|
1 комплект (10 флакона)
| Количество: | |
|---|---|
▎ LL-37 Структура
Източник: PubChem |
Последователност: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Молекулна формула: C 205H 340N 60O53 Молекулно тегло: 4493 g/mol CAS номер: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Синоними: Cathelicidin；ropocamptide |
▎ LL-37 Изследвания
Какъв е изследователският фон на LL-37?
LL-37 е открит за първи път като клас катионни малки пептидни вещества в какавидите на копринената буба Samia cynthia ricini от шведския учен Boman HG през 1980 г. LL-37 е С-терминален пептид (CAMP, hCAP18) на човешки кателицидин антибактериален пептид, който може да повиши устойчивостта срещу микробна инвазия и играе важни физиологични функции в хемотаксиса, насърчаване на затварянето на рани и ангиогенезата (Chen X, 2018). Антибактериалните пептиди са широко присъстващи в животни, растения и малко количество микроорганизми и са важна част от вродения имунитет на гръбначните животни. Като секреторен протеин, LL-37 присъства широко в множество органи и тъкани на човешкото тяло. Различни клетки, включително епителни клетки, кератиноцити, мастоцити, неутрофили, макрофаги и моноцити, могат да го секретират. Повечето от този вид антибиотици съдържат 37 - 39 'аминокиселинни остатъци' и имат 0 цистеин. Поради силната основност в N-терминалната позиция на антибактериалния пептид, той може да образува стабилна 'амфифилна спирална структура'. Антибактериалният пептид LL-37 също има 'амфифилна α-спирална структура'. Поради функцията си да убива патогенни бактерии, той е наречен антибактериален пептид. '37' в името LL-37 може да е свързано с броя на неговите аминокиселинни остатъци. В същото време той е известен също като кателицидин и ропокамптид.
Какъв е механизмът на действие на LL-37 срещу резистентни на антибиотици бактерии?
Разрушаване на бактериалната клетъчна мембрана:
LL-37 може да се вмъкне в бактериалната клетъчна мембрана, като има особено разрушителен ефект върху клетъчната мембрана, съдържаща фосфатидилглицерол (DPPG). Той ще наруши структурата на бактериалната клетъчна мембрана, като по този начин ще упражни бактерициден ефект [1] . Например, проучвания са установили, че LL-37 може да се вмъкне в клетъчните мембрани както на Грам-положителни, така и на Грам-отрицателни бактерии, което води до увеличаване на пропускливостта на клетъчната мембрана, изтичане на клетъчно съдържание и в крайна сметка смърт на бактериите.
Широкоспектърно антибактериално действие:
LL-37 има антибактериална активност срещу различни резистентни на антибиотици бактерии. Може да действа срещу Грам-положителни бактерии (като Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus и др.), Грам-отрицателни бактерии (като Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella и др.) и други бактериални патогени (като Mycoplasma, Ureaplasma, Mycobacterium и др.) [2] . Тази широкоспектърна антибактериална активност прави LL-37 потенциална приложна стойност в борбата с различни видове устойчиви на антибиотици бактерии.
Разрушаване на образувания биофилм:
Бактериалният биофилм е една от важните причини за лекарствената резистентност на патогенните бактерии. Антибактериалният пептид LL-37 може да разруши образувания биофилм, като по този начин намалява лекарствената резистентност на бактериите. Например, при протезна ставна инфекция (PJI) след изкуствена смяна на става, лекарствената резистентност на патогенни бактерии, причинена от бактериалния биофилм, затруднява лечението. Въпреки това, LL-37 може да играе ефективна антибактериална и бактериостатична роля чрез инхибиране на образуването на биофилм и унищожаване на образувания биофилм.
Подобряване на антибактериалната активност на антибиотиците:
Проучванията показват, че LL-37 има синергичен ефект с определени антибиотици. Например, когато се използва в комбинация с амоксицилин клавуланова киселина (AMC), LL-37 може силно да подобри антибактериалната активност на AMC.
Източник: PubMed [6]
Какви са приложенията за LL-37?
Насърчаване на регенерацията на костите:
Някои изследвания показват, че антибактериалният пептид LL-37 има положителен ефект върху регенерацията на костите. Някои изследвания показват, че мезенхимни стволови клетки, получени от човешки мастни клетки (hADSCs) са култивирани с различни концентрации на LL-37, и е установено, че концентрацията на LL-37 оказва влияние върху остеогенната способност на hADSCs, достигайки пик при 4 μg/ml. В допълнение, комбинираното скеле PSeD/hADSCs/LL-37 показа по-превъзходни остеогенни свойства от скелетата на PSeD/hADSCs, PSeD и контролната група в модел на калвариален дефект на плъх, което показва висок потенциал в клиничната костна регенерация.
Антибактериален ефект:
Инхибиране на множество патогенни бактерии:
Някои изследвания използват метода на микро-двойно разреждане за определяне на минималната инхибираща концентрация (MIC) на антибактериалния пептид LL-37 срещу Escherichia coli, Salmonella и Staphylococcus aureus. Резултатите показват, че LL-37 има различна степен на инхибиторен ефект върху тези три патогенни бактерии, като минималните инхибиторни концентрации са съответно 3,12, 1,56 и 0,78 μg/mL. Тестът за термична стабилност показа, че рекомбинантният антибактериален пептид все още има добра активност при високи температури. Резултатите от теста за киселинно-алкална стабилност показват, че LL-37 има определена активност при рН диапазон от 2,0 до 12,0, с най-добра активност при рН от 5,0 до 6,0 и -20°C е най-доброто условие за дългосрочно съхранение [3].
Ефект върху устойчиви на антибиотици бактерии:
Някои хора са изследвали антибактериалната ефикасност на антибактериалния пептид LL-37 и сребърните наночастици (AgNPs) срещу Staphylococcus aureus (S. aureus), микроорганизъм, често срещан при инфекции, свързани с биофилм. Резултатите показват, че LL-37 е най-ефективният антибактериален агент, с намаляване на броя на колониите с повече от 4 логаритъма. Обратно, ефектите на сребърните наночастици и конвенционалните антибиотици са по-слаби, с намаляване на броя на колониите с по-малко от 1 логаритъм. Антибактериалното комбинирано лечение с рифампицин значително повишава логаритмичната редукция на AgNPs и гентамицин, но все още е значително по-ниска от тази на LL-37, използван самостоятелно [4].
Приложение при белодробни инфекции:
Проучванията показват, че Pseudomonas aeruginosa (PA) се е превърнал в спешно предизвикателство за белодробна инфекция и белодробно увреждане. Пептидът LL37 е ефективен антибактериален агент срещу PA щамове, но неговото приложение е ограничено поради бързото му изчистване in vivo, проблеми с биобезопасността и ниска бионаличност. Следователно е разработена система за доставяне на нанолекарства, базирана на редуциране на албумин, за подобряване на ефективността на LL37 срещу PA in vivo чрез образуване на междумолекулни дисулфидни връзки. Катионният LL37 може да бъде ефективно капсулиран чрез електростатично взаимодействие за упражняване на подобрен антибактериален ефект. Пептидът LL37 показа продължително освобождаване за повече от 48 часа от наночастиците пептид LL37 (LL37 PNP) и беше отбелязан разширен антибактериален ефект с увеличаването на времето за инкубация. В миши модел на остра PA белодробна инфекция, LL37 PNP значително намалява експресията на TNF-α и IL-1β и облекчава белодробното увреждане. Това показва, че LL37 PNP може по-ефективно да подобри PA белодробната инфекция и последващия възпалителен отговор, отколкото свободния LL37 пептид [3].
Активиране на антибактериалната функция на тромбоцитите:
Проучванията показват, че антибактериалният пептид LL-37 може да активира антибактериалната функция на човешките тромбоцити. След като тромбоцитите се третират с LL-37, повърхностната експресия на рецептори за разпознаване на микроорганизми (Toll-подобни рецептори (TLR) 2 и -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P и αIIbβ3 интегрин) и молекули, свързани с представянето на антигени на Т лимфоцити (CD80, CD86 и HLA-ABC) се повишава и се секретират антибактериални молекули: бактерициден/повишаващ пропускливостта протеин (BPI), азуроцидин, човешки неутрофилен пептид (HNP)-1 и миелопероксидаза. Те също превеждат азуроцидин и подобряват свързването с Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Candida albicans. В допълнение, супернатантата на тромбоцитите, третирани с LL-37, може да инхибира растежа на Escherichia coli, или тромбоцитите могат да използват своя LL-37, за да инхибират микробния растеж [5].
Приложение в системи за доставяне на лекарства
Проучванията споменават, че антибактериалните пептиди (АМР) са нов клас биомолекули с широкоспектърни антибактериални свойства и са привлекли вниманието поради бързото нарастване на антибиотичната резистентност [6] . LL37 е единственият получен от кателицидин антибактериален пептид, открит при хора. Със задълбочени изследвания LL37 показа различни биологични функции, включително регулиране на възпалителния отговор, хемотаксис на имунните клетки, насърчаване на заздравяването на рани и остеогенеза, които насърчиха различни клинични приложения. Въпреки това, клиничният превод на LL37 е ограничен от неговата чувствителност към разграждане на протеаза, потенциална токсичност, лоша бионаличност и т.н. Различни системи за доставяне, включително метални наночастици, полимерни материали и базирани на липиди системи, са въведени за постигане на терапевтични приложения.
В заключение, като мултифункционален биоактивен пептид, LL-37 е показал голям потенциал в клиничните приложения. По отношение на насърчаването на костната регенерация, чрез синергичните ефекти на множество механизми като насърчаване на диференциацията и активността на остеобластите, антибактериални ефекти, имуномодулация и насърчаване на ангиогенезата, това донесе нова надежда за възстановяване на костни наранявания. Когато се работи с резистентни на антибиотици бактерии, чрез директно унищожаване на клетъчната мембрана, инхибиране на образуването на биофилми и синергизиране с антибиотици, се очаква да се превърне в мощно оръжие за решаване на проблема с резистентните към лекарства бактерии. В системите за доставяне на лекарства, чрез проектиране и оптимизиране на антибактериални пептидни шаблони, конструиране на множество системи за доставяне на лекарства и изследване на комбинираното приложение на лекарства, ефектът от клиничното лечение може да бъде допълнително подобрен. Накратко, LL-37 има потенциал в множество аспекти на клинични приложения, включително насърчаване на костна регенерация, антибактериални ефекти, активиране на антибактериалната функция на тромбоцитите и приложения в системи за доставяне на лекарства.
За автора
Всички горепосочени материали са проучени, редактирани и компилирани от Cocer Peptides.
Автор на научното списание
Francisco J. Sanchez-Pena е изследовател в Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Автономен университет Бенито Хуарес в Оахака). Създаден през 1827 г., този университет е значима публична институция в Оахака, Мексико, предлагаща широка гама от академични програми в области като естествени науки, инженерство, хуманитарни и социални науки.
Изследванията на Francisco J. Sanchez-Pena се фокусират върху биохимията и молекулярната биология, микробиологията и химията. Тези дисциплини включват изучаване на химични процеси в организмите, молекулярни структури и функции, микробни характеристики и техните взаимодействия с околната среда, както и състава, свойствата и правилата за трансформация на химичните вещества. Изследванията в тези области имат значителни приложения в медицината, селското стопанство, екологията и др. Francisco J. Sanchez-Pena е посочен в справката за цитиране [5].
