Antibodies and Bioactive  Peptides

Immune System

•

Composed of a complex constellation of cells,  organs and tissues

•

Arranged in an elaborate and dynamic  communication network 

•

Equipped to optimize the response against  invasion by pathogenic organisms and foreign 

materials

Immune systems

–

Antigen specific: recognize and act against  particular antigen

–

Systemic: not confined to the initial infection site,  but work throughout the body

–

Memory: recognize antigens and mount an even  stronger attack to the same antigen the next time. 

Memory B and T cells

Dual Natures of Immune System

•

Self/non‐self recognition: the most important

•

General/Specific

•

Natural/adaptive = innate/acquired

•

Cell‐mediated/humoral

•

Active/passive

•

Primary/secondary

Self/non‐self Recognition

•

Self recognition is achieved by a marker based on major  histocompatibility complex (MHC)

•

Any cell not displaying this marker is treated as non‐self

and  attacked

•

Undigested proteins are treated as antigens

•

Autoimmune diseases: attack of self cells (multiple sclerosis,  arthritis, diabetes etc.)

•

Allergy: An inappropriate immune response to harmless  substances

–

Allergen: Substances that elicits allergy

Transport Systems for the Agents of the  Immune System

•

Lymphocytes circulate in the blood and lymph  systems 

•

Lymph systems:–

Primary organs: bone marrow and thymus gland 

–

Secondary organs: At possible portal of entry for  pathogens

•

Adenoids, tonsil, spleen, lymph nodes, Peyer’s patches  (within the intestines), the appendix

Blood System7% of body weight52‐62% liquid plasma and 38‐48% cellsManufactured by stem cells in bone marrow

Erythrocytes (RBC)Leucocytes (WBC)GranulocytesNeutrophils (55‐70%), ‐polymorphonuclear leucocytesEosinophils (1‐3%), Basophils (0.5‐1.0%) 

AgranulocytesLymphocytes (20‐40%); B‐cells, T‐cells Monocytes (1‐6%) mature into macrophage (big eater)

Thrombocytes (platelets)

From:http://uhaweb.hartford.edu/BUGL/immune.htm

macrophage

Basic Strategies of Immune System

•

Creating and maintaining a barrier

that prevents  bacteria

and viruses

from entering the body. 

•

If a pathogen

gets into the body, the innate immune  system

detect or eliminate the invader before it is 

able to reproduce and cause potentially serious injury  to the host. 

•

If a pathogen is able to successfully evade the innate  immune cells, the immune system activates a second,  adaptive immune response

against the pathogen. 

Innate Immunity

•

The basic resistance to disease that a species possesses •

The first line of defense against infection. 

•

The characteristics of the innate immune response: –

Responses are Broad‐Spectrum (non‐specific) 

–

No memory or lasting protective immunity –

All antigens are attacked equally 

–

Bind to antigen using pattern‐recognition receptors–

Encoded in the gene and passed from generation to 

generation 

Functions of the innate immune  system

• Recruiting immune cells to sites of infection, through the  production of chemical factors

‐

cytokines. 

• Activation of the complement cascade

to identify bacteria,  activate cells,

and to promote clearance of dead cells or 

antibody complexes. • Identification and removal of foreign substances by white 

blood cells. 

• Activation of the adaptive immune system

Adaptive immune response

–

Composed of highly specialized systemic cells and  processes 

–

Eliminate or prevent pathogenic

challenges 

–

Activated by the “non‐specific”

innate immune system

–

Provides the immune system with the ability to recognize  and remember specific pathogens (to generate immunity)

–

Mount an even stronger attack each time the pathogen is  encountered

–

The system is highly adaptable–

Allows a small number of genes to generate a vast number of 

different antigen receptors, which are then uniquely expressed on  each individual lymphocyte

Antibodies are produced by B lymphocytes

Clonal Selection

• Millions of B cell clones w/ specific cell‐surface receptors 

• Activation of B cell clones by specific target antigen

• Activated B cells secrete specific antibodies

EM of resting and activated B cells

Activated: Extensive rough ER for antibody 

production/secretion

Adaptive or Acquired Immune Systems

Two systems: cell‐mediated and humoral

1. Cell‐mediated immunity: •

by T‐cell (80% of lymphocytes) 

–

Non‐antibody producing lymphocytes: activated by antigen  presenting macrophages and recognition by T cell 

–

Produced in the stem cells of the bone marrow but  sensitized in the thymus 

–

T‐cells constitute the basis of cell‐mediated immunity–

Produce cytokine cytotoxin 

Humoral immunity

2. By B‐cells (15% of lymphocytes)–

Produced in the stem cells of the bone marrow. 

–

Produce antibody and oversee humoral immunity–

The antibodies inactivate antigens by•

Complement fixation (proteins attached to antigen 

surface and cause cell lysis)•

Neutralization (binding to specific sites to prevent 

attachment)•

Agglutination (clumping)

•

Precipitation (forcing insolubility)

From:http://uhaweb.hartford.edu/BUGL/immune.htm

Frombone marrow stem cells

Thymus processing

T-lymphocyte

Carried to secondarylymphoid organs

Lymphoblasts

Cell-mediated reaction

Antigen stimulation

Clones of T cells

Cytokinecytotoxin

From bone marrow stem cells

Bursa processing

B-lymphocyte

Carried to secondarylymphoid organs

Plasma cells

Humoral antibody synthesis

Antigen stimulation

Clones of B cells

Antibody

Antibodies

• Molecules with high specificity for binding and  inactivating foreign substances, such as toxic 

or antigenic molecules that invade the body• Used for 

– Diagnostic purposes– Cancer diagnosis and therapy– Passive immunotherapy against infectious 

diseases– Inactivation of toxic substances

Antibodies

•

In active immunisation (vaccination), the body is  primed to make its own antibodies and confers life‐

long immunity 

•

In passive immunity, antibodies are passed and  provide immediate, but short‐lived protection against 

specific diseases 

•

Most neonates receive passive immunity from their  mother either as colostrum (IgA) in mammals or as egg 

yolks (IgY) in reptiles and birds 

Neutralization of toxin and virus

Opsonization: marking of a pathogen for ingestion and destruction by a phargocytes

Agglutination (clumping)

Precipitation (immune complex)

General Roles of Antibodies

Antibodies in the Immune System

Types of Antibodies

IgM

• A basic

antibody

that is present on B cells• The primary antibody against A and B antigen on red blood 

cells• Produced after an animal has been exposed to an antigen for 

an extended time or when an animal is exposed to an antigen  for the second time

• Forms polymers

where multiple immunoglobulins

are  covalently linked together with disulfide bonds, mostly as a 

pentamer or a hexamer• Due to its polymeric nature, IgM possesses high avidity, and is 

particularly effective at complement

activation

ABO blood group antigens

present on red  blood cells

IgG

• Involved in the

secondary immune response• The presence of specific IgG corresponds to maturation of the 

antibody response• The only isotype

that can pass through the human placenta

‐

providing protection to the fetus

in utero• Colostrum

contains a high percentage of IgG, especially in 

bovine colostrum• Plays an important role in Antibody‐dependent cell‐mediated 

cytotoxicity

(ADCC).

antige

n antigen

Monomer structure-

2 light chains + 2 heavy chains

Variable domain -

antigen-binding sites

-

neturalize, ppt or agglutinate Can bind to many kinds of pathogens

(viruses, bacteria, and fungi)protects the body against them by

agglutination and immobilization,complement activation (classical pathway), opsonization for phagocytosisneutralization of their toxins.

Fc

Fab

Mammal Immunoglobulins (IgG)

Fc

Production of Antibody

•

To raise antibodies in an animal, the host animal should be  challenged with an antigen. 

•

A repeated exposure of antigen (immunization) elicits  antibodies in the host animal. 

•

If the injecting substance is identical or similar to the host, it  will be a poor immunogen, resulting in low or no antibodies. 

•

Many highly conserved proteins such as insulin and  cytochrome c are poor antigens in hosts such as rabbits or 

goats. 

Production of Antibody from Chicken

•

In some cases it may help to change the host animal as  birds are more distant in evolution than some mammals. 

•

The fact that many mammalian proteins are less  conserved in birds; therefore, chickens may be more 

desirable as an antibody host. 

•

Every foreign protein or microorganism that the chicken  has been exposed to, whether by vaccination or by 

natural exposure, is processed and antibodies raised  against it 

•

These antibodies are then placed in the egg yolk at  differing titers depending upon the degree of exposure

Polyclonal antibody production

• Uses– Laboratory animals: rabbits, rats, mice and guinea 

pigs– larger mammals: horses, sheep’s and goats

• Involves – i) immunization – ii) bleeding

• Cause suffering for the animals

Antibody Production 

1.

Inject antigen (i.e. purified protein) into animal (i.e.  mouse, rabbit, chicken)

2.

Animal produces antibodies that recognize antigen3.

Antigen injected more than once: response 

heightened in subsequent injections

collect blood serum

purify antibodies w/ affinity chromatographyusing antigen attached  to beads

Producing antibodies to a specific antigen

Polyclonal antibodies:

Derived from multiple B‐cell clones,recognize multiple epitopes on antigens

Linear epitope

Conformationalepitope

Inject with antigen

“epitope”

= unique part of antigen 

recognized by antibody

Producing antibodies to a specific antigen

Monoclonal antibodies:• Derived from B‐cell clone “Hybridoma”

• Recognize single epitope on antigen

Uses of antibodies in molecular biology

Applications:

Western blotting

(Immunoblotting) ‐

Identification of protein antigen following SDS‐PAGE

Immunoprecipitation ‐

Isolation of specific proteins + binding partners

Immunofluorescence microscopy‐

Localization of specific proteins in cells

ELISA

(Enzyme‐Linked Immunosorbent Assay)‐

Detection of proteins in a sample

Detection of specific proteins:SDS‐PAGE and Western blot

Western blottingFrom Lodish et al. 

Molecular Cell Biology 

4th

edition.Indirect immunodetection

1.

Separate proteins by SDS PAGE2.

Transfer proteins to membranes (i.e. Nitrocellulose)

3.

Block non‐specific sites on membrane4.

Incubate with primary antibody, wash

5.

Incubate with secondary antibody, wash6.

Detect secondary antibody

Immunopreciptation: Identification of protein‐protein interactions

bead

protein A

primary antibody

Steps:1. Attach antibody to beads via protein A2. Lyse cells to release antigen and its binding partners3. Mix cell lysate + antibody‐coated beads (antibody binds antigen)4. Purify antigen and its binding partners by centrifugation

Immunofluorescence Microscopy

ELISA (Enzyme‐Linked Immunosorbent Assay)

Detection of proteins (i.e. cytokines, HIV antigens) in samples

Chicken Antibodies

•

The chicken is an optimum animal to produce  antibodies. 

•

While the cow or other mammals produce colostrum  at parturition, the amount of antibody in milk at 

other times is minimal. 

•

Yolk immunoglobulins (IgY) are an important group  of antibodies which are found in the egg yolk after 

specific antigens are injected into the hen. 

•

IgY can successfully compete with antibodies  produced in the blood of mammals (IgG). 

Use of chickens for antibody  production

• A reduction and a refinement in animal use– A reduction in animal use: hens produce larger amounts of 

antibodies then laboratory rodents.– Collection of blood can be replaced by egg yolk: minimizing the 

distress. • High immunoglobulin content (200 mg/egg yolk)• Isolation method is easy and fast• Excellent alternative to mammalian antibodies • Good for animals welfare

Comparision of Mammal IgG and IgY

Immunology today, 16 (8) :393

Different M.W (150 vs 180 kDa), PI, and binding behavior with complement

Limited flexibility of IgY due to lack of hinge region  

Less binding activity of IgY with Fc receptor on the cell surface   

IgY•

The molecular mass of IgY is ~ 180 kD (light chain ~25 kilo 

Dalton [kD] each: heavy chain ~ 65‐68 [kD] each). 

•

Yolk antibodies are highly resistant to acid and heat–

IgY lost little of antibody activity by incubation for 10 min at

pH 7.2 at 

60

°C or for 10 min at 40

°C above pH 4.0. 

–

Antibody activity were significantly diminished by incubation above  65 °C or below pH 4.0. 

–

30‐50% (w/v) sucrose reduced the heat denaturation of IgY at 75‐ 80 °C 

–

The addition of high levels of sucrose, maltose, glycerol or glycine  displayed effective additional protection against thermal denaturation 

of IgY.

IgY

•

Antibodies are naturally protected by the yolk  granules. 

•

If encapsulated, they are particularly resistant to  pH and digestive enzymes. 

•

Obtained GRAS status from both the USDA and the  FDA

•

Approval of individual products by the FDA for the  use of egg antibodies in human patients is 

relatively easy.

IgY

•

The major serum antibody in chicken is IgG, but IgG  is also transported to egg in a manner similar to the  placental transfer of IgG in mammals. 

•

The protection of relatively immuno‐incompetent  newly hatched chicks from pathogens is through the 

transmission of antibodies from the mother via the  egg. 

•

In the egg, chicken IgG is found mainly in egg yolk,  and the concentration in egg white is very low. 

How is immunoglobulin Y generated?

Albumin

IgA   IgM

Yolk IgGYolk

Chicken Serum  IgG, IgA, IgM 

Oviduct

EggOvum

Use of IgY

•

Oral administration of antibodies has been  successfully used to prevent specific diseases in 

infants, fish and small animals

–

E. coli‐induced diarrhoea 

–

Rotavirus diarrhoea 

–

Travelers’

diarrhea 

–

Helicobacter

–

anti‐Streptococcus mutans IgY for oral care

•

Encapsulation of IgY with egg lecithin/cholesterol  liposomes reduced the activity loss of IgY under 

gastric conditions 

Use of IgY•

Cancer therapy and as a biochemical tool for protein 

characterization. 

•

Specific IgYs have been used for characterizing the high  molecular weight mucin‐like glycoprotein‐A of human milk.

•

Egg anti‐inflammatory compounds can be used to treat and  prevent inflammation, particularly arthritis and autoimmune  diseases 

•

The effect of passive immunization with IgY against the virus  responsible for Marek’s disease delayed the development of  Marek’s disease lesions.

•

Antibodies against Pseudomonas aeruginosa ‐

prevents the  colonization of these bacteria in the lungs of patients with 

cystic fibrosis. 

Use of IgY

•

The IgY obtained from hens immunised with S. mutans  inhibited the adherence of dental plaque in humans and in 

animals 

•

Antibody was raised against bacteria that cause mastitis

in  dairy cows. 

•

The whole egg containing the antibodies against E. coli  0157:H7 can be utilized in foods.

•

Several commercial antibody companies in the US and  European Union (EU) market place produce polyclonal IgY

Advantage of egg yolk antibodies over  mammalian sources 1

• Better immune responsiveness to mammalian antigens– A phylogenic distance between chickens and mammals – The production of IgY antibodies against conserved mammalian 

antigens in general are more successful in chickens than in  other mammals 

– The antibodies are directed against more antigenic epitopes and  recognize the same proteins in several species, making them 

more widely useful – The evolutionary spread also means that there is no 

immunological cross reactivity

between chicken IgY and  mammalian IgG 

– Possible to obtain a strong immune response with small  amounts of antigen in hens thus reducing the amount of  antigen required for producing antibodies

Advantage of Chicken Antibodies 2

• IgY reduces interference problems in immunological  assay

– Chicken antibodies do not react with either rheumatoid  factor (RF) or human anti‐mouse IgG antibody (HAMA) 

– Thus, eliminate interference due to these factors 

– Chicken antibodies neither activate nor recognize the  mammalian (human) complements 

– Thus, prevent false positive responses

Advantage of Chicken Antibodies 3

• No binding to bacterial or mammalian Fc receptors– immunological difference in the Fc region from that of IgG

• A simple and economical isolation process• Resistant to extreme pH and temperature

– IgY is stable at pH 4–9 and up to 65 C in aqueous condition • Storability

– Stable in 0.9% NaCl, 0.02% NaN3 at 4°C for 20 years  without any significant loss of antibody titer 

– Affinity‐purified and biotinylated antibodies retained high  activity after 5 years of storage at 4°C

Disadvantages of Chicken Antibodies

• IgY does not bind to protein A and G: precludes the  use of these proteins in IgY isolation. 

• Less able to precipitate antigen compared to  mammalian IgG 

• Better precipitation can sometimes be achieved by  increasing the salt concentration in the buffer 

solution

Modification of IgY

•

IgY from egg yolks of chickens immunized with  formalin‐treated E. coli was able to aggregate 

bacterial cells and inhibit their growth in vitro. 

•

Conjugation of antibodies and drugs may be an  important agent for cancer treatment. 

•

An appreciable IgY activity is retained after trypsin  and chymotrypsin digestion of IgY. 

•

Possible to use IgY for fortification of food products,  especially infant formula

IgY Theraphy

• Enteric Infections– Bovine and human rotaviruses– Diarrhoea due to enterotoxigenic 

• Escherichia coli  • Salmonella ssp.

• An alternative to antibiotics in a group of patient  with cystic fibrosis (CF)

• Respiratory infections• Helicobacter• Dental cary

Bioactive Proteins and Peptides in  Milk

Functions of Proteins

•

Bioactivity– Protective functions– Regulation of biological functions

• Nutritional value– Source of nitrogen for protein synthesis– Source of energy

• Technological value– Functional (physicochemical) properties– Sensory properties

Bioactive Proteins ‐

Definition

• Food components that can affect biological processes or substrates

• Have an impact on body function or condition and ultimately health

– Should impact a measurable biological effect at a physiologically realistic level

– The health effects should be beneficial

– Thus, potentially damaging effects (such as toxicity, allergenicity and mutagenicity) should be excluded

Bioactive Proteins in Milk

• Caseins– αs1‐casein– αs2‐casein– β‐casein– κ‐casein

• Whey proteins– β‐lactoglobulin– α‐lactalbumin– BSA– Immunoglobulins– Lactoferrin

• Minor proteins– Growth factors and growth hormones (IGF‐1, TGF−β2, GH)– Milk basic protein and cytokines– Milk Fat Globule membrane proteins– Enzymes (Lactoperoxidase glutathionperoxidase)

Protein Composition of Milk

COMPONENT 

COW MILK

COLOSTRUM

content (g/l)

content (g/l)

CASEINS 

26 

27

αs1‐CN 

10 

10.3

αs2‐CN 

2.6 

2.7

β‐CN 

9.3 

9.5

κ‐CN 

3.3 

3.4

WHEY PROTEINS 

6.3 

34

β‐lactoglobulin 

3.2 

8.0

α‐lactalbumin 

1.2 

3.0

Bovine serum albumin 

0.4 

1.3

Immunoglobulins 

0.6‐1.0 

2.0‐15.0

Lactoferrin 

0.1 

1.5

MFGM PROTEINS 

0.4 

0.4

Lactalbumin

• Rich in double‐bonded cystine which  promotes the production of glutathione, the 

major intracellular endogenous antioxidant  and detoxicant. 

• Help raise serotonin in deficiency states and  lower cortisol when in excess.

Beta‐Lactoglobulin

• Bioactive functions– Transport of retinol (vitamin A)

– Antioxidant (potential)– Antimicrobial and Antiviral effect

– Pathogenic adhesion effect– Controlling enzymes in mammary secretory vesicles

– Mammalian cell growth factor activity, mitogenic  activity

– Anticarcinogenic activity

Bovine Colostrum: Natural Healing Miracle

• Nature’s first and complete  food for newborn mammals 

• Considered essential for the life  of newborn

• Contains essential nutrients,  immune factors and growth  factors

Colostrum’s Immune Factors

• Immunoglobulins• Lactalbumin• Lactoferrin• Lysozymes• Glycoproteins• Proline‐rich Polypeptides (PRP)• Many other peptides, glycoconjugates, 

phospholipids, cytokines, complement system, etc  with biological activities

• Transfer factors (TF)

Immunoglobulins in Colostrum

• Predominantly IgA with trace amounts of IgD, IgE, IgG, and IgM• Convey passive immunity, especially enterically• Colostrum contains specific antibodies to more than 19 specific 

disease‐causing pathogen• lgA protects mucosal surface against viruses (e.g. polioviruses,

influenza A viruses and herpes simplex virus) and bacteria (E coli,  salmonella, streptococcus) 

• IgD stimulates B‐cells to produce antibodies • IgE (associated with allergic reaction) and IgA are highly antiviral • IgG enhances phagocytosis, neutralizes toxins and microbes in the 

lymph and circulatory system (80‐85%)• IgM Enhances phagocytosis, especially against microorganisms (5‐

10%)

Immunoglobulin Concentration

Ig Colostrummg/ml

Milkmg/ml

IgG1 52.0-87.0 0.31-0.40

IgG2 1.6-2.1 0.03-0.08

IgM 3.7-6.1 0.03-0.06

IgA 3.2-6.2 0.04-0.06

Lactoferrin

• Bioactive functions–

Regulation of iron transport

–

Antimicrobial activity

–

Antiinflammatory and Immunomodulatory activity

– Antioxidative effect

– Anti‐inflammatory and Anticarcinogenic activity

–

Stimulation of cell proliferation

Lactoferrin in biological fluid

Biological Fluid Amounts Reported

Human Colostrum >7 mg/ml

Tear Fluid >2.2 mg/ml

Bovine Colostral Whey >1.5 mg/ml

Human Milk >1‐2 mg/ml

Seminal Plasma >0.4‐1.9 mg/ml

Bovine Milk >20‐200 μg/ml

Saliva >7‐10 μg/mlFrom Steijns and van Hooijdonk 2000

Proline‐rich Polypeptides (PRP)

• Small, very low weight molecules (6,000 Da) 

• Helps to regulate thymus gland

(body’s central command for the  immune system)

• Can both stimulate immune system and/or down‐regulate an  overactive immune system, as in the case of many autoimmune 

diseases

• Described as “biological response modulators, “info‐peptides”,  “transfer factors”

and “colostrinin”. 

• Induces maturation and differentiation of murine thymocytes and  affects humoral and cellular immune reactions

• Colostrinin and colostrinin‐derived nonapeptide facilitate learning  and memory

in rats (Popik, 2001) 

Lysozymes and Glycoproteins

• Lysozymes contain enzymes that can attach to and  digest bacteria cell walls, thus destroying them.

• Glycoproteins are sugar‐amino complexes 

– act as protease and trypsin inhibitors

– protecting the immune and growth factors in colostrum  which are otherwise vulnerable to degradation via 

enzymatic action.

Cytokines

• Integral to intercellular communications that  regulate immune activity and related down stream 

inflammatory responses. 

• Include the interleukins, the lymphokines, and interferon. 

• Colostrum contains many cytokines (IL)1β, IL‐6, IL‐10,  tumor necrosis factor α, granulocyte, macrophage, 

granulocyte‐macrophage colony stimulating factors

GSH Antioxidant System

• The foremost among cellular protective system and  biosynthesis is depending up the availability of cysteine.

• Remove reactive oxygen species during increased cellular  activity 

• Could occur in lymphocytes during the development of the  immune response

• Abundant in whey protein

and easily readily enters into  cells. 

• Anticancer

properties

Colostrum’s Growth Factors

• Insulin‐like Growth Factor I and I (IGF‐I / IGF‐II) – Help regulate lipid, protein and carbohydrate anabolism. 

– IGF‐I promotes the growth and repair of DNA and RNA.

• Epithelial Growth Factor: – Enhances dermal anabolism: used as a cosmeceutical ingredient.

• Transforming Growth Factors A & B – Promote mesenchymal cellular proliferation. 

– Has potential for assisting bone and cartilage repair, deep wound  healing, and restoring intestinal integrity in “leaky gut”

syndromes.

• Platelet‐Derived Growth Factor– Promotes growth not only in connective tissue such as fibroblasts and 

smooth muscle, 

– Has some promise in sparing and regenerating nerve tissue as well.

“Leaky Gut”

or “leaky gut syndrome”

(LGS) 

• Definition – An increase in permeability of the intestinal 

mucosa to luminal macromolecules, antigens and  toxins associated with inflammatory degenerative  and/or atrophic mucosal damage. 

– Represents a hyperpermeable intestinal lining.

– Large spaces develop between the cells of the gut  wall, and bacteria, toxins and food leak in. 

“Leaky Gut”

• Additional space allows toxic substance

such as bacteria,  viruses, parasites and other harmful factors to enter the  bloodstream and reach every part of the body. In healthy gut, 

these toxins are eliminated.

• Undigested foods and proteins can escape into the intestinal  wall, resulting in allergic responses

• Dyspepsia (indigestion) is a major health care problem –

40%  of general population

– Gastro‐esophageal reflux, peptic ulceration, non‐ulcer dyspepsia,  constipation, irritable bowel syndrome and inflammatory bowel 

disease

How does the “gut”

become leaky?

• Once the gut lining becomes inflamed

or  damaged, this disrupts the functioning of the 

system. 

• The spaces open up and allow large food  antigens, for example, to be absorbed into the 

body. 

What leads to “leaky gut”?

•

Antibiotics

because they lead to the overgrowth of abnormal microflora in 

the gastrointestinal tract (bacteria, parasites, candida, fungi)•

Alcohol

and caffeine

(strong gut irritants) 

•

Foods and beverages contaminated by parasites

•

Foods and beverages contaminated by bacteria

like helicobacter pylori, 

klebsiella, citrobacter, pseudomonas and others •

Chemicals

in fermented and processed food (dyes, preservatives, peroxidized 

fats) •

Enzyme deficiencies (e.g. celiac disease, lactase deficiency causing lactose 

intolerance) •

NSAIDs

(non‐steroidal anti‐inflammatory drugs) like ASA, ibuprofen, 

indomethacin, etc. •

Prescription corticosteroids

•

High refined carbohydrate diet

(e.g. candy bars, cookies, cake, soft drinks, 

white bread) – the cause of Syndrome X•

Prescription hormones like the birth control pill

•

Mold and fungal mycotoxins

in stored grains, fruit and refined carbohydrates 

•

Indigeston and gastrointestinal Disease

•

Chemo‐therapy

and radiation therapy

causing immune overload 

NSAIDs

• Non‐steroidal anti‐inflammatory drugs (NSAIDs)

such as  aspirin and ibuprofen (e.g. Motrin and Advil) are some of the 

most commonly prescribed medicines

• Although NSAIDs are effective analgesics and that some even  reduce heart attack risk, chronic administration of NSAIDs 

results in both gastric and intestinal damage including peptic  ulceration and injury to the small and large intestine causing  increased permeability with blood and protein loss and 

structure formation

Growth Factors

• Colostrum and its growth factors stimulate – muscle protein synthesis, – inhibit protein breakdown, – benefit GI tract structure and function, – act on the immune system

to inhibit tissue inflammation

and allergic 

response.

• Growth factors stimulate – normal growth,– help regenerate and accelerate the repair

of aged and injured muscle, 

skin collagen, bone, cartilage and nerve tissues

• Growth factors help body to – burn fat

for fuel 

– build lean muscle

Epithelial

Growth Factor ‐

EGF

• 53 amino acids• Present in human colostrum (200 ng/ml) and milk (30‐50 

ng/ml)• Stimulate normal skin growth and repair cellular tissue 

including GI track• Play role in gut development• Other EGF Family: amphiregulin, epiregulin, heparin binding 

EFG‐like growth factor (HB‐EGF), NTAK (neutral‐

and thymus‐ derived activator for erbB kinase), neuregulin gene product,  and TGF‐α

Growth Factor – IGF, TGF

• Insulin‐like Growth Factor (IGF‐I, IGF‐II)– Most abundant growth factor in bovine colostrum (560‐

890 ng/ml, 6h; 490 ng/ml, 11‐20 hr) and milk.

– Both about 7500kDa, binding protein (about 45kDa), – IGF‐I (pI=8.2), IGF‐II (pI=6.4)

• Transforming growth factor (TGF‐α, and TGF‐β

)– 25 kDa + binding protein (80 kDa)– TGF‐β2 (85‐95%), – Bovine colostrum (4.3 ng/ml) and milk (3.7 ng/ml)

Conclusions

• Bovine colostral whey is a rich source of nutrients,  growth factors and immune factors

• Defatted bovine colostral whey may reduce the rise  in the gut permeability (LGS)

• Defatted bovine colostral whey and its fractions  could be used nutraceutical and functional food  ingredients for the immune compromised person to 

enhance immunity

Bioactive Peptides

• Biological active peptides or functional peptides are food  derived peptides that in addition to their nutritional value  exert a physiological effect in the body

–

Defined sequences of amino acids which are inactive within the original  protein, but which display specific properties once they are released by 

enzymatic hydrolysis (Vermeirssen et al 2004)

Production of Bioactive Peptides

• In the cow–

Naturally occurring peptides

– Proteolysis in the udder

• Dairy product processing–

Enzymatic hydrolysis

– Proteolytic action of microorganisms

• In human after ingestion– Digestion in the intestinal tract

Controlling Hypertension

• Diet/Exercise

• Ca++ Channel Blockers

• Beta Blockers

• Angiotensin Converting Enzyme (ACE)  Inhibitors

• Angiotensin Receptor Blockers

ACE Inhibitors and Angiotensin Receptor  Blockers

ACE-Inhibiting Activity of Enzyme-Treated Egg Albumen ACE-Inhibition Percentage (%)

Enzyme treatment Egg Albumen Peptide Fractions

Pepsin to Egg Albumen 85.1a 61.8a

Trypsin to Egg Albumen 23.3d 36.8ab

Chymotrypsin to Egg Albumen 65.0b 44.6ab

Themolysin to Egg Albumen 85.8a 72.4a

Fermented Soy powder to egg albumen

25.71c 18.45b

Fermented Soy Product 64.9b 50.7ab