|
1 ערכות (10 בקבוקונים)
| כַּמוּת: | |
|---|---|
▎ מבנה LL-37
מקור: PubChem |
רצף: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES נוסחה מולקולרית: C 205H 340N 60O53 משקל מולקולרי: 4493 גרם/מול מספר CAS: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 מילים נרדפות: Cathelicidin；ropocamptide |
▎ LL-37 מחקר
מהו הרקע המחקרי של LL-37?
LL-37 התגלה לראשונה כקבוצה של חומרים פפטידים קטנים קטיוניים בגלמים של תולעת המשי Samia cynthia ricini על ידי המדען השבדי Boman HG בשנת 1980. LL-37 הוא הפפטיד C-טרמינלי (CAMP, hCAP18) של האדם cathelicidin אנטיבקטריאלי, אשר יכול להגביר את התפקוד המיקרוביולוגי של הפפטיד, אשר יכול להגביר את התפקוד המיקרוביולוגי. בכימוטקסיס, קידום סגירת פצע ואנגיוגנזה (Chen X, 2018). פפטידים אנטיבקטריאליים נמצאים באופן נרחב בבעלי חיים, בצמחים ובכמות קטנה של מיקרואורגניזמים, והם חלק חשוב מהחסינות המולדת של בעלי חוליות. כחלבון מפריש, LL-37 קיים באופן נרחב במספר איברים ורקמות בגוף האדם. תאים שונים, כולל תאי אפיתל, קרטינוציטים, תאי מאסט, נויטרופילים, מקרופאגים ומונוציטים, יכולים להפריש אותו. רוב סוג זה של אנטיביוטיקה מכיל 37 - 39 'שאריות חומצות אמינו' ויש לו 0 ציסטאין. בשל הבסיסיות החזקה במיקום ה-N-טרמינלי של הפפטיד האנטיבקטריאלי, הוא יכול ליצור 'מבנה סליל אמפיפילי' יציב. לפפטיד האנטיבקטריאלי LL-37 יש גם 'מבנה α-סלילי אמפיפיל'. בגלל תפקידו להרוג חיידקים פתוגניים, הוא נקרא פפטיד אנטיבקטריאלי. ה- '37' בשם LL-37 עשוי להיות קשור למספר שיירי חומצות האמינו שלו. במקביל, זה ידוע גם כקתליצידין ו-ropocamptide.
מהו מנגנון הפעולה של LL-37 נגד חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה?
שיבוש קרום התא החיידקי:
LL-37 יכול להחדיר לתוך קרום התא החיידקי, במיוחד בעל השפעה הרסנית על קרום התא המכיל פוספטידילגליצרול (DPPG). זה ישבש את המבנה של קרום התא החיידקי, ובכך יפעיל אפקט חיידקי [1] . לדוגמה, מחקרים מצאו ש-LL-37 יכול להחדיר לממברנות התא של חיידקים גראם-חיוביים וגם של חיידקים גראם-שליליים, מה שמוביל לעלייה בחדירות קרום התא, לדליפה של תוכן התא, ובסופו של דבר למוות של חיידקים.
פעילות אנטיבקטריאלית רחבת טווח:
ל-LL-37 פעילות אנטיבקטריאלית נגד מגוון חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. זה יכול לפעול נגד חיידקים גראם חיוביים (כגון Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus וכו'), חיידקים גראם שליליים (כגון Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella וכו'), ופתוגנים חיידקיים אחרים (כגון Mycoabacterium 2 וכו') . פעילות אנטיבקטריאלית רחבה זו גורמת ל-LL-37 להיות בעל ערך יישום פוטנציאלי במאבק בסוגים שונים של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה.
הרס הביופילם שנוצר:
ביופילם חיידקי הוא אחת הסיבות החשובות לעמידות לתרופות של חיידקים פתוגניים. הפפטיד האנטיבקטריאלי LL-37 יכול להרוס את הביופילם שנוצר, ובכך להפחית את העמידות לתרופות של חיידקים. לדוגמה, בזיהום מפרק תותב (PJI) לאחר החלפת מפרק מלאכותי, העמידות לתרופות של חיידקים פתוגניים הנגרמים על ידי הביופילם החיידקי מקשה על הטיפול. עם זאת, LL-37 יכול למלא תפקיד אנטיבקטריאלי ובקטריוסטטי יעיל על ידי עיכוב היווצרות הביופילם והרס הביופילם שנוצר.
שיפור הפעילות האנטיבקטריאלית של אנטיביוטיקה:
מחקרים הראו של-LL-37 יש השפעה סינרגטית עם אנטיביוטיקה מסויימת. לדוגמה, בשימוש בשילוב עם חומצה קלבולנית אמוקסיצילין (AMC), LL-37 יכול לשפר מאוד את הפעילות האנטיבקטריאלית של AMC.
מקור:PubMed [6]
מהן היישומים עבור LL-37?
קידום התחדשות העצם:
כמה מחקרים הראו שלפפטיד אנטיבקטריאלי LL-37 יש השפעה חיובית על התחדשות העצם. כמה מחקרים הראו שתאי גזע מזנכימליים (hADSCs) שמקורם בשומן אנושיים תורבו עם ריכוזים שונים של LL-37, ונמצא שלריכוז LL-37 הייתה השפעה על היכולת האוסטאוגנית של hADSCs, והגיעה לשיא של 4μg/ml. בנוסף, הפיגום המשולב PSeD/hADSCs/LL-37 הראה תכונות אוסטאוגניות עדיפות יותר מאשר פיגומי PSeD/hADSCs, PSeD וקבוצת הביקורת במודל הפגמים הקולוריאליים של חולדה, מה שמצביע על פוטנציאל גבוה בהתחדשות עצם קלינית.
השפעה אנטיבקטריאלית:
עיכוב של מספר חיידקים פתוגניים:
חלק מהמחקרים השתמשו בשיטת הדילול המיקרו-כפול כדי לקבוע את הריכוז המעכב המינימלי (MIC) של הפפטיד האנטיבקטריאלי LL-37 נגד Escherichia coli, Salmonella ו-Staphylococcus aureus. התוצאות הראו של-LL-37 היו דרגות שונות של השפעות מעכבות על שלושת החיידקים הפתוגניים הללו, כאשר הריכוזים המעכבים המינימליים היו 3.12, 1.56 ו-0.78 מיקרוגרם/מ'ל, בהתאמה. בדיקת היציבות התרמית הראתה שלפפטיד האנטיבקטריאלי הרקומביננטי עדיין יש פעילות טובה בטמפרטורות גבוהות. תוצאות בדיקת יציבות חומצה-בסיס הראו של-LL-37 הייתה פעילות מסוימת בטווח pH של 2.0 עד 12.0, כאשר הפעילות הטובה ביותר ב-pH של 5.0 עד 6.0, ו-20°C הם התנאי הטוב ביותר לאחסון לטווח ארוך [3].
השפעה על חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה:
כמה אנשים חקרו את היעילות האנטיבקטריאלית של הפפטיד האנטיבקטריאלי LL-37 וננו-חלקיקי כסף (AgNPs) נגד Staphylococcus aureus (S. aureus), מיקרואורגניזם נפוץ בזיהומים הקשורים לביופילם. התוצאות הראו כי LL-37 היה הגורם האנטיבקטריאלי היעיל ביותר, עם הפחתה בספירת המושבות של יותר מ-4 לוגריתמים. לעומת זאת, ההשפעות של ננו-חלקיקי כסף ואנטיביוטיקה קונבנציונלית היו גרועות יותר, עם הפחתה בספירת המושבות של פחות מלוגריתם אחד. הטיפול המשולב האנטיבקטריאלי עם ריפמפיצין הגביר באופן משמעותי את ההפחתה הלוגריתמית של AgNPs וג'נטמיצין, אך הוא עדיין היה נמוך משמעותית מזה של LL-37 בשימוש לבד [4].
יישום בזיהום ריאתי:
מחקרים הראו כי Pseudomonas aeruginosa (PA) הפכה לאתגר דחוף עבור זיהום ריאתי ופגיעה בריאות. הפפטיד LL37 הוא סוכן אנטיבקטריאלי יעיל נגד זני PA, אך היישום שלו מוגבל בגלל הפינוי המהיר שלו in vivo, בעיות ביולוגיות וזמינות ביולוגית נמוכה. לכן פותחה מערכת אספקת ננו-תרופות מבוססת אלבומין רגיש להפחתה כדי לשפר את הביצועים של LL37 נגד PA in vivo על ידי יצירת קשרים דיסולפידים בין מולקולריים. LL37 קטיוני יכול להיות מובלע ביעילות באמצעות אינטראקציה אלקטרוסטטית כדי להפעיל אפקט אנטיבקטריאלי משופר. הפפטיד LL37 הראה שחרור ממושך של יותר מ-48 שעות מננו-חלקיקי הפפטיד LL37 (LL37 PNP), וצוינה השפעה אנטיבקטריאלית מורחבת עם העלייה בזמן הדגירה. במודל עכבר של זיהום ריאתי חריף PA, LL37 PNP הפחית באופן משמעותי את הביטוי של TNF-α ו-IL-1β והקל על פגיעה בריאותית. זה מצביע על כך ש-LL37 PNP יכול לשפר בצורה יעילה יותר זיהום ריאתי PA ואת התגובה הדלקתית שלאחר מכן מאשר הפפטיד החופשי LL37 [3].
הפעלת התפקוד האנטיבקטריאלי של טסיות הדם:
מחקרים הצביעו על כך שהפפטיד האנטיבקטריאלי LL-37 יכול להפעיל את התפקוד האנטיבקטריאלי של טסיות דם אנושיות. לאחר טיפול בטסיות טסיות עם LL-37, ביטוי פני השטח של קולטנים לזיהוי מיקרואורגניזמים (קולטנים דמויי Toll-like (TLRs) 2 ו-4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P ו-αIIbβ3, הקשורים לאנטיגנים של לימפוציטים (Tolle-likes), הקשורים לאנטיגנים לימפוציטים (Tellow-CD), CD86, ו-HLA-ABC) מוגבר, ומופרשות מולקולות אנטיבקטריאליות: חלבון חיידקי/הגדלת חדירות (BPI), אזורוצידין, פפטיד נויטרופילים אנושי (HNP)-1 ומיאלופרוקסידאז. הם גם מתרגמים אזורוצידין ומשפרים את הקישור ל-Escherichia coli, Staphylococcus aureus ו-Candida albicans. בנוסף, הסופרנטנט של טסיות טסיות שטופלו ב-LL-37 יכול לעכב את הצמיחה של Escherichia coli, או טסיות דם יכולות להשתמש ב-LL-37 שלהם כדי לעכב את הצמיחה של חיידקים [5].
יישום במערכות מתן תרופות
מחקרים הזכירו כי פפטידים אנטיבקטריאליים (AMPs) הם סוג חדש של ביומולקולות בעלות תכונות אנטיבקטריאליות רחבות טווח ומשכו תשומת לב עקב העלייה המהירה בעמידות לאנטיביוטיקה [6] . LL37 הוא הפפטיד האנטיבקטריאלי היחיד שמקורו בקתליצידין שנמצא בבני אדם. בעזרת מחקר מעמיק, LL37 הראה פונקציות ביולוגיות שונות, כולל ויסות התגובה הדלקתית, כימוטקסיס של תאי מערכת החיסון, קידום ריפוי פצעים ואוסטאוגנזה, אשר עודדו מגוון יישומים קליניים. עם זאת, התרגום הקליני של LL37 מוגבל על ידי רגישותו לפירוק פרוטאז, רעילות פוטנציאלית, זמינות ביולוגית ירודה וכו'. מערכות אספקה שונות, כולל ננו-חלקיקי מתכת, חומרים פולימרים ומערכות מבוססות שומנים, הוכנסו כדי להשיג יישומים טיפוליים.
לסיכום, כפפטיד ביו-אקטיבי רב תכליתי, LL-37 הראה פוטנציאל רב ביישומים קליניים. במונחים של קידום התחדשות העצם, באמצעות השפעות סינרגטיות של מנגנונים מרובים כמו קידום התמיינות ופעילות אוסטאובלסטים, השפעות אנטיבקטריאליות, אימונומודולציה וקידום אנגיוגנזה, היא הביאה תקווה חדשה לתיקון פציעת עצם. כאשר מתמודדים עם חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, על ידי הרס ישיר של קרום התא, עיכוב יצירת ביופילמים וסינרגיה עם אנטיביוטיקה, הוא צפוי להפוך לנשק רב עוצמה לפתרון בעיית החיידקים העמידים לתרופות. במערכות אספקת תרופות, על ידי תכנון ואופטימיזציה של תבניות פפטידים אנטיבקטריאליות, בניית מספר מערכות אספקת תרופות וחקירת היישום המשולב של תרופות, ניתן לשפר עוד יותר את השפעת הטיפול הקלינית שלה. בקיצור, ל-LL-37 יש פוטנציאל בהיבטים מרובים של יישומים קליניים, כולל קידום התחדשות העצם, השפעות אנטיבקטריאליות, הפעלת התפקוד האנטיבקטריאלי של טסיות הדם, ויישומים במערכות אספקת תרופות.
אודות המחבר
החומרים הנ'ל נחקרים, נערכים ומקובצים על ידי Cocer Peptides.
מחבר כתב עת מדעי
פרנסיסקו J. Sanchez-Pena הוא חוקר באוניברסידד אוטונומה בניטו חוארז דה אוחאקה (אוניברסיטת בניטו חוארז האוטונומית של אוחאקה). אוניברסיטה זו, שהוקמה בשנת 1827, היא מוסד ציבורי משמעותי באואחקה, מקסיקו, המציעה מגוון רחב של תוכניות אקדמיות בתחומים כמו מדעי הטבע, הנדסה, מדעי הרוח ומדעי החברה.
המחקר של פרנסיסקו ג' סנצ'ז-פנה מתמקד בביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, מיקרוביולוגיה וכימיה. דיסציפלינות אלה כרוכות בחקר תהליכים כימיים בתוך אורגניזמים, מבנים ותפקודים מולקולריים, מאפיינים מיקרוביאליים והאינטראקציות שלהם עם הסביבה, כמו גם הרכב, תכונות וכללי הטרנספורמציה של חומרים כימיים. למחקר בתחומים אלו יש יישומים משמעותיים ברפואה, חקלאות, מדעי הסביבה ועוד. פרנסיסקו J. Sanchez-Pena רשום בהפניה לציטוט [5].
