|
1 sarja (10 injektiopulloa)
| Määrä: | |
|---|---|
▎ LL-37 Rakenne
Lähde: PubChem |
Järjestys: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Molekyylikaava: C 205H 340N 60O53 Molekyylipaino: 4493 g/mol CAS-numero: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Synonyymit: katelisidiini；ropokamptidi |
▎ LL-37 Tutkimus
Mikä on LL-37:n tutkimustausta?
Ruotsalainen tiedemies Boman HG löysi LL-37:n kationisten pienten peptidiaineiden luokkana silkkiäistoukkien Samia cynthia ricinin pupuista vuonna 1980. LL-37 on ihmisen katelisidiinin fysikaalisen antibakteerisen peptidin C-terminaalinen peptidi (CAMP, hCAP18), joka voi lisätä mikrobien funktionaalista peptidin vastustuskykyä. kemotaksis, edistää haavan sulkeutumista ja angiogeneesiä (Chen X, 2018). Antibakteerisia peptidejä on laajalti eläimissä, kasveissa ja pienessä määrässä mikro-organismeja, ja ne ovat tärkeä osa selkärankaisten luontaista immuniteettia. Erittävänä proteiinina LL-37 on laajalti läsnä useissa ihmiskehon elimissä ja kudoksissa. Eri solut, mukaan lukien epiteelisolut, keratinosyytit, syöttösolut, neutrofiilit, makrofagit ja monosyytit, voivat erittää sitä. Suurin osa tämän tyyppisistä antibiooteista sisältää 37-39 'aminohappojäännöstä' ja siinä on 0 kysteiiniä. Antibakteerisen peptidin N-terminaalisen aseman vahvan emäksisyyden ansiosta se voi muodostaa vakaan 'amfifiilisen kierteisen rakenteen'. Antibakteerisella peptidillä LL-37 on myös 'amfifiilinen α-kierteinen rakenne'. Patogeenisten bakteerien tappamisen vuoksi sitä kutsutaan antibakteeriseksi peptidiksi. '37' nimessä LL-37 saattaa liittyä sen aminohappotähteiden lukumäärään. Samaan aikaan se tunnetaan myös nimellä katelisidiini ja ropokamptidi.
Mikä on LL-37:n vaikutusmekanismi antibioottiresistenttejä bakteereja vastaan?
Bakteerisolukalvon rikkoutuminen:
LL-37 voi insertoitua bakteerisolukalvoon, sillä sillä on erityisesti tuhoisa vaikutus fosfatidyyliglyserolia (DPPG) sisältävään solukalvoon. Se häiritsee bakteerisolukalvon rakennetta ja aiheuttaa siten bakteereja tappavan vaikutuksen [1] . Esimerkiksi tutkimukset ovat havainneet, että LL-37 voi siirtyä sekä grampositiivisten että gramnegatiivisten bakteerien solukalvoihin, mikä johtaa solukalvon läpäisevyyden lisääntymiseen, solusisällön vuotamiseen ja lopulta bakteerien kuolemaan.
Laajakirjoinen antibakteerinen vaikutus:
LL-37:llä on antibakteerinen vaikutus useita antibiooteille vastustuskykyisiä bakteereja vastaan. Se voi vaikuttaa grampositiivisiin bakteereihin (kuten Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus jne.), gramnegatiivisiin bakteereihin (kuten Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella jne.) ja muihin bakteeripatogeeneihin (kuten Mycoplasma, Ureaplasma, jne. ) . Tämä laajakirjoinen antibakteerinen aktiivisuus tekee LL-37:stä potentiaalisen käyttöarvon erityyppisten antibioottiresistenttien bakteerien torjunnassa.
Muodostuneen biofilmin tuhoaminen:
Bakteerien biofilmi on yksi tärkeimmistä syistä patogeenisten bakteerien lääkeresistenssiin. Antibakteerinen peptidi LL-37 voi tuhota muodostuneen biokalvon ja vähentää siten bakteerien lääkeresistenssiä. Esimerkiksi tekonivelleikkauksen jälkeisessä nivelproteesitulehduksessa (PJI) bakteeribiofilmin aiheuttama patogeenisten bakteerien lääkeresistenssi vaikeuttaa hoitoa. LL-37:llä voi kuitenkin olla tehokas antibakteerinen ja bakteriostaattinen rooli estämällä biofilmin muodostumista ja tuhoamalla muodostuneen biofilmin.
Antibioottien antibakteerisen vaikutuksen lisääminen:
Tutkimukset ovat osoittaneet, että LL-37:llä on synergistinen vaikutus tiettyjen antibioottien kanssa. Esimerkiksi, kun sitä käytetään yhdessä amoksisilliiniklavulaanihapon (AMC) kanssa, LL-37 voi vahvistaa voimakkaasti AMC:n antibakteerista aktiivisuutta.
Lähde: PubMed [6]
Mitkä ovat LL-37:n sovellukset?
Edistää luun uudistumista:
Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että antibakteerisella peptidillä LL-37 on positiivinen vaikutus luun uusiutumiseen. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmisen rasvaperäisiä mesenkymaalisia kantasoluja (hADSC) viljeltiin erilaisilla LL-37-pitoisuuksilla, ja todettiin, että LL-37:n pitoisuus vaikutti hADSC:iden osteogeeniseen kykyyn saavuttaen huippunsa 4 μg/ml. Lisäksi PSeD/hADSCs/LL-37-yhdistelmätelineet osoittivat parempia osteogeenisia ominaisuuksia kuin PSeD/hADSC:t, PSeD ja kontrolliryhmän telineet rotan kalvariaalisen defektin mallissa, mikä viittaa suureen potentiaaliin kliinisen luun regeneraatiossa.
Antibakteerinen vaikutus:
Useiden patogeenisten bakteerien esto:
Joissakin tutkimuksissa käytettiin mikrokaksoislaimennusmenetelmää antibakteerisen LL-37-peptidin pienimmän estävän pitoisuuden (MIC) määrittämiseen Escherichia colia, Salmonellaa ja Staphylococcus aureusta vastaan. Tulokset osoittivat, että LL-37:llä oli eriasteinen estovaikutus näihin kolmeen patogeeniseen bakteeriin, ja pienin estopitoisuus oli 3,12, 1,56 ja 0,78 μg/ml, vastaavasti. Lämpöstabiilisuustesti osoitti, että yhdistelmä-DNA-tekniikalla toimivalla antibakteerisella peptidillä oli edelleen hyvä aktiivisuus korkeissa lämpötiloissa. Happo-emässtabiilisuustestitulokset osoittivat, että LL-37:llä oli tietty aktiivisuus pH-alueella 2,0-12,0, paras aktiivisuus pH-alueella 5,0-6,0 ja -20 °C oli paras olosuhde pitkäaikaiseen varastointiin [3].
Vaikutus antibiooteille vastustuskykyisiin bakteereihin:
Jotkut ihmiset tutkivat antibakteerisen peptidin LL-37 ja hopeananohiukkasten (AgNP:t) antibakteerista tehoa Staphylococcus aureusta (S. aureus) vastaan, joka on mikro-organismi, jota esiintyy yleisesti biofilmeihin liittyvissä infektioissa. Tulokset osoittivat, että LL-37 oli tehokkain antibakteerinen aine, jonka pesäkemäärä väheni yli 4 logaritmia. Sitä vastoin hopean nanopartikkelien ja tavanomaisten antibioottien vaikutukset olivat heikommat, ja pesäkkeiden määrä väheni alle 1 logaritmin. Antibakteerinen yhdistelmähoito rifampisiinilla lisäsi merkittävästi AgNP:iden ja gentamysiinin logaritmista vähenemistä, mutta se oli silti merkittävästi pienempi kuin yksinään käytetty LL-37 [4].
Käyttö keuhkoinfektioissa:
Tutkimukset ovat osoittaneet, että Pseudomonas aeruginosasta (PA) on tullut kiireellinen haaste keuhkoinfektioille ja keuhkovaurioille. LL37-peptidi on tehokas antibakteerinen aine PA-kantoja vastaan, mutta sen käyttö on rajoitettua sen nopean puhdistuman in vivo, bioturvallisuusongelmien ja alhaisen biologisen hyötyosuuden vuoksi. Siksi on kehitetty pelkistävälle herkkä albumiinipohjainen nanolääkkeiden antojärjestelmä parantamaan LL37:n suorituskykyä PA:ta vastaan in vivo muodostamalla molekyylien välisiä disulfidisidoksia. Kationinen LL37 voidaan tehokkaasti kapseloida sähköstaattisen vuorovaikutuksen avulla parantaakseen antibakteerista vaikutusta. LL37-peptidi osoitti yli 48 tunnin jatkuvan vapautumisen LL37-peptidin nanopartikkeleista (LL37 PNP), ja pidennetty antibakteerinen vaikutus havaittiin inkubointiajan pidentyessä. Akuutin PA-keuhkoinfektion hiirimallissa LL37 PNP vähensi merkittävästi TNF-a:n ja IL-1p:n ilmentymistä ja lievitti keuhkovaurioita. Se osoittaa, että LL37 PNP voi tehokkaammin parantaa PA-keuhkoinfektiota ja sitä seuraavaa tulehdusvastetta kuin vapaa LL37-peptidi [3].
Aktivoi verihiutaleiden antibakteerinen toiminta:
Tutkimukset ovat osoittaneet, että antibakteerinen peptidi LL-37 voi aktivoida ihmisen verihiutaleiden antibakteerisen toiminnan. Kun verihiutaleita on käsitelty LL-37:llä, mikro-organismien (Toll-like reseptorit (TLR) 2 ja -4, CD32, CD206, Dektiini-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P ja αIIbβ3 integriini) ja CD6:n CD0-antigeenien (esillä oleviin CD0-antigeeneihin) ja CD8:aan liittyvien imusolmukkeiden (CD8) tunnistamiseen tarkoitettujen reseptorien pintaekspressio ja HLA-ABC) lisääntyy ja antibakteerisia molekyylejä erittyy: bakteereja tappavaa/läpäisevyyttä lisäävää proteiinia (BPI), atsurosidiinia, ihmisen neutrofiilipeptidiä (HNP)-1 ja myeloperoksidaasi. Ne myös kääntävät atsurosidiinia ja lisäävät sitoutumista Escherichia coliin, Staphylococcus aureukseen ja Candida albicansiin. Lisäksi LL-37:llä käsiteltyjen verihiutaleiden supernatantti voi estää Escherichia colin kasvua tai verihiutaleet voivat käyttää LL-37:ään mikrobikasvun estämiseen [5].
Sovellus lääkkeiden annostelujärjestelmissä
Tutkimukset ovat maininneet, että antibakteeriset peptidit (AMP:t) ovat uusi biomolekyyliluokka, jolla on laajakirjoisia antibakteerisia ominaisuuksia, ja ne ovat herättäneet huomiota antibioottiresistenssin nopean lisääntymisen vuoksi [6] . LL37 on ainoa katelisidiiniperäinen antibakteerinen peptidi, joka löytyy ihmisistä. Syvällisen tutkimuksen avulla LL37 on osoittanut erilaisia biologisia toimintoja, mukaan lukien tulehdusvasteen säätely, immuunisolujen kemotaksis, haavan paranemisen edistäminen ja osteogeneesi, jotka ovat rohkaisseet monenlaisiin kliinisiin sovelluksiin. LL37:n kliinistä translaatiota rajoittaa kuitenkin sen herkkyys proteaasien hajoamiselle, mahdollinen toksisuus, huono biologinen hyötyosuus jne. Erilaisia antojärjestelmiä, mukaan lukien metallinanohiukkaset, polymeerimateriaalit ja lipidipohjaiset järjestelmät, on otettu käyttöön terapeuttisten sovellusten saavuttamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että monifunktionaalisena bioaktiivisena peptidinä LL-37 on osoittanut suurta potentiaalia kliinisissä sovelluksissa. Luun uudistumisen edistämisen kannalta se on tuonut uutta toivoa luuvaurion korjaamiseen useiden mekanismien, kuten osteoblastien erilaistumisen ja aktiivisuuden edistämisen, antibakteeristen vaikutusten, immunomodulaation ja angiogeneesin edistämisen, synergististen vaikutusten kautta. Kun käsitellään antibiooteille vastustuskykyisiä bakteereja, tuhoamalla suoraan solukalvon, estämällä biofilmien muodostumista ja synergisoimalla antibioottien kanssa, siitä odotetaan muodostuvan tehokas ase lääkeresistenttien bakteerien ongelman ratkaisemiseksi. Lääkeannostelujärjestelmissä sen kliinistä hoitovaikutusta voidaan parantaa entisestään suunnittelemalla ja optimoimalla antibakteerisia peptiditemplaatteja, rakentamalla useita lääkeannostelujärjestelmiä ja tutkimalla lääkkeiden yhteiskäyttöä. Lyhyesti sanottuna LL-37:llä on potentiaalia monissa kliinisissä sovelluksissa, mukaan lukien luun regeneraation edistäminen, antibakteeriset vaikutukset, verihiutaleiden antibakteerisen toiminnan aktivoiminen ja sovellukset lääkkeenantojärjestelmissä.
Tietoja kirjoittajasta
Kaikki edellä mainitut materiaalit ovat Cocer Peptidesin tutkimia, toimittamia ja kokoamia.
Tieteellisen lehden kirjoittaja
Francisco J. Sanchez-Pena on tutkija Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxacassa (Oaxacan autonominen Benito Juarezin yliopisto). Tämä vuonna 1827 perustettu yliopisto on merkittävä julkinen laitos Oaxacassa, Meksikossa, ja se tarjoaa laajan valikoiman akateemisia ohjelmia sellaisilla aloilla kuin luonnontieteet, tekniikat, humanistiset tieteet ja yhteiskuntatieteet.
Francisco J. Sanchez-Penan tutkimus keskittyy biokemiaan ja molekyylibiologiaan, mikrobiologiaan ja kemiaan. Nämä tieteenalat käsittävät organismien kemiallisten prosessien, molekyylirakenteiden ja toimintojen, mikrobien ominaisuuksien ja niiden vuorovaikutuksen ympäristön kanssa sekä kemiallisten aineiden koostumuksen, ominaisuuksien ja muuntumissääntöjen tutkimisen. Näiden alueiden tutkimuksella on merkittäviä sovelluksia lääketieteessä, maataloudessa, ympäristötieteissä ja muissa kysymyksissä. Francisco J. Sanchez-Pena on lueteltu lainausviitteessä [5].
