Von Cocer Peptides 
vor 1 Monat
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Grundlegende Informationen zu KPV
KPV ist ein Tripeptid mit bedeutenden entzündungshemmenden Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, in vielen Bereichen eine Rolle zu spielen.
Abbildung 1: Die therapeutischen Wirkungen von HA-KPV-NPs gegen UC. Die orale Verabreichung von HA-KPV-NPs, eingebettet in Hydrogel (Chitosan/Alginat), verleiht kombinierte therapeutische Wirkungen gegen UC, indem sie die Heilung der Schleimhaut beschleunigt und Entzündungen lindert.
Entzündungshemmender Mechanismus von KPV
1. Regulierung zellulärer Signalwege
NF-κB-Signalweg: NF-κB ist ein wichtiger Transkriptionsfaktor, der eine zentrale Rolle bei Entzündungsreaktionen spielt. Wenn Zellen Entzündungsreizen ausgesetzt werden, wandert NF-κB vom Zytoplasma in den Zellkern und initiiert die Transkription entzündungsfördernder Zytokin-Gene. KPV kann die Aktivierung von NF-κB hemmen. In menschlichen Darmepithelzellen und menschlichen T-Zellen wurden die Zellen mit proinflammatorischen Zytokinen stimuliert und gleichzeitig KPV hinzugefügt. Mithilfe von Methoden wie NF-κB-Luciferase-Gen-Reporter-Assays, Protein-Immunblotting, Echtzeit-Reverse-Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion und Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay (ELISA) wurde festgestellt, dass KPV in nanomolaren Konzentrationen die NF-κB-Aktivierung hemmen und dadurch die Sekretion entzündungsfördernder Zytokine reduzieren kann. Dieser Mechanismus ist entscheidend für die Regulierung von Darmentzündungen, da eine übermäßige Aktivierung von NF-κB in Darmepithelzellen und Immunzellen ein Schlüsselmerkmal entzündlicher Darmerkrankungen (IBD) und anderer entzündlicher Darmerkrankungen ist.
MAP-Kinase-Signalweg: Der Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK)-Signalweg ist ein weiterer wichtiger Regulierungsweg bei Entzündungsreaktionen, einschließlich extrazellulärer signalregulierter Kinase (ERK), c-Jun N-terminaler Kinase (JNK) und p38 MAPK. Diese Kinasen werden aktiviert, wenn Zellen Entzündungsreizen ausgesetzt werden, was zur Phosphorylierung nachgeschalteter Transkriptionsfaktoren führt und die Expression entzündungsbezogener Gene fördert. KPV kann auch den Entzündungssignalweg der MAP-Kinase hemmen. Wenn Zellen entzündlichen Reizen ausgesetzt sind, kann KPV die MAPK-Aktivierung blockieren, die Phosphorylierung nachgeschalteter Transkriptionsfaktoren reduzieren und dadurch die Produktion entzündungsfördernder Zytokine verringern. In einem entzündlichen Zustand führt die Aktivierung von p38 MAPK zu einer erhöhten Expression proinflammatorischer Zytokine wie TNF-α und IL-6, während KPV die p38 MAPK-Aktivität hemmen kann, wodurch die Sekretion dieser Zytokine verringert und dadurch die Entzündungsreaktion gelindert wird.
2. Zelltransporter-vermittelte Effekte
PepT1-Transporter: PepT1 ist ein Di-/Tripeptid-Transporter, der typischerweise im Dünndarm exprimiert wird, aber bei IBD im Dickdarm induziert wird. Die entzündungshemmenden Wirkungen von KPV werden teilweise durch PepT1 vermittelt. In Aufnahmeexperimenten wurde kaltes KPV als kompetitiver Inhibitor für hPepT1 als radioaktiv markiertes Substrat verwendet, oder [⊃3;H]KPV wurde verwendet, um die kinetischen Eigenschaften der KPV-Aufnahme zu bestimmen. KPV dringt über hPepT1 in Immunzellen und Darmepithelzellen ein. Dies weist darauf hin, dass PepT1 als Transporter den Eintritt von KPV in Zellen erleichtert, um seine entzündungshemmende Wirkung auszuüben. Wenn die Funktion von PepT1 gehemmt wird, sinkt die Menge an KPV, die in die Zellen gelangt, und seine entzündungshemmende Wirkung wird entsprechend abgeschwächt. In Zellmodellen mit Unterdrückung der PepT1-Expression zeigt KPV im Vergleich zu Zellen mit normaler PepT1-Expression selbst bei Verabreichung in der gleichen Konzentration eine deutlich geringere Hemmwirkung auf die NF-κB-Aktivierung und eine verringerte Sekretion proinflammatorischer Zytokine, was die entscheidende vermittelnde Rolle von PepT1 im entzündungshemmenden Mechanismus von KPV weiter bestätigt.
3. Regulierung entzündlicher Zytokine
Hemmung proinflammatorischer Zytokine: KPV kann die Produktion und Freisetzung mehrerer proinflammatorischer Zytokine erheblich hemmen. TNF-α ist ein Schlüsselzytokin bei Entzündungsreaktionen, das Immunzellen aktivieren, die Produktion anderer entzündungsfördernder Zytokine induzieren und Gewebeschäden verursachen kann. In verschiedenen Entzündungsmodellen waren die Expressionsniveaus von TNF-α nach der KPV-Behandlung signifikant reduziert. Beispielsweise führte die Behandlung mit KPV in einem Natriumsulfat-induzierten Maus-Kolitis-Modell zu einer signifikanten Verringerung der mRNA-Expression von TNF-α im Dickdarmgewebe, wie durch Echtzeit-RT-PCR nachgewiesen, und zu einer signifikanten Verringerung des Proteingehalts von TNF-α im Serum, wie durch ELISA nachgewiesen. IL-1β, IL-6 und andere entzündungsfördernde Zytokine wurden ebenfalls durch KPV gehemmt. IL-1β kann eine Entzündungskaskadenreaktion auslösen und die Freisetzung anderer Entzündungsmediatoren fördern. KPV kann seine Expression und Sekretion in entzündlichen Geweben reduzieren und dadurch die Intensität der Entzündungsreaktion abschwächen.
Förderung entzündungshemmender Zytokine: Neben der Hemmung entzündungsfördernder Zytokine kann KPV auch die Expression entzündungshemmender Zytokine fördern. Interleukin-10 (IL-10) ist ein wichtiges entzündungshemmendes Zytokin, das die Aktivierung von Immunzellen hemmen und die Produktion entzündungsfördernder Zytokine reduzieren kann.
4. Regulierung von Immunzellen
Regulierung der T-Zell-Funktion: T-Zellen spielen eine entscheidende Rolle bei Immunreaktionen und der Regulierung von Entzündungen. Unter entzündlichen Bedingungen werden T-Zellen aktiviert und sezernieren entzündungsfördernde Zytokine. Studien haben gezeigt, dass KPV die T-Zell-Funktion regulieren kann. In Experimenten mit der menschlichen T-Zelllinie Jurkat, bei der Jurkat-Zellen mit proinflammatorischen Zytokinen stimuliert wurden, hemmte die Zugabe von KPV die T-Zellaktivierung und reduzierte die Sekretion proinflammatorischer Zytokine wie IFN-γ. Dies kann durch Hemmung der NF-κB- und MAPK-Signalwege in T-Zellen erreicht werden. Darüber hinaus kann die KPV-Behandlung in einigen Tiermodellen, wie dem CD45RB(hi)-Kolonentzündungsmodell, die T-Zell-Infiltration und -Funktion im Darm regulieren, entzündungsbedingte T-Zell-Untergruppen wie Th1- und Th17-Zellen reduzieren und den Anteil regulatorischer T-Zellen erhöhen, wodurch Darmentzündungen gelindert werden.
Modulation der Makrophagenfunktion: Makrophagen sind wichtige Immunzellen bei der Entzündungsreaktion und können aufgrund ihres Aktivierungszustands in klassisch aktivierte M1-Makrophagen und alternativ aktivierte M2-Makrophagen eingeteilt werden. M1-Makrophagen sezernieren große Mengen entzündungsfördernder Zytokine, während M2-Makrophagen entzündungshemmende und gewebereparierende Funktionen besitzen. KPV kann die Makrophagenpolarisierung regulieren. In-vitro-Experimente zeigten, dass, wenn Makrophagen mit Lipopolysaccharid (LPS) zur Polarisierung in Richtung des M1-Typs stimuliert wurden, die gleichzeitige Verabreichung von KPV die Makrophagenpolarisierung in Richtung des M1-Typs hemmte, die Expression von M1-Makrophagenmarkern verringerte und gleichzeitig deren Polarisierung in Richtung des M2-Typs förderte, wodurch die Expression von M2-Makrophagenmarkern (wie Arginase-1 Arg-1) erhöht wurde. In In-vivo-Entzündungsmodellen wie der DSS-induzierten Kolitis bei Mäusen führte die Behandlung mit KPV dazu, dass sich mehr Makrophagen im Dickdarmgewebe in Richtung des M2-Typs polarisierten, wodurch Entzündungsreaktionen gelindert und die Gewebereparatur gefördert wurden.
5. Schutzwirkung auf Darmepithelzellen
Verbesserung der epithelialen Barrierefunktion: Die von Darmepithelzellen gebildete physikalische Barriere dient als erste Verteidigungslinie gegen das Eindringen von Krankheitserregern und schädlichen Substanzen. Bei entzündlichen Zuständen führt eine beeinträchtigte Barrierefunktion des Darmepithels zur bakteriellen Translokation und zum Austritt von Endotoxinen, was die Entzündungsreaktionen weiter verschlimmert. KPV kann die Barrierefunktion von Darmepithelzellen verbessern. In-vitro-Zellexperimente, bei denen Darmepithelzelllinien mit entzündungsfördernden Zytokinen behandelt wurden, um eine entzündliche Umgebung zu simulieren, führten zu einer verringerten Expression von Tight-Junction-Proteinen (wie ZO-1 und Occludin) und einer beeinträchtigten Barrierefunktion. Die Zugabe von KPV erhält jedoch die Expression von Tight-Junction-Proteinen aufrecht, verbessert die interzellulären Verbindungen und stellt die Barrierefunktion der Darmepithelzellen wieder her. Bei Mäusen mit DSS-induzierter Kolitis, die mit KPV behandelt wurden, zeigten Immunhistochemie und Western-Blot-Analyse eine erhöhte Expression von Tight-Junction-Proteinen im Dickdarmgewebe und eine verringerte Darmpermeabilität, was darauf hindeutet, dass KPV die Darmepithelbarriere in vivo schützt, das Eindringen schädlicher Substanzen reduziert und Entzündungsreaktionen lindert.
Förderung der Proliferation und Reparatur von Epithelzellen: Eine Entzündung kann zur Schädigung und zum Tod von Darmepithelzellen führen und die normale Darmfunktion beeinträchtigen. KPV hat die Fähigkeit, die Proliferation und Reparatur von Darmepithelzellen zu fördern. In-vitro-Zellkulturexperimente zeigten, dass die Behandlung geschädigter Darmepithelzellen mit KPV die Zellproliferation steigerte, wie mit dem Cell Counting Kit (CCK-8) nachgewiesen wurde. Darüber hinaus ergab die Immunfluoreszenzanalyse eine erhöhte Expression des proliferierenden Zellkernantigens (PCNA), was darauf hinweist, dass sich die Zellen in einem aktiven proliferativen Zustand befanden. In einem Rattenmodell mit TNBS-induzierter Colitis ulcerosa zeigten histologische Beobachtungen nach der Behandlung mit KPV/SH-PGA-Hydrogel, dass Schäden an den Epithelzellen des Dickdarms repariert wurden und sich die Kryptastrukturen allmählich wieder normalisierten. Dies hängt möglicherweise damit zusammen, dass KPV die Proliferation und Reparatur von Epithelzellen fördert, wodurch Entzündungen gelindert und die Erholung des Darmgewebes gefördert werden.
Abbildung 2 KPV ist therapeutisch bei DSS-Kolitis.
6. Antioxidative Wirkung
Regulierung oxidativer Stress-bezogener Marker: Entzündungen gehen häufig mit oxidativen Stressreaktionen einher, wobei die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und reaktiver Stickstoffspezies (RNS) zunimmt, was zu oxidativen Schäden an Zellen und Geweben führt. KPV weist antioxidative Wirkungen auf und kann Marker im Zusammenhang mit oxidativem Stress regulieren. In einigen Entzündungsmodellen, wie dem durch Wattebausch induzierten Maus-Granulommodell und dem durch Eiweiß induzierten Ratten-Synovitis-Modell im dorsalen Luftsack, wurden in entzündlichen Geweben erhöhte Malondialdehyd (MDA)-Werte und eine verringerte Superoxiddismutase (SOD)-Aktivität festgestellt. Nach der KPV-Behandlung sanken die MDA-Spiegel deutlich und die SOD-Aktivität nahm zu. MDA ist ein Produkt der Lipidperoxidation, und seine verringerten Konzentrationen weisen auf eine verminderte Schädigung der Zellen durch Lipidperoxidation hin; SOD ist ein wichtiges antioxidatives Enzym und seine erhöhte Aktivität bedeutet eine verbesserte Fähigkeit, freie Radikale abzufangen. KPV kann oxidative Schäden in entzündlichem Gewebe abmildern, indem es den Grad des oxidativen Stresses reguliert und dadurch entzündungshemmende Wirkungen ausübt.
7. Andere mögliche Mechanismen
Beziehung zum Melanocortinrezeptor: KPV ist ein von α-MSH abgeleitetes Tripeptid. Obwohl seine entzündungshemmenden Wirkungen teilweise unabhängig von der MC1R-Signalübertragung sind, können sie in bestimmten Zusammenhängen mit MC1R in Verbindung gebracht werden. Bei Tieren, die MC1Re/e exprimierten, hatte die KPV-Behandlung nach DSS-induzierter Kolitis immer noch erhebliche entzündungshemmende Wirkungen und rettete alle Tiere in der Behandlungsgruppe vor dem Tod während DSS-induzierter Kolitis, was darauf hindeutet, dass die entzündungshemmenden Wirkungen von KPV zumindest teilweise unabhängig von der MC1R-Signalisierung sind. Bei Tieren mit normaler MC1R-Expression kann KPV die entzündungshemmende Wirkung verstärken, indem es mit MC1R interagiert oder dessen nachgeschaltete Signalwege reguliert.
Entzündungshemmende Wirkung von KPV
1. Rolle in Darmentzündungsmodellen
DSS-induziertes Kolitis-Modell: Im DSS-induzierten Maus-Kolitis-Modell zeigte KPV signifikante entzündungshemmende Wirkungen. Was die Gewichtsveränderungen betrifft, so erholten sich mit KPV behandelte Mäuse im Vergleich zu unbehandelten Mäusen früher und in größerem Ausmaß. Histologische Beobachtungen ergaben eine deutliche Verringerung der entzündlichen Infiltration im Dickdarmgewebe von mit KPV behandelten Mäusen, was durch eine signifikante Abnahme der Myeloperoxidase (MPO)-Aktivität weiter bestätigt wurde. MPO ist ein in Neutrophilen vorkommendes Enzym, dessen Aktivitätsniveau das Ausmaß der Infiltration entzündlicher Zellen im Gewebe widerspiegelt. Die Verringerung der MPO-Aktivität nach der KPV-Behandlung weist auf eine verringerte Infiltration von Neutrophilen im Dickdarmgewebe und eine Linderung der Entzündungsreaktionen hin. Durch den Nachweis der mRNA-Expression von proinflammatorischen Zytokinen im Dickdarmgewebe, wie TNF-α und IL-1β, wurde festgestellt, dass die KPV-Behandlung die Expressionsniveaus dieser proinflammatorischen Zytokine signifikant reduzierte. KPV linderte DSS-induzierte Kolitis-Symptome in mehrfacher Hinsicht, einschließlich der Verringerung der Infiltration von Entzündungszellen, der Verringerung der Expression von Entzündungsfaktoren und der Förderung der Gewichtserholung.
CD45RB(hi)-Kolonentzündungsmodell: Im CD45RB(hi)-Kolonentzündungsmodell zeigte KPV auch gute entzündungshemmende Wirkungen. Dieses Modell wurde durch die Übertragung von CD45RB stark exprimierenden T-Zellen in immundefiziente Mäuse induziert. Nach der KPV-Behandlung zeigten die Mäuse verbesserte Entzündungssymptome, eine allmähliche Gewichtserholung und die histologische Untersuchung ergab geringere entzündliche Veränderungen im Darm. Die mit KPV behandelte Gruppe zeigte eine verminderte Entzündungszellinfiltration und eine geringere Schädigung der Kryptastruktur im Darmgewebe, was darauf hindeutet, dass KPV CD45RB(hi)-induzierte Darmentzündungen wirksam lindert und die normale Struktur und Funktion des Darmgewebes wiederherstellt.
TNBS-induziertes Colitis-ulcerosa-Modell: Im TNBS-induzierten Colitis-ulcerosa-Rattenmodell zeigte KPV ebenfalls signifikante therapeutische Wirkungen. Nach rektaler Verabreichung von KPV/SH-PGA-Hydrogel an Ratten besserten sich die Symptome einer Kolitis deutlich. Der Gewichtsverlust bei Ratten wurde gemildert und der Krankheitsaktivitätsindex (DAI) sank. Der DAI-Score berücksichtigt umfassend Indikatoren wie Veränderungen des Körpergewichts der Ratte, Koteigenschaften und Hämatochesie. Seine Reduzierung weist darauf hin, dass das KPV/SH-PGA-Hydrogel die Schwere der TNBS-induzierten Colitis ulcerosa wirksam lindern kann. Die Behandlung mit KPV/SH-PGA-Hydrogel verhindert außerdem eine Verkürzung des Dickdarms bei Ratten, senkt den Myeloperoxidase-Spiegel im Dickdarm und stellt die morphologische Struktur des Dickdarms wieder her, einschließlich der Epithelbarriere, der Krypten und intakter Becherzellen. Die Expression der proinflammatorischen Zytokine TNF-α und IL-6 im Dickdarmgewebe war ebenfalls deutlich reduziert, was die entzündungshemmende Wirkung von KPV im TNBS-induzierten Colitis ulcerosa-Modell weiter demonstriert.
Abschluss
KPV zeigt als Tripeptid mit entzündungshemmenden Eigenschaften vielversprechende Wirkungen bei der Vorbeugung und Behandlung von Darmentzündungen und verschiedenen anderen entzündungsbedingten Erkrankungen. Seine entzündungshemmenden Mechanismen umfassen mehrere Aspekte, darunter die Regulierung zellulärer Signalwege, antioxidativen Stress und die Modulation von Apoptose und Autophagie.
Quellen
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