LL-37 5 mg

▎ LL-37 Struktuur

Allikas: PubChem

Järjekord: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Molekulaarvalem: C 205H 340N 60O53 Molekulmass: 4493 g/mol CASi number: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Sünonüümid: katelitsidiin ；ropokamptiid

▎ LL-37 teadusuuringud

Milline on LL-37 uurimistöö taust?

Rootsi teadlane Boman HG avastas LL-37 kui katioonsete väikeste peptiidainete klassi siidiussi Samia cynthia ricini nukkudest 1980. aastal. LL-37 on inimese katelitsidiini füüsikalise antibakteriaalse C-otsa peptiid (CAMP, hCAP18), mis võib mikrobioloogiliselt suurendada peptiidi resistentsust ja mikrobioloogilist funktsiooni. kemotaksist, soodustades haava sulgumist ja angiogeneesi (Chen X, 2018). Antibakteriaalseid peptiide leidub laialdaselt loomades, taimedes ja väikeses koguses mikroorganismides ning need on selgroogsete loomupärase immuunsuse oluline osa. Sekretoorse valguna esineb LL-37 laialdaselt paljudes inimkeha organites ja kudedes. Seda võivad sekreteerida mitmesugused rakud, sealhulgas epiteelirakud, keratinotsüüdid, nuumrakud, neutrofiilid, makrofaagid ja monotsüüdid. Enamik seda tüüpi antibiootikume sisaldab 37–39 'aminohappejääki' ja 0 tsüsteiini. Tänu tugevale aluselisusele antibakteriaalse peptiidi N-terminaalses positsioonis võib see moodustada stabiilse 'amfifiilse spiraalse struktuuri'. Antibakteriaalsel peptiidil LL-37 on ka 'amfifiilne α-spiraalne struktuur'. Selle patogeensete bakterite hävitamise funktsiooni tõttu nimetatakse seda antibakteriaalseks peptiidiks. '37' nimes LL-37 võib olla seotud selle aminohappejääkide arvuga. Samal ajal tuntakse seda ka katelitsidiini ja ropokamptiidi nime all.

Milline on LL-37 toimemehhanism antibiootikumiresistentsete bakterite vastu?

Bakterirakumembraani rikkumine: 

LL-37 võib siseneda bakterirakumembraani, avaldades eriti hävitavat mõju fosfatidüülglütserooli (DPPG) sisaldavale rakumembraanile. See rikub bakteriraku membraani struktuuri, avaldades seega bakteritsiidset toimet ^[1] . Näiteks on uuringud leidnud, et LL-37 võib siseneda nii grampositiivsete kui ka gramnegatiivsete bakterite rakumembraanidesse, mis põhjustab rakumembraani läbilaskvuse suurenemist, raku sisu lekkimist ja lõpuks bakterite surma.

Laia spektriga antibakteriaalne toime: 

LL-37-l on antibakteriaalne toime mitmesuguste antibiootikumiresistentsete bakterite vastu. See võib toimida grampositiivsete bakterite (nagu Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus jne), gramnegatiivsete bakterite (nagu Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella jne) ja teiste bakteriaalsete patogeenide (nagu Mycoplasma, Ureaplasma, Ureaplasma jne) ^vastu . See laia spektriga antibakteriaalne toime muudab LL-37 potentsiaalse kasutusväärtuse võitluses erinevat tüüpi antibiootikumiresistentsete bakteritega.

Moodustunud biokile hävitamine: 

Bakteriaalne biokile on patogeensete bakterite ravimiresistentsuse üks olulisi põhjuseid. Antibakteriaalne peptiid LL-37 võib moodustunud biokile hävitada, vähendades seeläbi bakterite ravimiresistentsust. Näiteks proteeside liigesepõletiku (PJI) korral pärast kunstlikku liigese asendamist muudab bakteriaalsest biokilest põhjustatud patogeensete bakterite ravimiresistentsus ravi keeruliseks. Siiski võib LL-37 mängida tõhusat antibakteriaalset ja bakteriostaatilist rolli, pärssides biokile teket ja hävitades moodustunud biokile.

Antibiootikumide antibakteriaalse aktiivsuse suurendamine: 

Uuringud on näidanud, et LL-37-l on teatud antibiootikumidega sünergistlik toime. Näiteks, kui seda kasutatakse koos amoksitsilliin-klavulaanhappega (AMC), võib LL-37 tugevalt tugevdada AMC antibakteriaalset toimet.

Allikas: PubMed ^[6]

Millised on LL-37 rakendused?

Luu taastumise soodustamine: 

Mõned uuringud on näidanud, et antibakteriaalne peptiid LL-37 avaldab positiivset mõju luude taastumisele. Mõned uuringud on näidanud, et inimese rasvkoest pärinevaid mesenhümaalseid tüvirakke (hADSC-sid) kultiveeriti erinevate LL-37 kontsentratsioonidega ja leiti, et LL-37 kontsentratsioon mõjutas hADSC-de osteogeenset võimet, saavutades maksimumi 4 μg/ml juures. Lisaks näitasid PSeD/hADSC-de/LL-37 kombineeritud karkassid paremaid osteogeenseid omadusi kui PSeD/hADSC-d, PSeD ja kontrollrühma karkassid roti kalvariaaldefekti mudelis, mis näitab suurt potentsiaali luu kliinilises regeneratsioonis.

Antibakteriaalne toime:

Mitmete patogeensete bakterite inhibeerimine: 

Mõned uuringud kasutasid mikro-topeltlahjendusmeetodit, et määrata antibakteriaalse peptiidi LL-37 minimaalne inhibeeriv kontsentratsioon (MIC) Escherichia coli, Salmonella ja Staphylococcus aureuse vastu. Tulemused näitasid, et LL-37-l oli nendele kolmele patogeensele bakterile erinev inhibeeriva toime aste, minimaalsed inhibeerivad kontsentratsioonid olid vastavalt 3,12, 1,56 ja 0,78 μg/ml. Termilise stabiilsuse test näitas, et rekombinantsel antibakteriaalsel peptiidil oli kõrgel temperatuuril siiski hea aktiivsus. Happe-aluse stabiilsuse testi tulemused näitasid, et LL-37-l oli teatud aktiivsus pH vahemikus 2,0 kuni 12,0, kusjuures parim aktiivsus oli pH vahemikus 5,0 kuni 6,0 ja -20 °C on parim tingimus pikaajaliseks säilitamiseks ^[3].

Mõju antibiootikumiresistentsetele bakteritele: 

Mõned inimesed uurisid antibakteriaalse peptiidi LL-37 ja hõbeda nanoosakeste (AgNP-de) antibakteriaalset efektiivsust Staphylococcus aureus'e (S. aureus) vastu, mis on biokilega seotud infektsioonide puhul tavaliselt esinev mikroorganism. Tulemused näitasid, et LL-37 oli kõige tõhusam antibakteriaalne aine, mille kolooniate arv vähenes rohkem kui 4 logaritmi võrra. Seevastu hõbeda nanoosakeste ja tavapäraste antibiootikumide mõju oli kehvem, kolooniate arv vähenes alla 1 logaritmi. Antibakteriaalne kombineeritud ravi rifampitsiiniga suurendas märkimisväärselt AgNP-de ja gentamütsiini logaritmilist vähenemist, kuid see oli siiski oluliselt madalam kui ainult LL-37 puhul ^[4].

Kasutamine kopsuinfektsiooni korral: 

Uuringud on näidanud, et Pseudomonas aeruginosa (PA) on muutunud kiireloomuliseks väljakutseks kopsuinfektsioonide ja kopsukahjustuste korral. LL37 peptiid on tõhus antibakteriaalne aine PA tüvede vastu, kuid selle kasutamine on piiratud kiire kliirensi in vivo, bioohutuse probleemide ja madala biosaadavuse tõttu. Seetõttu on välja töötatud redutseerimistundlik albumiinipõhine nanoravimite manustamissüsteem, et parandada LL37 toimet PA vastu in vivo, moodustades molekulidevahelisi disulfiidsidemeid. Katioonset LL37 saab tõhusalt kapseldada elektrostaatilise interaktsiooni kaudu, et avaldada paremat antibakteriaalset toimet. LL37 peptiid vabanes LL37 peptiidi nanoosakestest (LL37 PNP) kauem kui 48 tundi ja inkubatsiooniaja pikenemisega täheldati antibakteriaalset toimet. Ägeda PA kopsuinfektsiooni hiiremudelis vähendas LL37 PNP oluliselt TNF-α ja IL-1β ekspressiooni ning leevendas kopsukahjustusi. See näitab, et LL37 PNP võib tõhusamalt parandada PA kopsuinfektsiooni ja sellele järgnevat põletikulist vastust kui vaba LL37 peptiid ^[3].

Trombotsüütide antibakteriaalse funktsiooni aktiveerimine: 

Uuringud on näidanud, et antibakteriaalne peptiid LL-37 võib aktiveerida inimese trombotsüütide antibakteriaalset funktsiooni. Pärast trombotsüütide töötlemist LL-37-ga toimub mikroorganismide (Toll-like retseptorite (TLR) 2 ja -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P ja αIIbβ3 integriini) äratundmise retseptorite pinnaekspressioon ning T8-ga seotud lümfotsüüdid, CD8-ga seotud molekulid. ja HLA-ABC) suureneb ning erituvad antibakteriaalsed molekulid: bakteritsiidne/läbilaskvust suurendav valk (BPI), asurocidiin, inimese neutrofiilide peptiid (HNP)-1 ja müeloperoksidaas. Samuti tõlgivad nad asurocidiini ja suurendavad seondumist Escherichia coli, Staphylococcus aureus ja Candida albicans'ega. Lisaks võib LL-37-ga töödeldud trombotsüütide supernatant pärssida Escherichia coli kasvu või trombotsüüdid võivad kasutada oma LL-37 mikroobide kasvu pärssimiseks ^[5].

Kasutamine ravimite manustamissüsteemides

Uuringutes on mainitud, et antibakteriaalsed peptiidid (AMP) on uus biomolekulide klass, millel on laia toimespektriga antibakteriaalsed omadused ja mis on äratanud tähelepanu antibiootikumiresistentsuse kiire kasvu tõttu ^[6] . LL37 on ainus katelitsidiinist tuletatud antibakteriaalne peptiid, mida inimestel leidub. Põhjaliku uurimistööga on LL37 näidanud mitmesuguseid bioloogilisi funktsioone, sealhulgas põletikulise reaktsiooni reguleerimist, immuunrakkude kemotaksist, haavade paranemise soodustamist ja osteogeneesi, mis on soodustanud mitmesuguseid kliinilisi rakendusi. LL37 kliinilist translatsiooni piirab aga selle tundlikkus proteaaside lagunemise suhtes, potentsiaalne toksilisus, halb biosaadavus jne. Terapeutiliste rakenduste saavutamiseks on kasutusele võetud erinevad manustamissüsteemid, sealhulgas metallide nanoosakesed, polümeermaterjalid ja lipiidipõhised süsteemid.

Kokkuvõtteks võib öelda, et multifunktsionaalse bioaktiivse peptiidina on LL-37 näidanud suurt potentsiaali kliinilistes rakendustes. Seoses luu regenereerimise edendamisega on see mitmete mehhanismide sünergistlike mõjude kaudu, nagu osteoblastide diferentseerumise ja aktiivsuse soodustamine, antibakteriaalne toime, immunomodulatsioon ja angiogeneesi soodustamine, toonud uut lootust luuvigastuste parandamiseks. Antibiootikumiresistentsete bakteritega tegelemisel, hävitades otseselt rakumembraani, pidurdades biokilede teket ja tehes sünergiat antibiootikumidega, loodetakse sellest saada võimas relv ravimiresistentsete bakterite probleemi lahendamisel. Ravimite manustamissüsteemides saab selle kliinilist raviefekti veelgi suurendada, kavandades ja optimeerides antibakteriaalseid peptiidi malle, konstrueerides mitut ravimi manustamissüsteemi ja uurides ravimite kombineeritud kasutamist. Lühidalt öeldes on LL-37 potentsiaal kliiniliste rakenduste mitmes aspektis, sealhulgas luu regenereerimise soodustamine, antibakteriaalne toime, trombotsüütide antibakteriaalse funktsiooni aktiveerimine ja rakendused ravimite kohaletoimetamise süsteemides.

Autori kohta

Kõik ülalmainitud materjalid on uurinud, toimetanud ja koostanud Cocer Peptides.

Teadusajakirja autor

Francisco J. Sanchez-Pena on Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Oaxaca autonoomne Benito Juarezi ülikool) teadur. See 1827. aastal asutatud ülikool on oluline avalik-õiguslik asutus Oaxacas, Mehhikos, pakkudes laia valikut akadeemilisi programme sellistes valdkondades nagu loodusteadused, inseneriteadused, humanitaarteadused ja sotsiaalteadused.

Francisco J. Sanchez-Pena uurimistöö keskendub biokeemiale ja molekulaarbioloogiale, mikrobioloogiale ja keemiale. Need teadusharud hõlmavad organismides toimuvate keemiliste protsesside, molekulaarstruktuuride ja funktsioonide, mikroobide omaduste ja nende vastasmõju keskkonnaga, samuti keemiliste ainete koostise, omaduste ja muundumisreeglite uurimist. Nende valdkondade teadusuuringutel on märkimisväärseid rakendusi meditsiinis, põllumajanduses, keskkonnateaduses ja mujal. Francisco J. Sanchez-Pena on loetletud tsitaadi viites [5].

▎ Asjakohased tsitaadid

[1] Neville F, Cahuzac M, Konovalov O jt. Lipiidide pearühmade eristamine antimikroobse peptiidi LL-37 abil: ülevaade toimemehhanismist[J]. Biophysical Journal, 2006, 90(4):1275-1287.DOI:10.1529/biophysj.105.067595.

[2] Neshani A, Zare H, Eidgahi MRA jt. LL-37: Antimikroobse profiili ülevaade tundlike ja antibiootikumiresistentsete inimese bakteriaalsete patogeenide vastu[J]. Gene Reports, 2019,17:100519.DOI:10.1016/j.genrep.2019.100519.

[3] Li L, Peng Y, Yuan Q jt. Cathelicidin LL37 soodustab osteogeenset diferentseerumist in vitro ja luu regeneratsiooni in vivo [J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2021,9.DOI:10.3389/fbioe.2021.638494.

[4] Kang J, Dietz MJ, Li B. Antimikroobne peptiid LL-37 on Staphylococcus aureuse biokilede vastu bakteritsiidne [J]. Plos One, 2019, 14(6).DOI:10.1371/journal.pone.0216676.

[5] Sanchez-Pena FJ, Romero-Tlalolini MDLA, Torres-Aguilar H jt. LL-37 käivitab antimikroobse toime inimese trombotsüütides[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023,24(3).DOI:10.3390/ijms24032816.

[6] Lin X, Wang R, Mai S. Edusammud manustamissüsteemides LL37[J] terapeutiliseks rakendamiseks. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2020, 60.DOI:10.1016/j.jddst.2020.102016.

KÕIK SELLEL VEEBISAIDIL ESITATUD ARTIKLID JA TOOTETEAVE ON AINULT TEABE LEVITAMISE JA HARIDUSE EESMÄRGID.  

Sellel veebisaidil pakutavad tooted on mõeldud eranditult in vitro uuringuteks. In vitro uuringud (ladina keeles *klaasis*, mis tähendab klaasnõudes) tehakse väljaspool inimkeha. Need tooted ei ole farmaatsiatooted, neid ei ole heaks kiitnud USA Toidu- ja Ravimiamet (FDA) ning neid ei tohi kasutada mis tahes haigusseisundi, haiguse või vaevuse ennetamiseks, raviks ega ravimiseks. Seadusega on rangelt keelatud viia neid tooteid inim- või loomakehasse mis tahes kujul.