Di Cocer Peptidi 
1 mese fa
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Informazioni di base su KPV
Il KPV è un tripeptide con importanti proprietà antinfiammatorie, che gli consentono di svolgere un ruolo in molti campi.
Figura 1 Gli effetti terapeutici delle HA-KPV-NP contro la CU La somministrazione orale di HA-KPV-NP incorporati nell'idrogel (chitosano/alginato) conferisce effetti terapeutici combinati contro la CU accelerando la guarigione della mucosa e alleviando l'infiammazione.
Meccanismo antinfiammatorio del KPV
1. Regolazione delle vie di segnalazione cellulare
Via di segnalazione NF-κB: NF-κB è un fattore di trascrizione chiave che gioca un ruolo centrale nelle risposte infiammatorie. Quando le cellule sono esposte a stimoli infiammatori, NF-κB trasloca dal citoplasma al nucleo, avviando la trascrizione dei geni delle citochine proinfiammatorie. KPV può inibire l'attivazione di NF-κB. Nelle cellule epiteliali intestinali umane e nelle cellule T umane, le cellule sono state stimolate con citochine proinfiammatorie e contemporaneamente è stato aggiunto KPV. Utilizzando metodi come i test del gene reporter della luciferasi NF-κB, l'immunoblotting delle proteine, la reazione a catena della polimerasi con trascrizione inversa in tempo reale e il test di immunoassorbimento enzimatico (ELISA), si è scoperto che KPV a concentrazioni nanomolari può inibire l'attivazione di NF-κB, riducendo così la secrezione di citochine proinfiammatorie. Questo meccanismo è cruciale nella regolazione dell’infiammazione intestinale, poiché l’eccessiva attivazione di NF-κB nelle cellule epiteliali intestinali e nelle cellule immunitarie è una caratteristica chiave della malattia infiammatoria intestinale (IBD) e di altre condizioni infiammatorie intestinali.
Via di segnalazione della MAP chinasi: la via di segnalazione della proteina chinasi attivata dal mitogeno (MAPK) è un'altra importante via regolatoria nelle risposte infiammatorie, tra cui la chinasi extracellulare regolata dal segnale (ERK), la chinasi N-terminale c-Jun (JNK) e la MAPK p38. Queste chinasi vengono attivate quando le cellule sono esposte a stimoli infiammatori, portando alla fosforilazione dei fattori di trascrizione a valle e promuovendo l'espressione dei geni correlati all'infiammazione. KPV può anche inibire la via di segnalazione infiammatoria della MAP chinasi. Quando le cellule sono esposte a stimoli infiammatori, KPV può bloccare l’attivazione delle MAPK, riducendo la fosforilazione dei fattori di trascrizione a valle, diminuendo così la produzione di citochine proinfiammatorie. In uno stato infiammatorio, l'attivazione di p38 MAPK porta ad un aumento dell'espressione di citochine proinfiammatorie come TNF-α e IL-6, mentre KPV può inibire l'attività di p38 MAPK, riducendo la secrezione di queste citochine e alleviando così la risposta infiammatoria.
2. Effetti mediati dai trasportatori cellulari
Trasportatore PepT1: PepT1 è un trasportatore di/tripeptide tipicamente espresso nell'intestino tenue ma indotto nel colon durante l'IBD. Gli effetti antinfiammatori del KPV sono parzialmente mediati da PepT1. Negli esperimenti di assorbimento, il KPV freddo è stato utilizzato come inibitore competitivo per hPepT1 come substrato radioattivo marcato, oppure [⊃3;H]KPV è stato utilizzato per determinare le caratteristiche cinetiche dell'assorbimento di KPV. KPV entra nelle cellule immunitarie e nelle cellule epiteliali intestinali tramite hPepT1. Ciò indica che PepT1, come trasportatore, facilita l’ingresso del KPV nelle cellule per esercitare i suoi effetti antinfiammatori. Quando la funzione PepT1 viene inibita, la quantità di KPV che entra nelle cellule diminuisce e i suoi effetti antinfiammatori sono corrispondentemente indeboliti. Nei modelli cellulari con knockdown dell'espressione di PepT1, anche quando somministrato alla stessa concentrazione, KPV mostra effetti inibitori significativamente ridotti sull'attivazione di NF-κB e ridotta secrezione di citochine proinfiammatorie rispetto alle cellule con normale espressione di PepT1, confermando ulteriormente il ruolo cruciale di mediazione di PepT1 nel meccanismo antinfiammatorio di KPV.
3. Regolazione delle citochine infiammatorie
Inibizione delle citochine proinfiammatorie: KPV può inibire significativamente la produzione e il rilascio di molteplici citochine proinfiammatorie. Il TNF-α è una citochina chiave nelle risposte infiammatorie, in grado di attivare le cellule immunitarie, indurre la produzione di altre citochine proinfiammatorie e causare danni ai tessuti. In vari modelli infiammatori, i livelli di espressione di TNF-α erano significativamente ridotti dopo il trattamento con KPV. Ad esempio, in un modello di colite murina indotta da solfato di sodio, il trattamento con KPV ha comportato una riduzione significativa dell’espressione dell’mRNA di TNF-α nel tessuto del colon, come rilevato mediante RT-PCR in tempo reale, e una diminuzione significativa del contenuto proteico di TNF-α nel siero, come rilevato mediante ELISA. Anche IL-1β, IL-6 e altre citochine proinfiammatorie sono state inibite dal KPV. IL-1β può innescare una reazione infiammatoria a cascata, promuovendo il rilascio di altri mediatori infiammatori. Il KPV può ridurre la sua espressione e secrezione nei tessuti infiammatori, alleviando così l’intensità della risposta infiammatoria.
Promozione delle citochine antinfiammatorie: oltre a inibire le citochine proinfiammatorie, il KPV può anche promuovere l'espressione di citochine antinfiammatorie. L'interleuchina-10 (IL-10) è un'importante citochina antinfiammatoria che può inibire l'attivazione delle cellule immunitarie e ridurre la produzione di citochine proinfiammatorie.
4. Regolazione delle cellule immunitarie
Regolazione della funzione delle cellule T: le cellule T svolgono un ruolo cruciale nelle risposte immunitarie e nella regolazione dell'infiammazione. In condizioni infiammatorie, le cellule T si attivano e secernono citochine proinfiammatorie. Gli studi hanno dimostrato che KPV può regolare la funzione delle cellule T. Negli esperimenti con la linea di cellule T umane Jurkat, quando le cellule Jurkat sono state stimolate con citochine proinfiammatorie, l'aggiunta di KPV ha inibito l'attivazione delle cellule T e ridotto la secrezione di citochine proinfiammatorie come IFN-γ. Ciò può essere ottenuto inibendo le vie di segnalazione NF-κB e MAPK all’interno delle cellule T. Inoltre, in alcuni modelli animali, come il modello di infiammazione del colon CD45RB(hi), il trattamento KPV può regolare l’infiltrazione e la funzione delle cellule T nell’intestino, ridurre i sottoinsiemi di cellule T correlate all’infiammazione come le cellule Th1 e Th17 e aumentare la percentuale di cellule T regolatorie, alleviando così l’infiammazione intestinale.
Modulazione della funzione dei macrofagi: i macrofagi sono cellule immunitarie importanti nella risposta infiammatoria e possono essere classificati in macrofagi M1 attivati classicamente e macrofagi M2 attivati in alternativa in base al loro stato di attivazione. I macrofagi M1 secernono grandi quantità di citochine proinfiammatorie, mentre i macrofagi M2 possiedono funzioni antinfiammatorie e di riparazione dei tessuti. KPV può regolare la polarizzazione dei macrofagi. Esperimenti in vitro hanno dimostrato che quando i macrofagi venivano stimolati con lipopolisaccaride (LPS) a polarizzarsi verso il tipo M1, la co-somministrazione di KPV inibiva la polarizzazione dei macrofagi verso il tipo M1, riduceva l'espressione dei marcatori dei macrofagi M1, promuovendo al contempo la loro polarizzazione verso il tipo M2, aumentando l'espressione dei marcatori dei macrofagi M2 (come l'arginasi-1 Arg-1). Nei modelli infiammatori in vivo, come la colite indotta da DSS nei topi, il trattamento con KPV ha portato alla polarizzazione di più macrofagi nel tessuto del colon verso il tipo M2, alleviando così le risposte infiammatorie e promuovendo la riparazione dei tessuti.
5. Effetti protettivi sulle cellule epiteliali intestinali
Miglioramento della funzione di barriera epiteliale: la barriera fisica formata dalle cellule epiteliali intestinali funge da prima linea di difesa contro l'invasione di agenti patogeni e sostanze nocive. Negli stati infiammatori, la compromissione della funzione della barriera epiteliale intestinale porta alla traslocazione batterica e alla fuoriuscita di endotossine, esacerbando ulteriormente le risposte infiammatorie. KPV può migliorare la funzione barriera delle cellule epiteliali intestinali. Esperimenti cellulari in vitro, in cui le linee cellulari epiteliali intestinali sono state trattate con citochine proinfiammatorie per simulare un ambiente infiammatorio, hanno prodotto una ridotta espressione delle proteine di giunzione stretta (come ZO-1 e occludina) e una compromissione della funzione di barriera. Tuttavia, l’aggiunta di KPV mantiene l’espressione delle proteine a giunzione stretta, migliora le connessioni intercellulari e ripristina la funzione di barriera delle cellule epiteliali intestinali. Nei topi con colite indotta da DSS trattati con KPV, l’immunoistochimica e l’analisi Western blot hanno rivelato una maggiore espressione di proteine di giunzione stretta nel tessuto del colon e una ridotta permeabilità intestinale, indicando che KPV protegge la barriera epiteliale intestinale in vivo, riduce l’invasione di sostanze nocive e allevia le risposte infiammatorie.
Promozione della proliferazione e della riparazione delle cellule epiteliali: l’infiammazione può causare danni e morte delle cellule epiteliali intestinali, compromettendo la normale funzione intestinale. KPV ha la capacità di favorire la proliferazione e la riparazione delle cellule epiteliali intestinali. Esperimenti di colture cellulari in vitro hanno dimostrato che il trattamento delle cellule epiteliali intestinali danneggiate con KPV aumenta la proliferazione cellulare, come rilevato dal Cell Counting Kit (CCK-8). Inoltre, l'analisi di immunofluorescenza ha rivelato una maggiore espressione dell'antigene nucleare delle cellule proliferanti (PCNA), indicando che le cellule erano in uno stato proliferativo attivo. In un modello di ratto con colite ulcerosa indotta da TNBS, dopo il trattamento con idrogel KPV/SH-PGA, le osservazioni istologiche hanno rivelato che il danno alle cellule epiteliali del colon è stato riparato e le strutture della cripta sono gradualmente tornate alla normalità. Ciò potrebbe essere correlato alla promozione da parte del KPV della proliferazione e riparazione delle cellule epiteliali, che aiuta ad alleviare l’infiammazione e promuovere il recupero del tessuto intestinale.
Figura 2 KPV è terapeutico nella colite DSS.
6. Effetti antiossidanti
Regolazione dei marcatori legati allo stress ossidativo: l'infiammazione è spesso accompagnata da reazioni di stress ossidativo, con un aumento della produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e specie reattive dell'azoto (RNS), che portano a danni ossidativi a cellule e tessuti. KPV mostra effetti antiossidanti e può regolare i marcatori legati allo stress ossidativo. In alcuni modelli infiammatori, come il modello di granuloma di topo indotto da un batuffolo di cotone e il modello di sinovite del sacco aereo dorsale di ratto indotta da albume d'uovo, sono stati rilevati livelli elevati di malondialdeide (MDA) e ridotta attività della superossido dismutasi (SOD) nei tessuti infiammatori. Dopo il trattamento con KPV, i livelli di MDA sono diminuiti significativamente e l’attività SOD è aumentata. L'MDA è un prodotto della perossidazione lipidica e i suoi livelli ridotti indicano un ridotto danno della perossidazione lipidica alle cellule; La SOD è un importante enzima antiossidante e la sua maggiore attività significa una maggiore capacità di eliminare i radicali liberi. Il KPV può mitigare il danno ossidativo nei tessuti infiammatori regolando i livelli di stress ossidativo, esercitando così effetti antinfiammatori.
7. Altri potenziali meccanismi
Relazione con il recettore della melanocortina: KPV è un tripeptide derivato dall'α-MSH. Sebbene i suoi effetti antinfiammatori siano parzialmente indipendenti dalla segnalazione dell’MC1R, potrebbero essere associati all’MC1R in determinati contesti. Negli animali che esprimono MC1Re/e, il trattamento con KPV successivo alla colite indotta da DSS ha comunque esercitato effetti antinfiammatori significativi, salvando tutti gli animali nel gruppo di trattamento dalla morte durante la colite indotta da DSS, indicando che gli effetti antinfiammatori di KPV sono almeno parzialmente indipendenti dalla segnalazione di MC1R. Negli animali con espressione normale di MC1R, KPV può potenziare gli effetti antinfiammatori interagendo con MC1R o regolando le sue vie di segnalazione a valle.
Effetti antinfiammatori del KPV
1. Ruolo nei modelli di infiammazione intestinale
Modello di colite indotta da DSS: nel modello di colite murina indotta da DSS, KPV ha dimostrato effetti antinfiammatori significativi. In termini di variazioni di peso, i topi trattati con KPV hanno recuperato peso prima e in misura maggiore rispetto ai topi non trattati. Le osservazioni istologiche hanno rivelato una marcata riduzione dell’infiltrazione infiammatoria nel tessuto del colon dei topi trattati con KPV, ulteriormente confermata da una significativa diminuzione dell’attività della mieloperossidasi (MPO). L'MPO è un enzima presente nei neutrofili e i suoi livelli di attività riflettono l'entità dell'infiltrazione delle cellule infiammatorie nei tessuti. La riduzione dell’attività dell’MPO in seguito al trattamento con KPV indica una diminuzione dell’infiltrazione di neutrofili nel tessuto del colon e un’alleviamento delle risposte infiammatorie. Rilevando l’espressione dell’mRNA delle citochine proinfiammatorie nel tessuto del colon, come TNF-α e IL-1β, si è scoperto che il trattamento con KPV riduceva significativamente i livelli di espressione di queste citochine proinfiammatorie. KPV ha alleviato i sintomi della colite indotta da DSS sotto molteplici aspetti, tra cui la riduzione dell’infiltrazione di cellule infiammatorie, la riduzione dell’espressione dei fattori infiammatori e la promozione del recupero di peso.
Modello di infiammazione del colon CD45RB(hi): nel modello di infiammazione del colon CD45RB(hi), KPV ha dimostrato anche buoni effetti antinfiammatori. Questo modello è stato indotto trasferendo cellule T che esprimono CD45RB in topi immunodeficienti. Dopo il trattamento con KPV, i topi hanno mostrato un miglioramento dei sintomi infiammatori, un graduale recupero del peso e l’esame istologico ha rivelato una riduzione dei cambiamenti infiammatori intestinali. Il gruppo trattato con KPV ha mostrato una diminuzione dell’infiltrazione di cellule infiammatorie e un ridotto danno strutturale alla cripta nei tessuti intestinali, indicando che KPV allevia efficacemente l’infiammazione intestinale indotta da CD45RB(hi) e ripristina la normale struttura e funzione del tessuto intestinale.
Modello di colite ulcerosa indotta da TNBS: nel modello di ratto di colite ulcerosa indotta da TNBS, KPV ha anche dimostrato effetti terapeutici significativi. Dopo la somministrazione di idrogel KPV/SH-PGA per via rettale ai ratti, i sintomi della colite sono migliorati notevolmente. Il grado di perdita di peso nei ratti è stato alleviato e il punteggio dell’indice di attività della malattia (DAI) è diminuito. Il punteggio DAI considera in modo completo indicatori quali cambiamenti nel peso corporeo del ratto, caratteristiche fecali ed ematochesia. La sua riduzione indica che l’idrogel KPV/SH-PGA può alleviare efficacemente la gravità della colite ulcerosa indotta da TNBS. Il trattamento con idrogel KPV/SH-PGA previene anche l'accorciamento del colon nei ratti, riduce i livelli di mieloperossidasi del colon e ripristina la struttura morfologica del colon, inclusa la barriera epiteliale, le cripte e le cellule caliciformi intatte. Anche l’espressione di citochine proinfiammatorie, TNF-α e IL-6, nel tessuto del colon è stata significativamente ridotta, dimostrando ulteriormente l’effetto antinfiammatorio del KPV nel modello di colite ulcerosa indotta da TNBS.
Conclusione
Il KPV, come tripeptide con proprietà antinfiammatorie, dimostra effetti promettenti nella prevenzione e nel trattamento dell’infiammazione intestinale e di varie altre malattie correlate all’infiammazione. I suoi meccanismi antinfiammatori coinvolgono molteplici aspetti, tra cui la regolazione delle vie di segnalazione cellulare, lo stress antiossidante e la modulazione dell’apoptosi e dell’autofagia.
Fonti
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