tutte le cellule coinvolte nell’export del ferro, inclusi gli enterociti, gli epatociti, i macrofagi e le cellule della placenta (8-10) (Figura 1 e Figura 2).

Carenza o sovraccarico di ferro nelle cellule

Occorre ricordare che circa ¼ del ferro corporeo, pari a 0,5-1 g, è accumulato negli epatociti e nei macrofagi come riserva per l’eritropoiesi. Le cellule, in situazioni patologiche, possono trovarsi in carenza o in eccesso di ferro.
Stati di carenza di ferro sono associati ad una bassa concentrazione di ferritina intracellulare e ad un aumento dei recettori della transferrina e clinicamente si traducono in un’anemia da carenza di ferro.

Il sovraccarico di ferro invece si può sviluppare quando il suo assorbimento, sia attraverso la dieta sia per supplementazione farmacologica, eccede l’utilizzazione o l’escrezione per esfoliazione degli epiteli. Questi stati sono bilanciati da un aumento della concentrazione della ferritina intracellulare e da una diminuita espressione dei recettori della transferrina soprattutto nel fegato, che è conosciuto da tempo essere il più importante organo di riserva del ferro. Inoltre, anche mutazioni della ferroportina conducono a stati di sovraccarico di ferro nel parenchima tessutale del fegato e di altri organi come cuore, pancreas e ghiandola pituitaria (11, 12).

Il sovraccarico di ferro libero, non legato a specifici ligandi, è dannoso per l’ospite in quanto induce un aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno ed incrementa la suscettibilità alle infezioni (3).

REGOLAZIONE SISTEMICA DELL’OMEOSTASI DEL FERRO

Il controllo sistemico del ferro avviene attraverso la regolazione della sua acquisizione con la dieta. Un’eccessiva esposizione ad elevate dosi di ferro induce un blocco dell’assorbimento (13, 14), mentre un incremento dell’assorbimento è osservato in risposta ad una inefficace eritropoiesi o ipossia.

Il trasporto del ferro dagli enterociti al sangue avviene attraverso la ferroportina (15), come schematizzato nella Figura 2. Nel sangue, il ferro viene complessato dalla transferrina e trasportato sia al fegato che al tessuto eritropoietico, dove viene incorporato nell’eme, che rappresenta il più grande pool di ferro nell’uomo.

Gli eritrociti senescenti (120 giorni di vita) vengono fagocitati dai macrofagi che immagazzinano il ferro o lo rilasciano nel sangue sempre via ferroportina, secondo il fabbisogno (Figura 2).
L’assorbimento del ferro da parte degli enterociti ed il suo riciclo da parte dei macrofagi sono quindi due fasi fondamentali ed altamente regolate che, se rese nulle o danneggiate per molteplici cause, portano ad un difetto nell’omeostasi del ferro.

In particolare, uno stato di ipoferremia può essere associato ad un sovraccarico di ferro principalmente nel fegato (16) e nei macrofagi (15). È stato dimostrato che negli epatociti il ferro modula la sintesi di un piccolo peptide, l’epcidina che, escreto nel sangue, svolge un ruolo chiave nell’omeostasi del ferro (10, 17, 18). Questo peptide, la cui sintesi è indotta anche da stati infiammatori, negli enterociti e nei macrofagi è in grado di legarsi alla ferroportina, che viene quindi internalizzata e degradata nelle cellule, rendendo così impossibile il trasporto del ferro dalle cellule al sangue (19, 20).
Ne consegue che l’incapacità degli enterociti e dei macrofagi di trasportare il ferro al sangue, a causa del legame tra la ferroportina e l’epcidina, può condurre a stati di carenza di ferro (21, 22).

Condizioni di ipossia, quali quelle che si possono verificare nei difetti di eritropoiesi, inducono invece una diminuzione dell’espressione dell’epcidina, e conseguentemente un aumento del trasporto del ferro dai tessuti al sangue (23).

Da quanto detto, si può dedurre che in stati di ipoferremia un’efficace terapia dovrebbe considerare anche la modulazione della espressione della ferroportina, unica proteina in grado di trasportare il ferro dai tessuti al circolo.