|
1 souprava (10 lahviček)
| Množství: | |
|---|---|
▎ Struktura LL-37
Zdroj: PubChem |
Sekvence: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES vzorec 205CHNO340Molekulární 60: 53 Molekulová hmotnost: 4493 g/mol Číslo CAS: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Synonyma: Cathelicidin；ropocamptide |
▎ Výzkum LL-37
Jaké je pozadí výzkumu LL-37?
LL-37 byl poprvé objeven jako třída kationtových malých peptidových látek v kuklách bource morušového Samia cynthia ricini švédským vědcem Bomanem HG v roce 1980. LL-37 je C-terminální peptid (CAMP, hCAP18) lidského katelicidinu, antibakteriální funkce při mikrobiální chemoterapii, což může zvýšit fyziologickou odolnost peptidu proti mikrobiální chemoterapii. uzavření rány a angiogeneze (Chen X, 2018). Antibakteriální peptidy jsou široce přítomny u zvířat, rostlin a malého množství mikroorganismů a jsou důležitou součástí přirozené imunity obratlovců. Jako sekreční protein je LL-37 široce přítomen v mnoha orgánech a tkáních lidského těla. Mohou ji vylučovat různé buňky, včetně epiteliálních buněk, keratinocytů, žírných buněk, neutrofilů, makrofágů a monocytů. Většina tohoto druhu antibiotik obsahuje 37 - 39 'aminokyselinových zbytků' a má 0 cysteinu. Díky silné zásaditosti na N-koncové pozici antibakteriálního peptidu může tvořit stabilní 'amfifilní helikální strukturu'. Antibakteriální peptid LL-37 má také 'amfifilní α-helikální strukturu'. Kvůli své funkci zabíjení patogenních bakterií se nazývá antibakteriální peptid. '37' v názvu LL-37 může souviset s počtem jeho aminokyselinových zbytků. Současně je také známý jako katelicidin a ropocamptid.
Jaký je mechanismus účinku LL-37 proti bakteriím odolným vůči antibiotikům?
Narušení bakteriální buněčné membrány:
LL-37 se může vložit do bakteriální buněčné membrány, má zejména destruktivní účinek na buněčnou membránu obsahující fosfatidylglycerol (DPPG). Naruší strukturu bakteriální buněčné membrány, čímž bude mít baktericidní účinek [1] . Studie například zjistily, že LL-37 se může vložit do buněčných membrán grampozitivních i gramnegativních bakterií, což vede ke zvýšení permeability buněčné membrány, úniku obsahu buněk a nakonec ke smrti bakterií.
Širokospektrální antibakteriální aktivita:
LL-37 má antibakteriální aktivitu proti řadě bakterií odolných vůči antibiotikům. Může působit proti grampozitivním bakteriím (jako je Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus atd.), Gramnegativním bakteriím (jako jsou Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella atd.) a dalším bakteriálním patogenům (jako jsou Mycoplasma, Ureaplasma atd., Mycobacterium) 2] [ Díky této širokospektrální antibakteriální aktivitě má LL-37 potenciální aplikační hodnotu v boji proti různým typům bakterií odolných vůči antibiotikům.
Zničení vytvořeného biofilmu:
Bakteriální biofilm je jedním z důležitých důvodů lékové rezistence patogenních bakterií. Antibakteriální peptid LL-37 dokáže zničit vytvořený biofilm, a tím snížit odolnost bakterií vůči lékům. Například u protetické kloubní infekce (PJI) po umělé kloubní náhradě ztěžuje léková rezistence patogenních bakterií způsobená bakteriálním biofilmem léčbu. LL-37 však může hrát účinnou antibakteriální a bakteriostatickou roli tím, že inhibuje tvorbu biofilmu a ničí vytvořený biofilm.
Posílení antibakteriální aktivity antibiotik:
Studie ukázaly, že LL-37 má synergický účinek s určitými antibiotiky. Například při použití v kombinaci s amoxicilinem a kyselinou klavulanovou (AMC) může LL-37 silně zvýšit antibakteriální aktivitu AMC.
Zdroj:PubMed [6]
Jaké jsou aplikace pro LL-37?
Podpora regenerace kostí:
Některé studie prokázaly, že antibakteriální peptid LL-37 má pozitivní vliv na regeneraci kostí. Některé výzkumy ukázaly, že lidské mezenchymální kmenové buňky derivované z tukové tkáně (hADSC) byly kultivovány s různými koncentracemi LL-37 a bylo zjištěno, že koncentrace LL-37 měla dopad na osteogenní schopnost hADSC, dosahující vrcholu při 4 μg/ml. Kromě toho kombinační lešení PSeD/hADSCs/LL-37 vykazovalo lepší osteogenní vlastnosti než lešení PSeD/hADSC, PSeD a kontrolní skupiny v modelu krysího kalvariálního defektu, což ukazuje na vysoký potenciál v klinické regeneraci kosti.
Antibakteriální účinek:
Inhibice mnoha patogenních bakterií:
Některé výzkumy používaly metodu mikro-dvojitého ředění ke stanovení minimální inhibiční koncentrace (MIC) antibakteriálního peptidu LL-37 proti Escherichia coli, Salmonella a Staphylococcus aureus. Výsledky ukázaly, že LL-37 měl různé stupně inhibičních účinků na tyto tři patogenní bakterie, přičemž minimální inhibiční koncentrace byly 3,12, 1,56 a 0,78 μg/ml. Test tepelné stability ukázal, že rekombinantní antibakteriální peptid měl stále dobrou aktivitu při vysokých teplotách. Výsledky testu acidobazické stability ukázaly, že LL-37 má určitou aktivitu v rozmezí pH 2,0 až 12,0, přičemž nejlepší aktivita je při pH 5,0 až 6,0 a -20 °C je nejlepší podmínkou pro dlouhodobé skladování [3].
Účinek na bakterie odolné vůči antibiotikům:
Někteří lidé studovali antibakteriální účinnost antibakteriálního peptidu LL-37 a nanočástic stříbra (AgNP) proti Staphylococcus aureus (S. aureus), mikroorganismu běžně se vyskytujícímu u infekcí souvisejících s biofilmem. Výsledky ukázaly, že LL-37 byl nejúčinnějším antibakteriálním prostředkem se snížením počtu kolonií o více než 4 logaritmy. Naproti tomu účinky nanočástic stříbra a konvenčních antibiotik byly horší, se snížením počtu kolonií o méně než 1 logaritmus. Antibakteriální kombinovaná léčba s rifampicinem významně zvýšila logaritmickou redukci AgNP a gentamicinu, ale stále byla významně nižší než u LL-37 užívaného samostatně [4]..
Aplikace při plicní infekci:
Studie ukázaly, že Pseudomonas aeruginosa (PA) se stal naléhavým problémem pro plicní infekce a poškození plic. Peptid LL37 je účinným antibakteriálním činidlem proti kmenům PA, ale jeho použití je omezené kvůli jeho rychlé clearance in vivo, problémům s biologickou bezpečností a nízkou biologickou dostupností. Proto byl vyvinut redukčně citlivý systém dodávání nanoléčiv na bázi albuminu, aby se zlepšila účinnost LL37 proti PA in vivo vytvořením intermolekulárních disulfidových vazeb. Kationtový LL37 může být účinně zapouzdřen prostřednictvím elektrostatické interakce, aby se dosáhlo zlepšeného antibakteriálního účinku. Peptid LL37 vykazoval prodloužené uvolňování více než 48 hodin z nanočástic peptidu LL37 (LL37 PNP) a se zvýšením inkubační doby byl zaznamenán rozšířený antibakteriální účinek. V myším modelu akutní PA plicní infekce LL37 PNP významně snížil expresi TNF-a a IL-lp a zmírnil poškození plic. Ukazuje, že LL37 PNP může účinněji zlepšit PA plicní infekci a následnou zánětlivou odpověď než volný peptid LL37 [3].
Aktivace antibakteriální funkce krevních destiček:
Studie poukázaly na to, že antibakteriální peptid LL-37 může aktivovat antibakteriální funkci lidských krevních destiček. Poté, co jsou krevní destičky ošetřeny LL-37, povrchová exprese receptorů pro rozpoznávání mikroorganismů (Toll-like receptory (TLR) 2 a -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P a αIIbβ3 integrin) a molekul souvisejících s T lymfocyty a antigeny CD8 prezentujícími antigeny CD8 HLA-ABC) se zvyšuje a vylučují se antibakteriální molekuly: baktericidní/permeabilitu zvyšující protein (BPI), azurocidin, lidský neutrofilní peptid (HNP)-1 a myeloperoxidáza. Překládají také azurocidin a zvyšují vazbu na Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Candida albicans. Kromě toho může supernatant krevních destiček ošetřených LL-37 inhibovat růst Escherichia coli nebo krevní destičky mohou použít svůj LL-37 k inhibici mikrobiálního růstu [5].
Aplikace v systémech podávání léků
Studie uvedly, že antibakteriální peptidy (AMP) jsou novou třídou biomolekul se širokospektrálními antibakteriálními vlastnostmi a přitahují pozornost díky rychlému nárůstu rezistence vůči antibiotikům [6] . LL37 je jediný antibakteriální peptid odvozený od katelicidinu nalezený u lidí. Díky hloubkovému výzkumu LL37 prokázal různé biologické funkce, včetně regulace zánětlivé reakce, chemotaxe imunitních buněk, podpory hojení ran a osteogeneze, což podpořilo řadu klinických aplikací. Klinická translace LL37 je však omezena jeho citlivostí na degradaci proteáz, potenciální toxicitou, špatnou biologickou dostupností atd. Pro dosažení terapeutických aplikací byly zavedeny různé systémy dodávání, včetně kovových nanočástic, polymerních materiálů a systémů na bázi lipidů.
Závěrem lze říci, že jako multifunkční bioaktivní peptid prokázal LL-37 velký potenciál v klinických aplikacích. Pokud jde o podporu regenerace kostí, prostřednictvím synergických účinků mnoha mechanismů, jako je podpora diferenciace a aktivity osteoblastů, antibakteriální účinky, imunomodulace a podpora angiogeneze, přinesla novou naději na opravu poranění kostí. Očekává se, že se při řešení bakterií rezistentních na antibiotika přímým ničením buněčné membrány, inhibicí tvorby biofilmů a synergií s antibiotiky stane silnou zbraní k vyřešení problému bakterií rezistentních vůči lékům. V systémech pro dodávání léčiv lze návrhem a optimalizací antibakteriálních peptidových templátů, konstrukcí systémů pro dodávání více léčiv a zkoumáním kombinované aplikace léčiv dále zvýšit účinek klinické léčby. Stručně řečeno, LL-37 má potenciál v mnoha aspektech klinických aplikací, včetně podpory regenerace kostí, antibakteriálních účinků, aktivace antibakteriální funkce krevních destiček a aplikací v systémech dodávání léků.
O autorovi
Všechny výše uvedené materiály jsou zkoumány, upravovány a sestavovány společností Cocer Peptides.
Autor vědeckého časopisu
Francisco J. Sanchez-Pena je výzkumný pracovník na Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Autonomní Benito Juarez University of Oaxaca). Tato univerzita, založená v roce 1827, je významnou veřejnou institucí v Oaxace v Mexiku, která nabízí širokou škálu akademických programů v oborech, jako jsou přírodní vědy, inženýrství, humanitní a společenské vědy.
Výzkum Francisco J. Sanchez-Pena se zaměřuje na biochemii a molekulární biologii, mikrobiologii a chemii. Tyto disciplíny zahrnují studium chemických procesů v organismech, molekulární struktury a funkce, mikrobiální charakteristiky a jejich interakce s prostředím, stejně jako složení, vlastnosti a pravidla transformace chemických látek. Výzkum v těchto oblastech má významné aplikace v medicíně, zemědělství, environmentální vědě a dalších. Francisco J. Sanchez-Pena je uveden v odkazu na citaci [5].
