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Method Article
Rinderkolostrum ist sowohl eine primäre Nährstoffquelle als auch eine immunologische Unterstützung für das neugeborene Kalb. Das Verständnis des Gehalts an therapeutischen Proteinen (Lactoferrin und IgG) ist wichtig für die Dosierung und Standardisierung des Rinderkolostrums für den menschlichen Verzehr.
Kolostrum ist eine komplexe biologische Flüssigkeit, die von Säugetieren unmittelbar nach der Geburt produziert wird. Es erfüllt alle Ernährungsbedürfnisse von Neugeborenen als gute Quelle für Makro- und Mikronährstoffe, bioaktive Peptide und Wachstumsfaktoren. Rinderkolostrum ist aufgrund seines hohen Proteingehalts, zu dem Immunglobulin G (IgG) und Lactoferrin gehören, auch eine potenzielle Nahrungsquelle und bioaktiv. Der Lactoferrin- und IgG-Spiegel im Rinderkolostrum ändert sich jedoch während der Laktationszeit deutlich. Daher ist die Überwachung der Konzentration von IgG und Lactoferrin für die Verwendung von Rinderkolostrum als Proteinquelle eine wichtige Frage, die untersucht werden muss. Die Methoden in diesem Artikel beschreiben, wie der Proteingehalt sowie die spezifischen Konzentrationen von Lactoferrin und IgG bestimmt werden. Diese Methoden umfassen die folgenden Schritte: Isolierung von bovinen Kolostrumproteinen, Bestimmung der Proteinkonzentration mittels Bicinchoninsäure-Assay (BCA), Visualisierung von Proteinen mittels SDS-PAGE, Bestimmung der Lactoferrin- und IgG-Konzentration mit einem ELISA-Assay.
Kolostrum ist die anfängliche Sekretion der Brustdrüse, die von Säugetieren kurz nach der Geburt produziert wird. Kolostrum ist reich an Makro- und Mikronährstoffen, antimikrobiellen Peptiden und Wachstumsfaktoren 1,2,3,4. Die Zusammensetzung variiert allmählich im Laufe der Zeit durch den Übergang zur reifen Milch 5,6,7, am deutlichsten jedoch innerhalb von 24 Stunden nach der Geburt8. Die Zusammensetzung des Kolostrums wird auch von mütterlichen Faktoren beeinflusst, einschließlich Alter, Parität, Rasse, Gesundheit und Ernährungszustand, sowie von extrinsischen Faktoren, einschließlich Jahreszeit, vorzeitige Geburt, vorzeitige Laktation, kolostrale Handhabungsfaktoren (Pooling des Kolostrums und Lagertemperatur) und Geburtsinduktion 9,10,11. Im Vergleich zu reifer Milch enthält Kolostrum weniger Laktose und mehr Fett, Proteine, Peptide, Nicht-Protein-Stickstoff, Asche, Hormone, Wachstumsfaktoren, Zytokine, Nukleotide, Vitamine und Mineralien12. Rinderkolostrum enthält eine breite Palette von Proteinen, darunter Immunglobuline, Lactoferrin, α-Lactalbumin (α-LA), β-Lactoglobulin (β-Lg), Lactoperoxidase und mehrere Wachstumsfaktoren13. Die Gesamtproteinkonzentration von Rinderkolostrum liegt zwischen 11,26 mg/ml und 169,55 mg/ml14. Der Proteingehalt setzt sich aus Molke und Kasein in einer durchschnittlichen Konzentration von 124,00 mg/ml bzw. 26,00 mg/mlzusammen 15. Der Molkeanteil enthält drei Haupttypen von Immunglobulinen (Igs) als IgG (85 %-90 %), IgM (7 %) und IgA (5 %)16. Das wichtigste Ig im bovinen Kolostrum ist IgG, das für passive Immunität sorgt und das adaptive und angeborene Immunsystem im Kalb moduliert17. Die anfängliche Ig-Konzentration des ersten melkenden Rinderkolostrums kann zwischen 20 und 200 mg/ml liegen und auf etwa 0,4-1,0 mg/ml sinken18. Die mittlere IgG-Konzentration liegt bei etwa 60 mg/ml und sinkt während des Übergangs zu reifer Milch stetig auf unter 1 mg/ml19.
Ein weiteres wichtiges bioaktives Protein im Kolostrum ist Lactoferrin, ein eisenbindendes Glykoprotein mit einer Konzentration von 1,5-5 mg/ml. Zu den Eigenschaften von Lactoferrin gehören die Verbesserung der Eisenabsorption sowie die antimikrobielle Aktivität20,21, die Bindung von Lipopolysacchariden, die Immunmodulation und die Stimulierung des Wachstums von Darmepithelzellen und Fibroblasten22. Rinderkolostrum enthält auch α-Lactalbumin und β-Lactoglobulin. Diese Proteine sind Quellen für essentielle Aminosäuren und haben auch bakterizide Wirkung 23,24,25. Die mittleren α-LA- und β-Lg-Konzentrationen im Kolostrum betragen durchschnittlich 2,77 mg/ml2 bzw. 11,5 mg/ml26. Danach sinken diese Konzentrationen auf 1-1,5 mg/ml27 und 4,8 mg/ml26 in reifer Milch. Colostrum enthält auch eine signifikante Menge an Lactoperoxidase (durchschnittlich 22,8 μg/ml) und Lysozym (durchschnittlich 0,40 μg/ml)26. Lactoperoxidase ist ein Glykoprotein, das eine antimikrobielle Aktivität gegen grampositive und negative Bakterienbesitzt 28, indem es reaktive Sauerstoffspezies produziert. Lysozym wirkt als antimikrobielles Mittel, indem es die Peptidoglykankomponente der bakteriellen Zellwände spaltet, was zum Zelltod führt29,30.
Aufgrund ihrer Eigenschaften werden IgG und Lactoferrin zu verschiedenen Lebensmitteln verarbeitet, um Säuglingsanfangsnahrung, Nahrungsergänzungsmittel, proteinreiche Präparate für Rekonvaleszenten und Sportler sowie in der Pharmakologie und Kosmetik anzureichern 31,32,33. Rinderkolostrum stellt eine wichtige Quelle für IgG und Lactoferrin dar. Die Zusammensetzung dieser bioaktiven Proteine im bovinen Kolostrum ändert sich jedoch während der Laktationsperiode deutlich. Daher ist die Überwachung von Änderungen der Konzentration dieser bioaktiven Proteine in Kolostrumproben, die für die Forschung und Lebensmittelverarbeitung verwendet werden, von entscheidender Bedeutung. Ziel dieser Studie ist es, die Methoden zur Überwachung der Konzentration und Zusammensetzung des Gesamtproteins, des Lactoferrins und des IgG im Rinderkolostrum während der 6 Tage nach der Kalbung zu beschreiben.
Im Zeitraum Juli-August wurden 6 Tage nach dem Kalben mittags Kolostrumproben von 28 Holstein-Milchkühen der Uluova Milk Trading Company in Çanakkale, Türkei, entnommen und tiefgefroren. Die Proben, die am selben Tag entnommen wurden, wurden entsprechend dem Tag jeder Probe gepoolt und auf ihre Gesamtprotein-, Lactoferrin- und IgG-Konzentrationen analysiert. Alle Proben wurden in doppelter Ausfertigung untersucht.
1. Vorbereitung der Probe
2. Bestimmen Sie die Proteinkonzentration mit dem BCA-Protein-Assay-Kit
Tabelle 1: Verdünnungsschema der BSA-Normen.
Phiole | Volumen des Verdünnungsmittels (μL) | Volumen und Quelle von BSA (μL) | Endgültige BSA-Konzentration (μg/ml) |
Ein | 0 | 300 μl Vorrat | 2000 |
B | 125 | 375 μL Vorrat | 1500 |
C | 325 | 325 μl Vorratsmaterial | 1000 |
D | 175 | 175 der Durchstechflasche B verdünnt | 750 |
E | 325 | 325 der C-Verdünnung der Durchstechflasche | 500 |
F | 325 | 325 der Fläschchen E Verdünnung | 250 |
G | 325 | 325 der F-Verdünnung des Fläschchens | 125 |
H | 400 | 100 der Durchstechflasche G Verdünnung | 25 |
Ich | 400 | 0 | 0 = leer |
3. Visualisierung des Proteins mittels SDS-PAGE-Assay
4. Lactoferrinkonzentration unter Verwendung eines Rinder-Lactoferrin-ELISA
Tabelle 2: Verdünnungsschema von Rinderlactoferrin-Standards.
Phiole | Volumen des Verdünnungsmittels (μL) | Volumen und Quelle von Lf (μL) | Abschließende Elfkonzentration (ng/ml) |
D1 | 0 | 500 μL Vorrat | 100 |
D2 | 250 | 250 Fläschchen D1 Verdünnung | 50 |
D3 | 250 | 250 der Durchstechflasche D2 Verdünnung | 25 |
D4 | 250 | 250 der Durchstechflasche D3 Verdünnung | 12.5 |
D5 | 250 | 250 der Durchstechflasche D4 Verdünnung | 6.25 |
D6 | 250 | 250 der Durchstechflasche D5 Verdünnung | 3,125 |
D7 | 250 | 250 Fläschchen D6 Verdünnung | 1,563 |
D8 | 250 | 0 | 0 = leer |
5. Bestimmung der IgG-Konzentration von Proben mittels Rinder-IgG-ELISA
Tabelle 3: Verdünnungsschema von IgG-Standards für Rinder.
Phiole | Volumen des Verdünnungsmittels (μL) | Volumen und Quelle von IgG (μL) | Abschließende IgG-Konzentration (ng/ml) |
D1 | 900 | 100 μL Vorrat | 12300 |
D2 | 900 | 100 Fläschchen D1 Verdünnung | 1230 |
D3 | 178 | 122 der D2-Verdünnung des Fläschchens | 500 |
D4 | 150 | 50 der Durchstechflasche D3 Verdünnung | 250 |
D5 | 150 | 150 der Durchstechflasche D4 Verdünnung | 125 |
D6 | 100 | 100 Fläschchen D5 Verdünnung | 62.5 |
D7 | 100 | 100 Fläschchen D6 Verdünnung | 31.25 |
D8 | 100 | 100 Fläschchen D7 Verdünnung | 15,625 |
D9 | 100 | 100 Fläschchen D8 Verdünnung | 7,813 |
Nr. D10 | 100 | 0 | 0 = leer |
Gemäß dem Protokoll wurden die Rinderkolostrumproben analysiert, um die Protein-, Lactoferrin- und IgG-Konzentration zu bestimmen. Die Ergebnisse der Protein-, Lactoferrin- und IgG-Analysen von Rinderkolostrum sind in Tabelle 4 dargestellt.
Tabelle 4: Konzentration von Protein, Lactoferrin und IgG von Rinderkolostrum.
Diese Studie gibt Aufschluss über erhebliche Veränderungen der Protein-, Lactoferrin- und IgG-Konzentrationen im Kolostrum während des Übergangs zu reifer Milch. Der Nachweis von Veränderungen der Lactoferrin- und IgG-Konzentration erfolgte mittels Sandwich-ELISA und die Gesamtproteinkonzentration wurde durch den BCA-Assay analysiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass frühes Kolostrum die höchste Protein-, Lactoferrin- und IgG-Konzentration aufweist, die anschließend in den ...
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Diese Studie wird von Uluova Süt Ticaret A.Ş (Uluova Milk Trading Co.) unterstützt. RMD und BMH sind Mitarbeiter von Evolve BioSystems, einem Unternehmen, das sich auf die Wiederherstellung des Mikrobioms von Säuglingen konzentriert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10X Running Buffer (Tris-Glycine-SDS) | ClearBand | TGS10 | SDS-Page analysis |
2-mercaptoethanol | gibco | 31350-010 | SDS-Page analysis |
Acetic Acid GLACIAL | Isolab | 901,013,2500 | SDS-Page analysis |
Bovine IgG ELISA Kit | Aviva Systems Biology | OKIA00005 | Determination of IgG concentration |
Bovine LF / LTF / Lactoferrin ELISA Kit | LSBio Lifespan Biosciences | LS-F4884 | Determinaton of lactoferrin concentration |
Coomassie Brillant Blue R 250 | amresco | 0472-25G | SDS-Page analysis |
Hydrochloric Acid Fuming 37% | Isolab | 932,103,2501 | SDS-Page analysis |
Isopropanol | Isolab | 961,023,2500 | SDS-Page analysis |
Laemmli Sample Buffer (2X) | ClearBand | LSB-2x | SDS-Page analysis |
Methanol | Isolab | 947,046,2500 | SDS-Page analysis |
PageRuler Plus Prestained Protein Ladder 10 to 250 | Thermo Scientific | 26619 | SDS-Page analysis |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Scientific | 23225 | Determination of protein concentration |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | BioShop | SDS001.500 | SDS-Page analysis |
SureCast Acrylamide Solution 40% (w/v) | Invitrogen | HC2040 | SDS-Page analysis |
SureCast Ammonium persulfate (APS) | Thermo Scientific | 17874 | SDS-Page analysis |
SureCast Tetramethylethylenediamine (TEMED) | Invitrogen | HC2006 | SDS-Page analysis |
TECAN Infinite M200 Plate Reader | Tecan | 30035094 | Measurement of absorbance |
Tris base | BioShop | TRS001.1 | SDS-Page analysis |
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