20款牛初乳产品的生物活性评估，以及成分、温度和收集时间对活性的影响研究

已有很多研究证实了牛初乳在免疫、肠道健康等方面的作用，也有很多基于牛初乳的临床试验正在进行，但目前尚未对市售牛初乳产品的生物活性进行评估。

商业初乳的质量控制评估通常仅限于总蛋白浓度和免疫球蛋白水平，但这两者都没有给出任何有关促修复活性的指示。在临床研究中，存在一些与初乳的一致性有关的潜在问题：1） 生产商通常运送产品并建议在室温下储存。然而，许多研究是在可能影响生物活性的高温度的国家或环境中进行的；2）商业初乳产品未指定单个生长因子浓度或更有价值的总“生长因子”生物活性；3）对于产犊后多少天的产品可被视为初乳而非牛奶（常乳）并没有严格的定义，尽管人们普遍认为产犊后前3天的乳汁被视为初乳。因此，如果来自产犊后不同天数的初乳比例因供应商而异，则最终产品之间的生物活性可能存在差异。

为了解决这些与质量控制相关的问题，该篇论文进行了一系列相互关联的研究。普利茅斯大学医学院教授、初乳研究领域专家、该研究负责人Raymond Playford博士便表示：“这是一个重要的发现，不是所有的牛初乳产品都是一样的。生产商需要确保他们的产品具有生物活性和一致性，而不是仅仅依靠IgG和生长因子的测定来进行质量控制，特别是在临床试验中使用牛初乳之前。”

• 研究评估20款商业化牛初乳产品之间生物活性的差异

• TGFβ和EGFR在初乳生物活性中的重要性

• 牛初乳生物活性的热敏性以及在产犊后几天内生物活性的变化  

   

1）利用肠道修复早期阶段（即细胞迁移和增殖）的体外模型——AGS、Caco-2和RIE-1细胞增殖和迁移试验，检验20款不同牛初乳产品之间生物活性的差异；

2）为了检验体外模型研究的生物活性差异是否具有病理生理学相关性，进一步使用大鼠胃损伤模型（非甾体抗炎药吲哚美辛损伤）来比较具有最高和最低体外生物活性的样品在减轻胃损伤方面的能力；

3）更详细地研究TGFβ（转化生长因子β）和EGFR（表皮生长因子受体）通路在介导体外生物活性中的重要性，以及短期热暴露（40/50/60℃处理1h）对初乳的生物活性和不同成分（EGF、TGFβ、结合珠蛋白、β细胞素、IgG、IGF-1）免疫反应性的影响。考虑到要进行的大量测定，确定了一个典型的初乳样本，该样本处于20个样本的相对生物活性的中间位置；

4）最后对母牛产犊后0-3天初乳的生物活性、总蛋白和关键成分的水平变化进行了评估。

研究人员通过互联网购买了20款牛初乳膳食补充剂产品。这些样本的来源国包括美国、夏威夷、丹麦、德国、英国和新西兰。所有产品都声明为100%牛初乳。列表的产品是按随机顺序描述的，与生物活性试验的结果排序无关。

1）20个牛初乳样品生物活性差异大，最多相差约6倍

20个样品促AGS细胞增殖和迁移活性（EGF为阳性对照）

商业化牛初乳产品广泛的促增殖和促迁移活性被观察到，但差异较大。当以相同牛初乳粉质量为基础进行测试时，最活跃和最不活跃的样品之间大约有6倍的生物活性差异。两种试验测定的相对生物活性基本一致，活性最高和活性最低的样品在两种测定中相似。当样品以相同的牛初乳蛋白质质量为基准而不是以标准牛初乳粉重量为基准进行测试时，也看到了类似的结果。

2）活性最高和最低的2个样品对大鼠胃损伤的保护作用相差约2-3倍

左：宏观损伤（mm²/胃）；右：微观组织学溃疡评分（0-4）

进一步利用大鼠实验验证体外生物活性差异的病理生理学相关性。最活跃的初乳样品（样品1）和最不活跃的初乳样品（样品20）在宏观损伤的减轻程度上显示了大约2倍的差异（最活跃的初乳样品减少了86%的宏观损伤，而活性最低的初乳样品减少了48%，p<0.01）。

微观评分也得到了类似的结果，两者保护能力差异为3~4倍（使用活性最强的样本损伤减少74%，使用活性最低的样本损伤减少15%，p<0.01）。

两组大鼠组织学结果对比

组织学结果也表示，摄入最活跃初乳的大鼠显示出几乎正常的胃黏膜组织（上图左），而摄入最不活跃初乳的大鼠胃部继续存在多重侵蚀（上图右）。生物活性越好的牛初乳越能够保护大鼠胃粘膜免受非甾体抗炎药的损伤。

3）EGFR、TGFβ对初乳生物活性很重要

红：牛初乳组

蓝：牛初乳+EGFR抑制剂

绿：牛初乳+TGFβ中和抗体

在EGFR抑制剂的存在下，牛初乳样品9的促增殖活性降低了55%。添加TGFβ中和抗体不影响初乳的促增殖效果；初乳样品9的促迁移活性降低了23%。同样，添加TGFβ中和抗体可使初乳的促迁移活性下降83%。

结果表明，牛初乳虽然以IgG为标志物，但其含有的其他成分，如EGFR、TGFβ，都对其生物活性很重要。

4）高温影响初乳整体的生物活性，对单个成分的免疫反应性和总蛋白含量无影响

不同温度处理对样品促增殖和促迁移活性的影响，以及对6种成分免疫反应性的影响

△促增殖活性  ▽促迁移活性

将初乳粉在50-60℃加热1h后，增殖和迁移的生物活性都逐渐下降。相反，加热后牛初乳中的EGF、TGFβ、结合珠蛋白、β细胞素、IgG和IGF-1的免疫反应性没有显著变化。样品的总蛋白浓度不受加热的影响。

5）牛初乳生物活性在产犊后4天内显著下降，24小时内的活性最优

不同时间收集的初乳的促增殖活性

Day 0-1/2表示产犊后24小时内（第1天）两次挤奶

Day 1表示第二天，Day 2表示第三天，Day 3表示第四天

以相同牛初乳粉重量为基础比较不同天数收集的初乳样品时，在产犊后24小时内第一次和第二次挤奶期间，初乳的促增殖活性保持最高。第3天和第4天显示出活性的渐进式下降，大约三分之二的活性在第4天消失了，24小时内的初乳生物活性约是第4天的3倍。

6）牛初乳总蛋白和关键成分含量均随时间快速降低，24小时内的含量最高

上图：初乳总蛋白含量随时间降低

下图：6个成分的含量随时间变化

▲ EGF、▼ TGFβ、●结合珠蛋白、■ β细胞素、◯ IgG、☐ IGF-1

试验结果表明，牛初乳中的总蛋白浓度随产犊后时间快速下降。与此同时，EGF、TGFβ、结合珠蛋白、IgG和IGF-1水平也随增殖活性的下降而降低，β细胞素水平在测试期间保持稳定。

市售的商业化牛初乳产品具有生物活性差异。热暴露和/或第0天（24小时内）初乳含量比例的变化可能是造成这一现象的原因。牛初乳生物活性评价应优于IgG等成分的定量质量控制。

该论文由APS母公司PanTheryx赞助支持，更多内容请查看论文原文：Playford R J, Cattell M, Marchbank T. Correction: Marked variability in bioactivity between commercially available bovine colostrum for human use; implications for clinical trials[J]. Plos one, 2020, 15(10): e0240392.