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▎ Estructura LL-37
Fuente: PubChem |
Secuencia: LLGDFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Fórmula molecular: C 205H 340N 60O53 Peso molecular: 4493 g/mol Número CAS: 154947-66-7 CID de PubChem: 16198951 Sinónimos: Catelicidina；ropocamptida |
▎ Investigación LL-37
¿Cuál es la experiencia de investigación de LL-37?
LL-37 fue descubierto por primera vez como una clase de sustancias peptídicas pequeñas catiónicas en las pupas del gusano de seda Samia cynthia ricini por el científico sueco Boman HG en 1980. LL-37 es el péptido C-terminal (CAMP, hCAP18) del péptido antibacteriano catelicidina humana, que puede aumentar la resistencia a la invasión microbiana y desempeña importantes funciones fisiológicas en la quimiotaxis, promoviendo el cierre de heridas y la angiogénesis (Chen X, 2018). Los péptidos antibacterianos están ampliamente presentes en animales, plantas y una pequeña cantidad de microorganismos, y son una parte importante de la inmunidad innata de los vertebrados. Como proteína secretora, LL-37 está ampliamente presente en múltiples órganos y tejidos del cuerpo humano. Varias células, incluidas las células epiteliales, los queratinocitos, los mastocitos, los neutrófilos, los macrófagos y los monocitos, pueden secretarlo. La mayoría de este tipo de antibióticos contienen entre 37 y 39 'residuos de aminoácidos' y no contienen cisteína. Debido a la fuerte basicidad en la posición N-terminal del péptido antibacteriano, puede formar una 'estructura helicoidal anfifílica' estable. El péptido antibacteriano LL-37 también tiene una 'estructura anfifílica α-helicoidal'. Debido a su función de matar bacterias patógenas, se le denomina péptido antibacteriano. El '37' en el nombre LL-37 puede estar relacionado con el número de sus residuos de aminoácidos. Al mismo tiempo, también se le conoce como catelicidina y ropocamptida.
¿Cuál es el mecanismo de acción de LL-37 contra bacterias resistentes a los antibióticos?
Alteración de la membrana celular bacteriana:
LL-37 puede insertarse en la membrana celular bacteriana, teniendo especialmente un efecto destructivo en la membrana celular que contiene fosfatidilglicerol (DPPG). Alterará la estructura de la membrana celular bacteriana, ejerciendo así un efecto bactericida [1] . Por ejemplo, los estudios han encontrado que LL-37 puede insertarse en las membranas celulares de bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, lo que provoca un aumento en la permeabilidad de la membrana celular, la fuga del contenido celular y, en última instancia, la muerte de las bacterias.
Actividad antibacteriana de amplio espectro:
LL-37 tiene actividad antibacteriana contra una variedad de bacterias resistentes a los antibióticos. Puede actuar contra bacterias Gram positivas (como Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus, etc.), bacterias Gram negativas (como Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella, etc.) y otras bacterias patógenas (como Mycoplasma, Ureaplasma, Mycobacterium, etc.) [2] . Esta actividad antibacteriana de amplio espectro hace que LL-37 tenga un valor de aplicación potencial para combatir diferentes tipos de bacterias resistentes a los antibióticos.
Destruyendo la biopelícula formada:
La biopelícula bacteriana es una de las razones importantes de la resistencia a los medicamentos de las bacterias patógenas. El péptido antibacteriano LL-37 puede destruir la biopelícula formada, reduciendo así la resistencia de las bacterias a los medicamentos. Por ejemplo, en la infección de prótesis articulares (PJI) después de un reemplazo articular artificial, la resistencia a los medicamentos de las bacterias patógenas causada por la biopelícula bacteriana dificulta el tratamiento. Sin embargo, LL-37 puede desempeñar un papel antibacteriano y bacteriostático eficaz al inhibir la formación de la biopelícula y destruir la biopelícula formada.
Mejora de la actividad antibacteriana de los antibióticos:
Los estudios han demostrado que LL-37 tiene un efecto sinérgico con ciertos antibióticos. Por ejemplo, cuando se usa en combinación con amoxicilina-ácido clavulánico (AMC), LL-37 puede mejorar fuertemente la actividad antibacteriana del AMC.
Fuente:PubMed [6]
¿Cuáles son las aplicaciones para LL-37?
Favorecer la regeneración ósea:
Algunos estudios han demostrado que el péptido antibacteriano LL-37 tiene un efecto positivo sobre la regeneración ósea. Algunas investigaciones han demostrado que las células madre mesenquimales derivadas del tejido adiposo humano (hADSC) se cultivaron con diferentes concentraciones de LL-37, y se descubrió que la concentración de LL-37 tenía un impacto en la capacidad osteogénica de las hADSC, alcanzando un pico de 4 μg/ml. Además, la combinación PSeD/hADSCs/LL-37 mostró propiedades osteogénicas más superiores que las PSeD/hADSCs, PSeD y las estructuras del grupo de control en el modelo de defecto calvarial de rata, lo que indica un alto potencial en la regeneración ósea clínica.
Efecto antibacteriano:
Inhibición de múltiples bacterias patógenas:
Algunas investigaciones utilizaron el método de microdilución doble para determinar la concentración mínima inhibidora (CMI) del péptido antibacteriano LL-37 contra Escherichia coli, Salmonella y Staphylococcus aureus. Los resultados mostraron que LL-37 tenía diferentes grados de efectos inhibidores sobre estas tres bacterias patógenas, siendo las concentraciones inhibidoras mínimas de 3,12, 1,56 y 0,78 μg/ml, respectivamente. La prueba de estabilidad térmica mostró que el péptido antibacteriano recombinante todavía tenía buena actividad a altas temperaturas. Los resultados de la prueba de estabilidad ácido-base mostraron que LL-37 tenía cierta actividad en un rango de pH de 2,0 a 12,0, siendo la mejor actividad a un pH de 5,0 a 6,0, siendo -20°C la mejor condición para el almacenamiento a largo plazo [3].
Efecto sobre las bacterias resistentes a los antibióticos:
Algunas personas estudiaron la eficacia antibacteriana del péptido antibacteriano LL-37 y las nanopartículas de plata (AgNP) contra Staphylococcus aureus (S. aureus), un microorganismo que se encuentra comúnmente en infecciones relacionadas con biopelículas. Los resultados mostraron que LL-37 fue el agente antibacteriano más eficaz, con una reducción en el recuento de colonias de más de 4 logaritmos. Por el contrario, los efectos de las nanopartículas de plata y los antibióticos convencionales fueron peores, con una reducción en el recuento de colonias de menos de 1 logaritmo. El tratamiento de combinación antibacteriana con rifampicina aumentó significativamente la reducción logarítmica de AgNP y gentamicina, pero aún fue significativamente menor que la del LL-37 usado solo [4].
Aplicación en infección pulmonar:
Los estudios han demostrado que Pseudomonas aeruginosa (PA) se ha convertido en un desafío urgente para las infecciones y lesiones pulmonares. El péptido LL37 es un agente antibacteriano eficaz contra cepas de PA, pero su aplicación es limitada debido a su rápida eliminación in vivo, problemas de bioseguridad y baja biodisponibilidad. Por lo tanto, se ha desarrollado un sistema de administración de nanofármacos a base de albúmina sensible a la reducción para mejorar el rendimiento de LL37 contra PA in vivo mediante la formación de enlaces disulfuro intermoleculares. El LL37 catiónico se puede encapsular eficazmente mediante interacción electrostática para ejercer un efecto antibacteriano mejorado. El péptido LL37 mostró una liberación sostenida de más de 48 horas a partir de las nanopartículas del péptido LL37 (LL37 PNP), y se observó un efecto antibacteriano prolongado con el aumento del tiempo de incubación. En un modelo de ratón de infección pulmonar aguda por PA, LL37 PNP redujo significativamente la expresión de TNF-α e IL-1β y alivió la lesión pulmonar. Indica que LL37 PNP puede mejorar más eficazmente la infección pulmonar por PA y la respuesta inflamatoria posterior que el péptido LL37 libre [3].
Activando la función antibacteriana de las plaquetas:
Los estudios han señalado que el péptido antibacteriano LL-37 puede activar la función antibacteriana de las plaquetas humanas. Después de que las plaquetas se tratan con LL-37, aumenta la expresión superficial de los receptores para reconocer microorganismos (receptores tipo Toll (TLR) 2 y -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P e integrina αIIbβ3) y moléculas relacionadas con la presentación de antígenos a los linfocitos T (CD80, CD86 y HLA-ABC). y se secretan moléculas antibacterianas: proteína bactericida/aumentadora de la permeabilidad (BPI), azurocidina, péptido de neutrófilos humanos (HNP)-1 y mieloperoxidasa. También traducen la azurocidina y mejoran la unión a Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Además, el sobrenadante de las plaquetas tratadas con LL-37 puede inhibir el crecimiento de Escherichia coli, o las plaquetas pueden utilizar su LL-37 para inhibir el crecimiento microbiano [5]..
Aplicación en sistemas de administración de medicamentos.
Los estudios han mencionado que los péptidos antibacterianos (AMP) son una nueva clase de biomoléculas con propiedades antibacterianas de amplio espectro y han atraído la atención debido al rápido aumento de la resistencia a los antibióticos [6] . LL37 es el único péptido antibacteriano derivado de catelicidina que se encuentra en humanos. Gracias a una investigación exhaustiva, LL37 ha demostrado diversas funciones biológicas, incluida la regulación de la respuesta inflamatoria, la quimiotaxis de las células inmunitarias, la promoción de la cicatrización de heridas y la osteogénesis, que han fomentado una variedad de aplicaciones clínicas. Sin embargo, la traducción clínica de LL37 está limitada por su sensibilidad a la degradación de proteasas, toxicidad potencial, escasa biodisponibilidad, etc. Se han introducido varios sistemas de administración, incluidas nanopartículas metálicas, materiales poliméricos y sistemas basados en lípidos, para lograr aplicaciones terapéuticas.
En conclusión, como péptido bioactivo multifuncional, LL-37 ha mostrado un gran potencial en aplicaciones clínicas. En términos de promover la regeneración ósea, a través de los efectos sinérgicos de múltiples mecanismos, como la promoción de la diferenciación y actividad de los osteoblastos, los efectos antibacterianos, la inmunomodulación y la promoción de la angiogénesis, ha traído nuevas esperanzas para la reparación de lesiones óseas. Cuando se trata de bacterias resistentes a los antibióticos, al destruir directamente la membrana celular, inhibir la formación de biopelículas y crear sinergia con los antibióticos, se espera que se convierta en un arma poderosa para resolver el problema de las bacterias resistentes a los medicamentos. En los sistemas de administración de medicamentos, al diseñar y optimizar plantillas de péptidos antibacterianos, construir múltiples sistemas de administración de medicamentos y explorar la aplicación combinada de medicamentos, se puede mejorar aún más el efecto del tratamiento clínico. En resumen, LL-37 tiene potencial en múltiples aspectos de aplicaciones clínicas, incluida la promoción de la regeneración ósea, efectos antibacterianos, activación de la función antibacteriana de las plaquetas y aplicaciones en sistemas de administración de fármacos.
Acerca del autor
Todos los materiales mencionados anteriormente son investigados, editados y compilados por Cocer Peptides.
Autor de revista científica
Francisco J. Sánchez-Peña es investigador de la Universidad Autónoma Benito Juárez de Oaxaca. Establecida en 1827, esta universidad es una importante institución pública en Oaxaca, México, que ofrece una amplia gama de programas académicos en campos como ciencias naturales, ingeniería, humanidades y ciencias sociales.
La investigación de Francisco J. Sánchez-Peña se centra en Bioquímica y Biología Molecular, Microbiología y Química. Estas disciplinas involucran el estudio de procesos químicos dentro de los organismos, estructuras y funciones moleculares, características microbianas y sus interacciones con el medio ambiente, así como la composición, propiedades y reglas de transformación de sustancias químicas. La investigación en estas áreas tiene importantes aplicaciones en medicina, agricultura, ciencias ambientales y más. Francisco J. Sánchez-Peña figura en la referencia de cita [5].
