LACTOPEROXIDASA

Por Mariely Cobos y Cristina Alfageme. Biología Sanitaria, UAH.

INTRODUCCIÓN

La lactoperoxidasa es la proteína más abundante en la leche. Se trata de una enzima del grupo de las glucoproteínas que es secretada por las glándulas mamarias, y en menor medida por las glándulas salivares. Esta enzima cataliza la reación del tiocianato y algunos haluros. Esta es llevada a cabo en presencia de peróxido de hidrógeno, que aparece de forma natural en los jugos gástricos, la saliva o las lágrimas. Como productos de esta reacción, aparecen algunos productos intermediarios de la oxidadión que pueden inhbir el crecimiento de microorganismos como bacterias y hongos porque son tóxicos.

El compuesto químico resultante de la combinación de la lactoperoxidasa con algunas bacterias normales de la flora intestinal como los lactobacilos o los estreptococos, tiene un efecto bacteriostático (inhibe el crecimiento bacteriano). También puede tener un efecto bactericida en el caso de estar en presencia de bacterias gran negativas.

La enzima produce una reacción que se lleva a cabo en fluidos como la saliva, no de forma natural en la leche. En conclusión, la función de esta proteína es proteger al organismo y al organismo de la cria, frente microrganismos patógenos.

ESTRUCTURA

Se muestra la proteína de una cabra como ejemplo para la estructura. La lactoperoxidasa está presente en varias especies, presentando alguna diferencia entre ellas.

La lactoperoxidasa está compuesta por hélices alfa mayoritariamente (en color verde) , si embargo también podemos observar zonas con estructura primaria solo (en color amarillo) y zonas con láminas beta antiparalelas (en color azul).

Estructura de la Lactoperoxidasa. Creada por las autoras a partir de PDB 2E9E

Glúcidos de la Lactoperoxidasa. Fuente: PDB

Al ser un glicolípido, la lactoperoxidasa contiene glúcidos. Tres cadenas de alpha-D- mannopyranose-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1-4)-2-acetamido-2- deoxy-beta-D-glucopyranose y una cadena de 2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose-(1- 4)-2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose.

Los N-glicanos participan en muchos procesos biológicos, incluyen en la conformación, la secreción y la union de proteínas. Sin embargo aún no se ha podido determinar la relevancia potencial cian de la N-glicosilación postraduccional para la función de la lactoperoxidasa. Esto sugiere que en la superficie molecular podrían ocurrir cambios en la reducción de N-glicanos y cambios en las propiedades.

En color verde observamos que la estructura contiene algunos iones como el ion calcio por ejemplo, que se coordina con 7 átomos de oxígeno formando una estructura bipiramidal pentagonal.

Ión en la estructura de la Lactoperoxidasa. Figura creada por las autoras a partir de PDB 2E9E

SISTEMA LACTOPEROXIDASA

El sistema de lactoperoxidasa (LP) se podría definir como una reacción que se lleva a cabo en diferentes fluidos orgánicos. Este sistema tiene actividad antibacteriana solo cuando estos tres componentes trabajan juntos. La función principal de este sistema es proteger al organismo de agentes patógenos.

En la UE se planteó el no uso de NaClO en la descontaminación de frutas, verduras y hortalizas. Es por ello, que tuvieron que llevar a cabo nuevas investigaciones, pues se debía de encontrar una manera diferente de descontaminar estos alimentos y que además no fueran perjudiciales para la salud. De este modo, surgió un nuevo sistema llamado, sistema de lactoperoxidasa artificial.

En este sistema se hace reaccionar H2O2 (peróxido de hidrógeno, agua oxigenada) y SCN- (tiocinato), en presencia de la enzima lactoperoxidasa. El producto de esta reacción son los agentes antimicrobianos de interés. Este sistema tiene un poder gran poder antimicrobiano.

Se descubrió, que el tiocinato (derivado del ácido tiacínico) no era ningún inconveniente para el consumidor, ya que las cantidades en las que este compuesto estaba presente, eran apenas significativas (en la saliva o leche se habían encontrado cantidades mayores de SCN-).

El uso de este sistema en nuestro país ha generado controversia por el H202 (agua oxigenada). Este compuesto está prohibido como conservante. No obstante, la FAO (Food and Agriculture Organization) ha validado el uso de este sistema para el mantenimiento de la leche cuando no haya una red de frío. Es así que donde más favorable va a ser este sistema es en climas cálidos.

Además, el sistema LP puede compensar la falta de refrigeración siempre que no se pueda disponer de ésta. Sin embargo, la eficacia del sistema LP se mantiene durante un período limitado de tiempo, disminuye a medida que aumenta la temperatura. Es por ello que la refrigeración para la leche cruda o pasteurizada es esencial para el mantenimiento y la inocuidad de la leche, ya que sino tendría lugar un crecimiento microbiano.

Si la concentración de un elemento de este sistema es insuficiente, debe agregarse para asegurar el efecto antibacteriano, que se conoce como la activación de lactoperoxidasa.

Por otro lado, tenemos en sistema CATALLIX. Este es un reactor en el que se imitan las reacciones que se llevan a cabo en el sistema LP. En este sistema CATALLIX se introducen los dos sustratos (H2O2 y SCN-) disueltos en agua. Se hacen pasar a través de un soporte donde está inmovilizada la lactoperoxidasa. De esta forma se activará el sistema y se generarán sustancias microbianas.

APLICACIONES BIOMÉDICAS

LACTOPEROXIDASA EN EL CÁNCER DE MAMA

La lactoperoxidasa está implicada en el cáncer de mama debido a que esta enzima es secretada por la glándula mamaria humana. Esta enzima tiene la capacidad de oxidar el estradiol, conduciendo el estrés oxidativo en las células de cáncer de mama. Provoca una serie de reacciones que consumen oxígeno y la acumulan peróxido de hidrógeno. Como resultado de estas reacciones, LPO (gen que codifica a la lactoperoxidasa) mata las células tumorales in vitro. Los macrófagos expuestos a LPO se activan para destruir las células cancerosas y matarlas.

LACTOPEROXIDASA EN LA PRESERVACIÓN DE LA LECHE

Esta enzima puede ser utilizada para preservar la leche cruda de dieferentes especies. No obstante, depende de varios factores. El principal es la temepratura pero también hay otro como la contaminación microbiológica. La lactoperoxidasa ejerce un efecto bacteriostático en la leche cruda de los mamíferos.

En las directrices iniciales de la Comisión del Codex Alimentarius (CAC, 1991b), se demostró que el sistema LP es complementario a la refrigeración, previniendo así el deterioro de la leche. No obstante, la eficacia del sistema LP es temporal, ya que a medida que amuenta la temeratura ambiente, disminuye la eficacia de este sistema LP.

La temperatura de la que hablamos, de la cual depende el sistema LP, torna entre los 15 y 30ºC.

Al mismo tiempo, el crecimiento microbiano también depende de la temperatura, y es por ello que la leche ha de mantenerse fría para conservar la calidad de este producto. Por ejemplo, muchas bacterias son mesofílicas y su crecimiento es favorable a temperaturas de 30ºC a 40ºC.

Temperatura (ᵒC)Tiempo(horas)
31-354-7
2016-17
4120-124
Mantenimiento de la calidad de la leche según las temperaturas la que se encuentre

LACTOPEROXIDASA COMO ANGENTE ANTICANCERÍGENO

La lactoperoxidasa y lactoferrina son dos proteínas útiles para ser absorbidas en nano partículas de chitosan y así poder formar unas fórmulas adecuadas y estables con una gran capacidad anticancerígena.

En un estudio se demostró que las nanocombinaciones de lactoperoxidaasa y lactoferrina incrementan su estabilidad y actividad (Marwa M.Abu-Serie y Esmail M.El-Fakharany).

Las nanopartículas de chitosan cargadas con lactoperoxidasa y lactoferrina tuvieron efectos citotóxicos contra las células Caco-2 (células del adenocarcinoma colorrectal humano), las células hep-G2 (células de cáncer de hígado humano), las células MCF-7 (células de cáncer de mama humano) y las células PC-3 (células de cáncer de próstata humano), sin ser tóxicas para las células sanas. Esta toxicidad hacia las células cancerosas depende de la apoptosis celular.

La dependencia de la apoptosis celular se descubrió tras observar células con nexinas que estaban teñidas (proteína asociada a la fosfatidilserina, marcador de apoptosis cuando se encuentra en la membrana externa).

Comparándolas con células tartadas con 5-fluorouracilo (medicamento para tratar diferentes tipos de cáncer), se observó que en aquellas células que estaban cargadas con nanopartículas se habían producido alteraciones en la en la expresión de protectores de apoptosis. Como conclusión a esta investigación, se descubrió que la nanocombinación de lactoferrina y lactoperoxidasa tenía un efecto anticancerígeno superior al del 5-Fluorouracilo. Es de este modo, que la lactoperoxidasa podría ser usada para futuras investigaciones sobre la terapia en el cáncer.

REFERENCIAS

“Efficiency of novel nanocombinations of bovine milk proteins (lactoperoxidase and lactoferrin) for combating different human cancer cell lines” publicado el 1 de diciembre de 2017 por Marwa M.Abu-Serie y Esmail M.El-Fakharany.

“Lactoperoxidase-Catalyzed Activation of Carcinogenic Aromatic and Heterocyclic Amines” Publicado por: Katarzyna M.Gorlewska-Roberts, Candee H.Teitel, Jackson O.Lay, Dean W.Roberts y Fred F.Kadlubar

https://www.rcsb.org/

http://www.fao.org/ag/aga/agap/FRG/FEEDback/War/u8750b/u8750b0g.htm

https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/43563/9789243594651_spa.pdf?sequence=1 &isAllowed=y

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