Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI175910.15789/2220-7619-GPO-1759ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleAn impact of lactoferrin, serum albumin and secretory immunoglobulin A in actimicrobial activity of breast milk wheyВклад лактоферрина, сывороточного альбумина и секреторного иммуноглобулина класса А в антимикробную активность сыворотки грудного молокаhttps://orcid.org/0000-0001-9769-1634ArzumanianVera G.АрзуманянВера Георгиевна
Russian Federation

PhD, MD (Biology), Professor, Head of Laboratory Physiology of Fungi and Bacteria

д.б.н., профессор, зав. лаб. физиологии грибов и бактерий

veraar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9065-9786KolyganovaTatiana I.КолыгановаТатьяна Игоревна
Russian Federation

Assistant Professor, Department of Microbiology, Virology and Immunology; Junior Researcher

ассистент кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии; младший научный сотрудник лаборатории физиологии грибов и бактерий

mech.inst@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1757-8389SvitichOxana A.СвитичОксана Анатольевна
Russian Federation

RAS Corresponding Member, PhD, MD (Medicine), Professor, Director

член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор, директор

svitichoa@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3580-3199SamoylikovPavel V.СамойликовПавел Владимирович
Russian Federation

PhD (Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Allergy Diagnostics

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории аллергодиагностики

samoilikov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7071-8067KonanykhinaSvetlana Y.КонаныхинаСветлана Юрьевна
Russian Federation

PhD (Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Immunodiagnostic Research Methods

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории иммунологических методов исследования

sdieta@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9205-322XZaytsevaTatiana A.ЗайцеваТатьяна Александровна
Russian Federation

PhD (Medicine), Senior Lecturer, Department of Microbiology, Virology and Immunology

к.м.н, старший преподаватель кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии

zat25@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5808-2246ZverevVitaly V.ЗверевВиталий Васильевич
Russian Federation

RAS Full Member, PhD, MD (Biology), Professor, Head of the Department of Microbiology, Virology and Immunology; Scientific Director of I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

академик РАН, д.б.н., профессор, зав. кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии; научный руководитель Института ФГБНУ НИИ вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова

vitalyzverev@outlook.comMechnikov Research Institute for Vaccines and SeraФГБНУ НИИ вакцин и сывороток им. И.И. МечниковаFirst Moscow State Medical University I.M. Sechenov (Sechenov University)ГАОУВ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава РФ (Сеченовский Университет)12042022040720221235195262906202103012022Copyright ©; 2022, Arzumanian V.G., Kolyganova T.I., Svitich O.A., Samoylikov P.V., Konanykhina S.Y., Zaytseva T.A., Zverev V.V.Copyright ©; 2022, Арзуманян В.Г., Колыганова Т.И., Свитич О.А., Самойликов П.В., Конаныхина С.Ю., Зайцева Т.А., Зверев В.В.2022Arzumanian V.G., Kolyganova T.I., Svitich O.A., Samoylikov P.V., Konanykhina S.Y., Zaytseva T.A., Zverev V.V.Арзуманян В.Г., Колыганова Т.И., Свитич О.А., Самойликов П.В., Конаныхина С.Ю., Зайцева Т.А., Зверев В.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/1759

The contribution of the antimicrobial activity of sIgA, lactoferrin, α-lactalbumin, serum albumin, and lysozyme to the total antimicrobial activity of whey was evaluated. 66 breast milk samples from healthy women aged from 23 to 45 years collected at different periods of lactation were studied. It was found that along with proceeding the lactation period, not only the total antimicrobial activity (r = –0.944) decreased, but also the activity of the low molecular weight fraction containing the sum of antimicrobial peptides (r = –0.950). The median lactoferrin level varied from 3.46 mg/ml in colostrum down to 0.94 mg/ml one year after the onset of lactation that correlated with whey activity (r = 0.616). The concentration of sIgA was peaked in the whey of colostrum (5.01 mg/ml) and significantly reduced in mature milk, remaining approximately at the same level in subsequent periods of lactation (1.0 mg/ml). Serum albumin concentration significantly decreased while proceeding through lactation period (from 5.52 to 4.68 mg/ml) and correlated with whey activity (r = 0.589). Evaluating effects of the purified α-lactalbumin on C. albicans cells within the range of 5–20 mg/ml by spectrophotometry and microscopy showed the absence of fungicidal activity. At the same time, purified lactoferrin, IgA, lysozyme, and serum albumin demonstrated a direct fungicidal effect. The activity of the IgA preparation at a concentration relevant to the sIgA content in the whey of the first day colostrum was 50.0%, and in the whey after 12 months — 31.0%; lactoferrin — 26.7% and 3.4%; serum albumin — 15.0% and 17.7%; lysozyme — 0.1% and 1.8%. Thus, the sum of the activities of these polypeptides at concentrations typical for the first-day colostrum was 91.7%, which is comparable to the total activity of this whey — 82.4%. The sum of the activities of these polypeptides, typical for 12 months of lactation, was 53.9%, and the total whey activity relevant to this period was 64.5%. Therefore, IgA and lactoferrin contribute the most significant antimicrobial activity in the whey of colostrum, whereas after 12 month-breastfeeding IgA and serum albumin become most significant.

Проведена оценка вклада антимикробной активности sIgA, лактоферрина, α-лактальбумина, сывороточного альбумина и лизоцима в общую антимикробную активность сыворотки. Исследованы 66 образцов грудного молока, полученных от здоровых матерей в возрасте от 23 до 45 лет на разных сроках лактации. Установлено, что по мере увеличения периода лактации снижалась не только общая антимикробная активность (r = –0,944), но и активность низкомолекулярной фракции, содержащей сумму антимикробных пептидов (r = –0,950). Медианный уровень лактоферрина менялся от 3,46 мг/мл в молозиве до 0,94 мг/мл через год после начала лактации и коррелировал с активностью сыворотки (r = 0,616). Концентрация sIgA в образцах сыворотки была максимальной в сыворотке молозива (5,01 мг/мл) и резко падала при переходе к зрелому молоку, сохраняясь примерно на одном уровне в последующие периоды лактации (1,0 мг/мл). Концентрация сывороточного альбумина значимо снижалась по мере увеличения периода лактации (от 5,52 до 4,68 мг/мл) и коррелировала с активностью сыворотки (r = 0,589). Оценка действия очищенного препарата a-лактальбумина в диапазоне 5–20 мг/мл методами спектрофотометрии и микроскопии на клетки C. albicans показала отсутствие фунгицидной активности. В то же время очищенные лактоферрин, IgA, лизоцим и сывороточный альбумин демонстрировали прямой фунгицидный эффект. Активность препарата IgA в концентрации, соответствующей содержанию sIgA в сыворотке молозива на первые сутки после родоразрешения составила 50,0%, а через 12 месяцев — 31,0%; лактоферрина — 26,7 и 3,4%; сывороточного альбумина — 15,0 и 17,7%; лизоцима — 0,1 и 1,8%. Таким образом, сумма активностей этих полипептидов в концентрациях, характерных для молозива, составляет 91,7%, что сравнимо с общей активностью его сыворотки — 82,4%. Сумма активностей указанных полипептидов, типичных для 12 месяцев лактации, равна 53,9%, а общая активность сыворотки в этот период составила 64,5%. Итак, наиболее значимыми по антимикробной активности в сыворотке молозива являются IgA и лактоферрин, тогда как спустя 12 месяцев после начала лактации на первый план выходят IgA и сывороточный альбумин.

breast milklactoferrinimmunoglobulin Aserum albuminantimicrobial activityCandida albicansгрудное молоколактоферриниммуноглобулинсывороточный альбуминантимикробная активностьCandida albicansАрзуманян В.Г., Ожован И.М. Модифицированный метод оценки целостности цитоплазматической мембраны клеток эукариот // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2002. Т. 134, № 7. С. 118–120. [Arzumanyan V.G., Ozhovan I.M. Modified method for evaluation of plasma membrane integrity in eukaryotic cell. Byulleten’ eksperimental’noi biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2002, vol. 134, no. 7, pp. 118–120. (In Russ.)] doi: 10.1023/A:1020641629319Арзуманян В.Г., Ожован И.М., Свитич О.А. Антимикробное действие альбумина на клетки бактерий и дрожжей // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019. Т. 167, № 6. С. 722–725. [Arzumanyan V.G., Ozhovan I.M., Svitich O.A. Antimicrobial effect of albumin on bacteria and yeast cells. Byulleten’ eksperimental’noi biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2019, vol. 167, no. 6, pp. 763–766. (In Russ.)] doi: 10.1007/s10517-019-04618-6Богатова О.В., Догаева Н.Г. Определение качества молока: методические указания к лабораторному практикуму. Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2002. 39 с. [Bogatova O.V., Dogaeva N.G. Determination of milk quality: methodological instructions for laboratory practice. Orenburg: Orenburg State University, 2002. 39 p. (In Russ.)]Колыганова Т.И., Арзуманян В.Г., Богданова Е.А., Зверев В.В. Альтернативные методы оценки противомикробной активности сыворотки грудного молока // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021. Т. 171, № 4. С. 525–528. [Kolyganova T.I., Arzumanyan V.G., Bogdanova E.A., Zverev V.V. Alternative methods in estimation of antimicrobial activity of breast milk serum. Byulleten’ eksperimental’noi biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2021, vol. 171, no. 4, pp. 525–528. (In Russ.)] doi: 10.47056/0365-9615-2021-171-4-525-528Колыганова Т.И., Арзуманян В.Г., Хорошко Н.В, Зверев В.В. Различия гуморальных факторов иммунной защиты грудного молока и молозива // Вопросы детской диетологии. 2021. Т. 19, № 2. С. 33–40. [Kolyganova T.I., Arzumanyan V.G., Khoroshko N.V., Zverev V.V. Differences in the humoral factors of the immune defence of breast milk and colostrum. Voprosy detskoi dietologii = Pediatric Nutrition, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 33–40. (In Russ.)] doi: 10.20953/1727-5784-2021-2-33-40Математические методы обработки данных (онлайн расчет). [Mathematical methods of data processing (online calculation)]. URL: https://www.psychol-ok.ru/lib/statistics.htmlПатент № 2602298 Российская Федерация, МПК G01N 33/48 (2006.01). Способ определения совокупной активности антимикробных пептидов как маркера состояния местного иммунитета различных эпителиальных тканей: № 2015113069/15; заявлено 2015.10.04: опубликовано 2016.11.20 / Арзуманян В.Г., Мальбахова Е.Т., Фошина Е.П., Артемьева Т.А., Бутовченко Л.М., Вартанова Н.О., Шмелева О.А. Патентообладатель: ФГБНУ НИИВС им. И.И. Мечникова. 10 с. [Patent No. 2602298 Russian Federation, Int. Cl. G01N 33/48 (2006.01). Method for determining antimicrobial peptide total activity as a marker of tissue immunity state of various epithelial tissues. No. 2015113069/15; application: 2015.10.04: date of publication 2016.11.20 / Arzumanjan V.G., Malbakhova E.T., Foshina E.P., Artemeva T.A., Butovchenko L.M., Vartanova N.O., Shmeleva O.A. Proprietors: Gosudarstvennoe uchrezhdenie Nauchnoissledovatel’skij institut vaktsiny i syvorotok im. I.I. Mechnikova (GU NIIVS im. I.I. Mechnikova). 10 p.]Andersson Y., Lindquist S., Lagerqvist C., Hernell O. Lactoferrin is responsible for the fungistatic effect of human milk. Early Hum. Dev., 2000, vol. 59, no. 2, pp. 95–105. doi: 10.1016/s0378-3782(00)00086-4Brandtzaeg P. The mucosal immune system and its integration with the mammary glands. J. Pediatr., 2010, vol. 156, no. 2 (Suppl.), pp. S8–S15. doi: 10.1016/j.jpeds.2009,11.014Funakoshi S., Doi T., Nakajima T., Suyama T., Tokuda M. Antimicrobial effect of human serum IgA. Microbiol. Immunol., 1982, vol. 26, no. 3, pp. 227–239. doi: 10.1111/j.1348-0421.1982.tb00174.xGarcia-Rodenas C.L., De Castro C.A., Jenni R., Thakkar S.K., Beauport L., Tolsa J.F., Fischer-Fumeaux C.J., Affolter M. Temporal changes of major protein concentrations in preterm and term human milk. A prospective cohort study. Clin. Nutr., 2019, vol. 38, no. 4, pp. 1844–1852. doi: 10.1016/j.clnu.2018.07.016.Garib D.J., Ahmed A.A., Ismaeil A.S. Inhibitory effect of breast milk against pediatric bacterial infection. J. Pure Appl. Sci., 2011, vol. 23, 7 p.Kavishwar A., Shukla P.K. Candidacidal activity of a monoclonal antibody that binds with glycosyl moieties of proteins of Candida albicans. Medical Mycology, 2006, vol. 44, no. 2, pp. 159–167. doi: 10.1080/13693780500266038Lönnerdal B., Erdmann P., Thakkar S.K., Sauser J., Destaillats F. Longitudinal evolution of true protein, amino acids and bioactive proteins in breast milk: a developmental perspective. J. Nutr. Biochem., 2017, vol. 41: 1–11. doi: 10.1016/j.jnutbio.2016.06.001Lönnerdal B., Lien E.L. Nutritional and physiologic significance of alpha-lactalbumin in infants. Nutr. Rev., 2003, vol. 61, no. 9, pp. 295–305. doi: 10.1301/nr.2003.sept.295-305.Montagne P., Cuillière M.L., Molé C., Béné M.C., Faure G. Changes in lactoferrin and lysozyme levels in human milk during the first twelve weeks of lactation. Adv. Exp. Med. Biol., 2001, vol. 501, pp. 241–247. doi: 10.1007/978-1-4615-1371-1_30Nagasawa T., Kiyosawa I., Fukuwatari Y., Kitayama T., Uechi M. Alpha-lactalbumin and serum albumin in human milk. J. Dairy Sci., 1973, vol. 56, no. 2, pp. 177–180. doi: 10.3168/jds.s0022-0302(73)85142-2Nakano M., Suzuki M., Wakabayashi H., Hayama K., Yamauchi K., Abe F., Abe S. Synergistic anti-candida activities of lactoferrin and the lactoperoxidase system. Drug Discov. Ther., 2019, vol. 13, no. 1, pp. 28–33. doi: 10.5582/ddt.2019.01010Rai D., Adelman A.S., Zhuang W., Rai G.P., Boettcher J., Lönnerdal B. Longitudinal changes in lactoferrin concentrations in human milk: a global systematic review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2014, vol. 54, no. 12, pp. 1539–1547. doi: 10.1080/10408398.2011. 642422Samaranayake Y.H., Samaranayake L.P., Wu P.C., So M. The antifungal effect of lactoferrin and lysozyme on Candida krusei and Candida albicans. APMIS, 1997, vol. 105, no. 11, pp. 875–883.Shin K., Hayasawa H., Lönnerdal B. Purification and quantification of lactoperoxidase in human milk with use of immunoadsorbents with antibodies against recombinant human lactoperoxidase. Am. J. Clin. Nutr., 2001, vol. 73, no. 5, pp. 984–989. doi: 10.1093/ajcn/73.5.984