Siara bydlęca- właściwości i zastosowanie

Siara bydlęca- właściwości i zastosowanie mgr kosmetologii Arleta Macierzyoska, dr n. med. Ewa Pierzchała Zakład Medycyny Estetycznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Kierownik: dr n. med. Ewa Pierzchała Streszczenie Siara jest wydzielana przez gruczoły mleczne ssaków w pierwszych dniach po porodzie. Zawiera szereg cennych substancji, mających korzystny wpływ na organizm człowieka. Jest źródłem białek kazeinowych i serwatkowych, immunoglobulin, laktoferryny- glikoproteiny o działanianiu m.in. przeciwbakteryjnym, przeciwwirusowym, przeciwgrzybicznym i przeciwnowotworowym, lizozymy oraz polipeptydu bogatego w prolinę. Siara bydlęca znalazła zastosowanie w leczeniu schorzeo układu pokarmowego, chorobach infekcyjnych, sporcie, wspomaganiu leczenia chorób neurologicznych oraz w preparatach przyspieszających gojenie ran i regenerację skóry. Słowa kluczowe: siara, laktoferryna, gojenie ran Colostrum bovinum- properties and use Summary Colostrum is secreted by the lactic glands of mammals in the first days after parturition. It contains many valuable substances that have beneficial effects on the human body. It is a source of casein and whey proteins, immunoglobulins, laktoferrin- glycoprotein that has got antibacterial, antiviral, antifungal and anticancer properties, lisozyme and proline-rich polipeptyde. Bovine colostrum is used as a treatment in gastrointestinal diseases, infectious diseases, in sports, supporting in neurological diseases and in preparations to improve wound healing and skin regeneration. Key words: colostrum, laktoferrin, wound healing WPROWADZENIE Siara jest wydzielana przez gruczoły mleczne ssaków w pierwszych dniach po porodzie i posiada odmienne właściwości odżywcze i immunologiczne od mleka. Siara poza białkami, węglowodanami, tłuszczami, witaminami i minerałami zawiera również oligosacharydy, hormony, enzymy, pochodne kwasów nukleinowych, immunoglobuliny, czynniki wzrostu- m.in. IGF I i II, TGF-β, EGF, TNF, VEGF. Składniki siary chronią noworodka przed infekcjami, stymulują również wytworzenie odporności swoistej. (1-3) W ostatnim czasie wzrasta ilośd suplementów diety i innych produktów zawierających siarę bydlęcą. Należy pamiętad, że siara bydlęca nie jest produktem standaryzowanym i nie wszystkie preparaty są podobne pod względem zawartości składników aktywnych. Ze względu na pewne czynniki skład siary może różnid się pod względem jakościowym i ilościowym. Czynniki te to m.in. stan zdrowia bydła, rodzaj spożywanego przez nie pokarmu i czas pozyskiwania siary od porodu. Im krócej od porodu tym siara zawiera więcej immunoglobulin, czynników wzrostu i innych aktywnych biologicznie składników. Nie wszystkie siary bydlęce zawierają immunoglobuliny skierowane przeciwko tym samym patogenom. Obecnośd specyficznych przeciwciał np. przeciw rotawirusom zależy od wcześniejszej ekspozycji bydła na ten patogen. Kolejnym czynnikami wpływającymi na właściwości produktu z siarą bydlęcą są metody obróbki i zagęszczania. (3) 1

BIAŁKA SIARY Białka Stanowią około 60% suchej masy siary. 80% z nich to białka serwatkowe, pozostałe 20% to białka kazeinowe. W białkach siary występuje 19 aminokwasów egzogennych. (2) Immunoglobuliny W przeciwieostwie do człowieka, u którego występuje 5 klas przeciwciał: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, u bydła wykazano obecnośd 3 klas przeciwciał: IgA, IgG: G1 i G2, IgM. Siara bydlęca zawiera stosunkowo wysokie stężenia przeciwciał, szczególnie klasy IgG. (2,3) Stężenie przeciwciał spada już w siarze zebranej 24 godziny po porodzie, natomiast proporcjonalnie wzrasta stężenie laktoalbuminy i kazeiny. (3) Stephan W, Dichtelmuller H, Lissner R w swojej publikacji podają następujące stężenia przeciwciał w siarze bydlęcej zbieranej 10 godzin po porodzie : IgG-30,4 g/l, IgA- 3,5 g/l, IgM- 9,6 g/l. (4) Stężenia przeciwciał w siarze bydlęcej z innych publikacji wynoszą : IgG- 33-75 g/l, IgA-4,5 g/l, IgM-3,2-4,9 g/l (2) oraz IgG1-52-87 g/l, IgG2-1,6-2,1 g/l, IgM- 3,7-6,1 g/l, IgA- 3,2-6,2 g/l. (3) Laktoferryna Jest glikoproteiną z grupy transferyn, biorącą udział w metabolizmie żelaza. Występuje w neutrofilach, ślinie, siarze, mleku, łzach, pocie, wydzielinie oskrzeli i dróg rodnych. (2,5) Laktoferryna posiada wybitne właściwości wiązania żelaza i jest jedyną transferyną zdolną do utrzymywania jonów żelaza niezależnie od ph, wykazuje również opornośd proteolityczną. (6) Laktoferryna wykazuje szereg właściwości, które mają pozytywny wpływ na organizm człowieka. Właściwości przeciwbakteryjne Przeciwbakteryjne właściwości laktoferryny zostały udowodnione w badaniach in vivo i in vitro zarówno dla bakterii Gramm-dodatnich jaki i Gramm ujemnych. Laktoferyna wykazuje dwa mechanizmy bakteriobójcze. Pierwszy polega na wyłapywaniu jonów żelaza i blokowaniu dostępności tego pierwiastka dla bakterii. Ogranicza to ich wzrost i ekspresję czynników wirulentnych. Drugi mechanizm polega na bezpośredniej interakcji z mikroorganizmami. Wykazano, że dodatnio naładowany N-koocowy fragment laktoferryny może uszkadzad zewnętrzną częśd ściany komórkowej bakterii Gramm-ujemnych poprzez interakcję z ujemnie naładowanymi lipopolisacharydami w ścianach bakterii. (2,6) Udokumentowano przeciwbakteryjne działanie laktoferryny przeciwko następującym szczepom: Bacillus stearothermophillus, Bacillus subtilis, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Staphylococcus ureus, Streptococcus mutant, Streptococcus parasanguinis, Actinobacillus, Staphylococcus epidermidis,, Chlamydophila psittaci, Escherichia coli, Helicobacter Felis, Helicobacter pylori, Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa, Shigella flexneri, Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Mycoplasma bovis, Porphyromonas gingivalis, Salmonella enteritidis. (6) Właściwości przeciwwirusowe Laktoferryna wykazuje właściwości przeciwwirusowe przeciwko szerokiej gamie DNA i RNA- wirusów infekujących ludzi i zwierzęta. Dotychczasowe prace sugerują, że laktoferryna wywiera wpływ tylko na wirusy posiadające otoczkę. Działanie tej glikoproteiny tłumaczy się sugerując wiele czynników. Wrażliwośd wirusa opryszczki na laktoferrynę może powodowad blokowanie przez nią interakcji wirus- gospodarz; w przypadku wirusa zapalenia wątroby typu B i wirusa cytomegalii laktoferryna blokuje ich wewnątrzkomórkowe namnażanie. Natomiast działanie przeciw wirusowi zapalenia wątroby typu C tłumaczy się bezpośrednim wiązaniem laktoferryny do cząsteczek wirusowych. (6) W przypadku wirusa HIV publikacje sugerują, że laktoferryna blokuje koreceptory komórkowe wirusa i uniemożliwia interakcje wirus-komórka (koreceptory chemokinowe CXCR4 lub CCR5 w przypadku limfocytów T oraz receptory typu lektynowego SIGN w komórkach dendrytycznych). Laktoferryna może również wiązad się do białka powierzchniowego wirusa HIV gp120, co hamuje wiązanie do receptorów CD4 i innych koreceptorów komórkowych (5) Badania wskazują również, że laktoferryna poza blokowaniem wczesnych etapów inwazji HIV może blokowad replikację wirusa w komórkach 2

gospodarza. (5,6) Białko hamuje aktywnośd odwrotnej transkryptazy, ale słabo proteazy, integrazy i innych enzymów HIV, które są istotne w późniejszych etapach namnażania wirusa. (5) Właściwości przeciwgrzybiczne Laktoferryna wykazuje również właściwości przeciwgrzybiczne. W przypadku patogenów C.albicans i C.krusei efekt grzybobójczy był zależny od dawki apolaktoferryny (laktoferryny pozbawionej żelaza). (7) Laktoferryna wykazuje aktywnośd przeciwko Cryptococcus neoformans i C.albicans poprzez uszkodzenie błony komórkowej lub mitochondrialnej. W przypadku Trichphyton mentagrophytes laktoferryna działa pośrednio powodując poprawę kliniczną zmian- u świnek morskich zmniejsza grzybicę skóry ciała i stóp. (6) Właściwości przeciwnowotworowe Udowodnione zostało, że siara bydlęca podawana doustnie u gryzoniów znacznie redukuje chemicznie wywołane powstawanie guzów. Podobnie u ludzi, laktoferryna ogranicza rozwój nowotworów, może także modulowad produkcje cytokin w tkankach nowotworowych. Proteina ta może indykowad apoptozę i zatrzymad wzrost guzów in vitro oraz blokowad przejście z fazy G1 do S złośliwych komórek nowotworowych w cyklu komórkowym. W leczeniu guzów myszy laktoferryna podnosi również poziom antynowotworowych cytokin IL-18, ogranicza wzrost guzów, aktywuje komórki NK i limfocyty T CD8+. (6) Wpływ laktoferryny na trądzik pospolity Ze względu na swoje szerokie przeciwbakteryjne i przeciwzapalne działanie laktoferryna podawana doustnie może ograniczad trądzik młodzieoczy. W badaniach przeprowadzonych pod kierunkiem J. Kim pacjentom z łagodnym i średnim tradzikiem młodzieoczym podawano przez okres 12 tygodni fermentowane mleko wzbogacone 200 mg laktoferryny. Mleko zawierało dodatkowo probiotyczne szczepy bakterii L. bulgaris i Steptococcus thermophilus. W porównaniu z grupą kontrolą przyjmującą mleko fermentowane wzbogacone jedynie w probiotyki zaobserwowano znaczne złagodzenie objawów trądziku. Dodatkowo w analizie powierzchownych lipidów skóry w grupie przyjmujące laktoferrynę wykazano znaczne obniżenie poziomu trójglicerydów, bez zmian poziomu cholesterolu i ceramidów, co może tłumaczyd poprawę stanu skóry. (8) Laktoferryna w procesie wzrostu kości W badania pod kierunkiem D. Naot uzyskano stymulację proliferacji izolowanych kultur szczurzych ludzkich osteoblastów traktowanych przez 17-18 dni laktoferryną. Laktoferrynę uznano za czynnik hamujący apoptozę osteblastów i zwiększający ich możliwości syntezy i mineralizacji macierzy międzykomórkowej kości. W pracy wykazano również, że laktoferryna hamuje proces osteoklastogenezy w kulturach osteoklastów oraz może byd czynnikiem stymulującym wzrost kości in vivo, co udowodniono w badaniach przeprowadzonych na myszach. (9) Laktoferryna w procesie gojenia się ran Wykazano, że laktoferryna zwiększa produkcję kwasu hialuronowego przez ludzkie fibroblasty, wzrost ten był związany z podniesieniem poziomu transkrypcji oraz ekspresji syntazy hialuronowej 2. Ponadto bydlęca laktoferryna wzmagała transkrypcję COL1A1, a tym samym syntezę kolagenu. Obserwacje te sugerują, że laktoferryna wspomaga gojenie ran poprzez wzrost syntezy kwasu hialuronowego oraz kolagenu typu I. (10) Badania przeprowadzone przez Takayamę i Takezawę również sugerują, że laktoferryna przyspiesza gojenie ran. Populacja fibroblastów zawieszona w żelu kolagenowym typu I jest użytecznym modelem in vitro interakcji pomiędzy komórkami i macierzą zewnątrzkomórkową. Kiedy fibroblasty zostają umieszczone w żelu kolagenowym, zmniejszają powierzchnie żelu i formują strukturę przypominającą tkankę. Proces ten nazywany jest 3

obkurczeniem żelu kolagenowego i odzwierciedla reorganizację macierzy kolagenowej podczas gojenia ran w skórze. Obkurczanie żelu kolagenowego stymuluje wiele czynników, jak cytokiny, czynniki wzrostu: PDGF, IGF I i II, TGF-β. Laktoferryna również została zaliczona do czynników stymulujących obkurczanie żelu kolagenowego. (11) W kolejnym badaniu udowodniono stymulujący wpływ ludzkiej rekombinowanej laktoferryny (Lacromin ) na ludzkie keratynocyty. Laktoferryna wpływała pobudzająco na proliferację i migrację keratynocytów, hamowała również apoptozę komórek. (12) Lizozym- występuje w większości płynów ustrojowych i ma właściwości bakteriobójcze. W siarze znajduje się w bardzo dużej ilości, wynoszącej 1g/L. Jego aktywnośd wzrasta w obecności immunoglobulin. Lizozym jest odporny na działanie proteaz układu pokarmowego, dzięki temu podczas przechodzenia przez przewód pokarmowy zachowuje swoją aktywnośd. (2) Kolostrynina (proline-rich polipeptide, polipeptyd bogaty w prolinę, PRP)- mieszanina peptydów o dużej zawartości proliny. Wykazuje odpornośd na degradację proteolityczną. Posiada duży wpływ na układ immunologiczny. Stymuluje odpowiedź humoralną, indukuje wydzielanie cytokin INF, TNF-α, IL-6 i 10, wspomaga dojrzewanie tymocytów, pobudza również napływ supresorowych limfocytów T. (2) Przeprowadzono próbę kliniczną, w której pacjentom z chorobą Alzheimera podawano kolostryninę. Wyniki próby mogą wskazywad na potencjalną skutecznośd substancji w leczeniu tej choroby. (13) W innym badaniu kolostrynina poprawiła funkcje kognitywne u szczurów. (14) Udowodniono również, że kolostrynina znacznie zmniejsza reakcję alergiczną, obniża poziom IgE oraz IgG1, redukuje eozynofilię dróg oddechowych oraz produkcję śluzu, a także nadwrażliwośd spowodowaną pyłkami, czy roztoczami kurzu domowego. (15) Zastosowania siary bydlęcej Przewód pokarmowy- wiele raportów z badao klinicznych sugeruje, że siara bydlęca może mied korzystny wpływ na chroniczne biegunki u osób z niedoborami immunologicznymi. Suplementacja preparatami siary poprawia jakośd i objętośd stolca oraz zmniejsza jego częstośd. Biegunka spowodowana przez Crystosporidium parvum jest bardzo często spotykana wśród pacjentów z niedoborami immunologicznymi. Siara pozyskiwana od bydła wcześniej zimmunizowango Crystoporidium wydaje się byd skutecznym środkiem neutralizującym ten patogen. (3) W kolejnych badaniach przeprowadzonych pod kierunkiem S. Purup udowodniono stymulujący wpływ mleka bydlęcego na namnażanie ludzkich komórek jelita. Największy wpływ na komórki jelitowe miała siara, zbierana w 1 dobie po ocieleniu, a następnie mleko zebrane 24 tygodnie do ocieleniu. (16) Choroby infekcyjne Suplementy diety zawierające siarę bydlęcą mogą byd stosowane w celu profilaktyki lub wspomagania leczenia chorób infekcyjnych, ze względu na dużą zawartośd immunoglobulin oraz właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybiczne substancji zawartych w siarze. Pozytywny wpływ suplementów siary bydlęcej wykazano m.in. w przebiegu zakażenia Cryptosporidia, H. pylori, Shigella oraz rotawirusami. (3) Sport W wielu ośrodkach badano wpływ suplementów siary bydlęcej na skład ciała oraz na wydzielanie hormonów. W badaniach nad składem ciała u 22 ochotników, kobiet i mężczyzn dwiczących przynajmniej 3 razy w tygodniu przez pół roku wykazano średni wzrost masy ciała o 1,4 kg i średnią redukcję masy tkanki tłuszczowej o 0,72kg, przy czym wyniki te uznano za statystycznie nieistotne. W grupie kontrolnej przyjmującej koncentrat białek serwatkowych zaobserwowano średni wzrost masy o 2,11kg oraz średni wzrost masy tkanki tłuszczowej o 1,45kg. Wyniki te mogłyby świadczyd że suplementacja siarą bydlęcą zwiększa masę mięśniową, bez przyrostu tkanki tłuszczowej, natomiast 4

wzrost masy ciała przy suplementacji koncentratem białek serwatkowych wiąże również się ze wzrostem ilości tkanki tłuszczowej. Suplementacja siarą bydlęcą nie wpływa natomiast na wydzielanie testosteronu, hormonu wzrostu a także kortyzolu. (3) Stwardnienie rozsiane Wstępne badania sugerują korzystne działanie siary bydlęcej pozyskanej od krów wcześniej immunizowanych szczepem Schwarz wirusa odry u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym. Nie ma natomiast doniesieo o takim działaniu siary zebranej od bydła niezimmunizowanego. (3) Gojenie ran, regeneracja skóry W 2001 roku Takayama i współpracownicy, w badaniach na fibroblastach zawieszonych w żelu kolagenowym typu I, wykazali obecnośd w siarze bydlęcej czynników, które mogą byd odpowiedzialne za przyspieszenie gojenia ran. (17) W kolejnych badaniach wykazano stymulujący wpływ siary bydlęcej na namnażanie psich fibroblastów, (1) oraz stymulację wzrostu i migracji ludzkich keratynocytów (18) W niniejszej publikacji opisano już przyspieszające gojenie ran działanie laktoferryny. Siara bydlęca posiada również inne czynniki przyspieszające gojenie ran. Wyizolowarna z siary frakcja IM, zawierająca duże ilości czynników wzrostu, szczególnie IGF-1 oraz 70% peptydów o masie cząsteczkowej mniejszej od 500 Da, również posiada właściwości przyspieszające gojenie ran. Frakcja IM w badaniach in vitro przyspiesza obkurczanie żelu kolagenowego, co świadczy o pozytywnym działaniu na remodeling tkankowy. W badaniach in vivo na świnkach morskich frakcja IM była aplikowana bezpośrednio na rany otwarte, a także na rany zamknięte. W przypadku ran otwartych obkurczenie rany po terapii frakcją IM siary było gorsze w porównaniu do terapii samym buforem fosforanowym. W przypadku 14-dniowej terapii ran zamkniętych frakcją IM 4 z 8 ran goiły się z pozostawieniem wyraźnej blizny, dla porównania wszystkie rany traktowane buforem fosforanowym zagoiły się z pozostawieniem wyraźnych blizn. Frakcja IM siary bydlęcej może byd traktowana jako antagonista formowania tkanki bliznowatej, nie mniej jednak potrzebne są na ten temat dodatkowe badania. (19) Podsumowanie Siara bydlęca oraz poszczególne jej składniki posiadają wiele korzystnych oddziaływao na organizm człowieka. Należy jednak pamiętad, że siara bydlęca nie jest produktem standaryzowanym i nie wszystkie preparaty zawierające siarę bydlęcą będą miały takie samo działanie. Szczególnie ciekawe doniesienia dotyczą działania immunostymulującego siary, pozytywnego wpływu w schorzeniach neurologicznych oraz właściwości przyspieszających gojenie ran i regenerację skóry. 1. Torre C, Jeusette I, Serra M, Brazis P, Puigdemont A. Bovine colostrum increases proliferation of canine fibroblasts. J.Nutr. 2006;136:2058S-2060S. 2. Płusa T. Immunomodulacyjne białka zawarte w siarze. Pol. Merk. Lek. 2009, Tom XXVI, 153:234-238. 3. Kelly G.S. Bovine colostrums: a reviev of clinical uses. Altern Med Rev. 2003;8(4):378-394. 4. Stephan W, Dichtenmuller H, Lissner R. Antibodies from colostrums in oral immunotherapy. J Clin Chem Clin Biochem. 1990;28:19-23. 5

5. Zimecki M, Artym J. Właściwości terapeutyczne białek i peptydów z siary i mleka. Postepy Hig Med Dosw. 2005;59:309-323. 6. García-Montoya I.A, et al. Lactoferrin a mulitiple bioactive protein:an overview. Biochim. Biophys. Acta (2011),doi:10.1016/j.bbagen.2011.06.018. 7. Nikawa H, Samaranayake L.P, Tenouvo J, Pang K.M, Hamada T. The fungicidal effect of human lactoferrin on Candida albicans and Candida krusei. Arch.Oral. Biol., 1993;38:1057-1063. 8. Kim J. et al. Dietary effect of lactoferrin-enriched fermented milk on skin surface lipid and clinical imrovement of acne vulgaris. Nutrition 26 (2010) 902-909. 9. Naot D, Grey A, Reid I.R, Cornish J. Lactoferrin- a novel bone growth factor. CM&R 2005;2 (May);93-101. 10. Saito S, Takayama Y, Mizumachi K, Suzuki C. Lactoferrin promotes hyaluronan synthesis in human dermal fibroblasts. Biotechnol Lett (2011) 33:33-39. 11. Takayama Y, Takezawa T. Lactoferrin promotes collagen gel contactile activity of fibroblasts mediated by lipoprotein receptors. Biochem. Cell Biol. 84:268-274. 12. Tang L. et al. Human lactoferrin stimulates skin keratinocyte function and wound reepithelialisation. British Journal of Dermatology 2010;163:38-47. 13. Bilikiewicz A, Gaus W. Colostrinin ( a naturally occurring, proline-rich, polipeptide mixture) in the treatment of Alzheimer's disease. J.Alzheimers Dis.2004;6:17-26. 14. Popik P, Bobula B, Janusz M, Lisowski J, Vetulani J. Colostrinin, a polypeptide isolated from early milk, facilitates learning and memory in rats. Pharm Biochem Behav. 1999;64:183-189. 15. Boldogh I, Aguilera-Aguirre L, Bacsi A, Choudhury B.K, Saavedra-Molina A, Kruzel M. Colostrinin decreases hypersensitivity and allergic responses to common allergens. Int Arch Allergy Immunol 2008;146:298-306. 16. Purup S, Vestergaard M, Pedersen L.O, Sejresen K. Biological activity of bovine milk on proliferation of human intestinal cells. Journal of Dietary Reserch 2007;74:58-65. 17. Takayama Y, Kitsunai K, Mizumachi K. Factors in bovine colostrum that enhence the migration of human fibroblasts in type I collagen gels. Biosci. Biotechnol. Biochem 2001;65(12):2776-2779. 18. Kovacs D, Cardinali G, Aspite N, Picardo M. Bovine colostrum promotes growth and migration of the human keratinocyte HaCaT cell line. Growth Factors 2009;27(6):448-455. 19. Doillon C.J, Lehance F, Bordeleau L.J, Laplante-Campbell M.P, Drouin R. Modulatory effect of a complex derived from colostrum on fibroblast contracitibility and consequences on repair tissue. International Wound Journal 2001;8(3):280-290. 6