Lactoferricin ein natürliches Antibiotikum der Muttermilch

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Stillen ist praktisch: Keine Desinfektion von Fläschchen, kein Mischen von Pulver und stets richtig temperierte Milch. Das Baby kann nach Bedarf an jedem Ort gefüttert werden. Zusätzlich enthält die Muttermilch für die Entwicklung des Babys wichtige Substanzen wie z.B. Lactoferricin. Lactoferricin in der Muttermilch schützt das Baby vor Darminfektionen, die von Listerien und enterotoxischen E. coli-Bakterien hervorgerufen werden. Innerhalb einer Stunde setzt diese Substanz die schädlichen Darmbakterieren außer Gefecht. Die normale Bakterienflora des Darms beeinträchtigt sie jedoch nicht. Japanische Forscher aus Zama stießen auf diese natürliche, antibiotische Substanz bei der Untersuchung des Milchproteins Lactoferrin.

stillende Mutter
Abb.: Stillende Mutter

Das Milchprotein Lactoferrin

Lactoferrin ist 692 Aminosäuren lang und glykolisiert, das bedeutet das Zuckermoleküle an das Protein angeheftet sind. Es bindet Eisen und kann so bestimmten Bakterien Eisen, das sie für die Verdopplung ihrer DNA benötigen, entziehen. Ohne die Verdopplung der DNA können sich diese Bakterien nicht teilen und deshalb nicht vermehren. Zusätzlich durchlöchert Lactoferrin die Membran der Bakterien und ermöglicht es so bestimmten Substanzen in das Bakterium einzudringen. Dieses Protein in einer Konzentration von 10 mg/dl macht 70% der sogenannten Kolostralmilch aus, die in den ersten Tagen der Geburt gebildet wird. Ihre Aufgabe ist es, das Verdauungssystem des Neugeborenen auf die eigentliche Muttermilch vorzubereiten. Ihre besondere Zusammensetzung schützt den Säugling in den ersten Tagen vor Infektionen des Darms.

Darm
Abb.: Orange: Magen und Dünndarm, Grün: Dickdarm

Enterotoxische E.coli-Bakterien als Auslöser einer Darminfektion

Enterotoxische Escherichia-coli-Bakterien (ETEC) sind häufige Auslöser einer Darminfektion. Die Erreger produzieren zwei spezifische Giftstoffe (Toxine): eine hitzelabile und eine hitzestabile Form. Eine wichtige Eigenschaft der Bakterien ist die Anheftung an die Darmwandzellen, die somit eine rasche Beseitigung durch Darmbewegungen verhindert. Nach Aufnahme solcher E-coli Stämme mit der Nahrung beziehungsweise mit dem Wasser oder im Rahmen einer Schmierinfektion vom After zum Mund schädigen sie die Darmwand, ohne jedoch tief in sie einzudringen. Nach ein bis zwei Tagen treten die ersten Zeichen der Darminfektion auf: Massive, meist breiige bis wässrige Durchfälle, krampfartige Leibschmerzen, Blähungen, Rumoren im Leib und Exsikkose (Austrocknung) durch Flüssigkeitsverluste.

Das antibiotische Peptid Lactoferricin

Die Forscher spalteten das Lactoferrin in mehrere Peptide und untersuchten diese getrennt. Die Analysen ergaben, dass ein bestimmtes Peptid, das Lactoferricin eine sehr starke antibiotische Wirkung gegen die häufigsten Verursacher von Lebensmittelvergiftungen, nämlich Listerien und ETEC hat. Es ist sogar noch viel wirksamer als Lactoferrin. Im Magen des Säuglings wird das Lactoferricin vom Lactoferrin durch das Enzym Pepsin abgespalten, dabei bleibt der Eisen bindende Teil des Proteins beim Lactoferrin. Andere wirksame Antibiotika haben den Nachteil, dass sie die normale Darmflora ebenfalls angreifen und dadurch die Verdauung stören. Lactoferricin, ein 54 Aminosäuren langes Peptid, tötet dagegen nur die schädlichen Bakterien.

Warum vertragen Säuglinge unbehandelte Kuhmilch nur schlecht?

Säuglinge, die weder von ihrer Mutter noch von einer Amme gestillt werden konnten und deshalb mit Kuhmilch ernährt werden mussten, starben früher häufig an Durchfall oder Austrocknung. Kuhmilch ist eben für Kuhbabys – Kälber – gedacht und nicht für menschliche Säuglinge. Was sind die Ursachen für diese Reaktionen des menschlichen Babydarms auf Kuhmilch?

Kuhmilch hat im Vergleich zur Muttermilch einen relativ hohen Gehalt an dem Milchprotein Casein. Leider gerinnt Casein im saueren Milieu des Magens und lässt sich dann im Dünndarm kaum verdauen. Das geronnene Casein erscheint in fast unveränderter Form im Dickdarm des Säuglings und wird zum Festmahl für die dort ansässigen Bakterien und zur Ursache für ihre massenhafte Vermehrung. Mit diesen Darmbakterien hat das Baby bisher in Frieden gelebt, doch ihre starke Vermehrung überfordert den Babydickdarm: Er wird krank und reagiert mit Durchfall. Das Kalb hat dieses Problem nicht. In seinem Magen gibt es das Enzym Chymosin, das Casein in so feiner Verteilung gerinnen lässt, dass es im Dünndarm des Kalbes gut verdaut wird. Ein weiterer Unterschied zwischen Kuhmilch und Muttermilch liegt im Mineralstoffgehalt, der in Kuhmilch viermal höher ist. Die zusätzlichen Mineralstoffe müssen vom Säugling mit dem Urin ausgeschieden werden. Da die Niere des jungen Säuglings den Urin noch nicht so stark konzentrieren kann wie die eines Erwachsenen, muss sie gleichzeitig große Mengen Wasser ausscheiden. Die führt leicht zu einer Austrocknung, die lebensgefährlich sein kann.

Weiterführende Links

Muttermilch enthält Substanz gegen 40 verschiedene Krebsarten

So schützt Muttermilch vor Infektionen

Über die Entstehung der Darmflora 

Literatur

Bellamy W, Takase M, Yamauchi K, Wakabayashi H, Kawase K, Tomita M (1992) Identification of the bactericidal domain of lactoferrin. Biochim Biophys Acta 1992;1121:130–136.

Saito H, Takase M, Tamura Y, Shimamura S, Tomita M (1994) Physicochemical and antibacterial properties of lactoferrin and its hydrolysate produced by heat treatment at acidic pH. Adv Exp Med Biol 1994;357:219–226.

Wakabayashi H, Takase M, Tomita M. (2003) Lactoferricin derived from milk protein lactoferrin. Curr Pharm Des. 2003;9(16):1277-87.

Bildnachweis

Bild “Stillende Mutter”

Paula Modersohn-Becker (1876-1907), Stillende Mutter

Quelle: Wikimedia Commons

Bild “Orange: Magen und Dünndarm, Grün: Dickdarm”

Mikael Häggström, Image:Complete GI tract – sized.png, Organ available for use in the Häggström diagrams

Date: 7 November 2008

Quelle: Wikimedia Commons

Bellamy, W. (1992). Identification of the bactericidal domain of lactoferrin Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Protein Structure and Molecular Enzymology, 1121 (1-2), 130-136 DOI: 10.1016/0167-4838(92)90346-F

Veröffentlicht von

Joe Dramiga ist Neurogenetiker und hat Biologie an der Universität Köln und am King’s College London studiert. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Genexpression in einem Mausmodell für die Frontotemporale Demenz. Die Frontotemporale Demenz ist eine Erkrankung des Gehirns, die sowohl Ähnlichkeit mit Alzheimer als auch mit Parkinson hat. Kontakt: jdramiga [at] googlemail [dot] com

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