LL-37 5mg

▎ LL-37-structuur

▎ LL-37 Onderzoek

Wat is de onderzoeksachtergrond van LL-37?

LL-37 werd voor het eerst ontdekt als een klasse van kationische kleine peptidestoffen in de poppen van de zijderups Samia cynthia ricini door de Zweedse wetenschapper Boman HG in 1980. LL-37 is het C-terminale peptide (CAMP, hCAP18) van het menselijke antibacteriële cathelicidine-peptide, dat de weerstand tegen microbiële invasie kan verhogen en belangrijke fysiologische functies speelt bij chemotaxis, waardoor wondsluiting en angiogenese wordt bevorderd. (Chen X, 2018). Antibacteriële peptiden zijn wijdverbreid aanwezig in dieren, planten en een kleine hoeveelheid micro-organismen, en vormen een belangrijk onderdeel van de aangeboren immuniteit van gewervelde dieren. Als secretoir eiwit is LL-37 wijdverbreid aanwezig in meerdere organen en weefsels van het menselijk lichaam. Verschillende cellen, waaronder epitheelcellen, keratinocyten, mestcellen, neutrofielen, macrofagen en monocyten, kunnen het afscheiden. Het grootste deel van dit soort antibiotica bevat 37 - 39 'aminozuurresten' en bevat 0 cysteïne. Vanwege de sterke basiciteit op de N-terminale positie van het antibacteriële peptide kan het een stabiele 'amfifiele spiraalvormige structuur' vormen. Het antibacteriële peptide LL-37 heeft ook een amfifiele α-helixstructuur. Vanwege zijn functie om pathogene bacteriën te doden, wordt het een antibacterieel peptide genoemd. De '37' in de naam LL-37 kan verband houden met het aantal aminozuurresiduen ervan. Tegelijkertijd is het ook bekend als cathelicidine en ropocamptide.

Wat is het werkingsmechanisme van LL-37 tegen antibioticaresistente bacteriën?

Het bacteriële celmembraan verstoren: 

LL-37 kan in het bacteriële celmembraan worden ingebracht, wat vooral een destructief effect heeft op het celmembraan dat fosfatidylglycerol (DPPG) bevat. Het zal de structuur van het bacteriële celmembraan verstoren en zo een bacteriedodend effect uitoefenen ^[1] . Uit onderzoek is bijvoorbeeld gebleken dat LL-37 in de celmembranen van zowel Gram-positieve als Gram-negatieve bacteriën kan worden ingebracht, wat kan leiden tot een toename van de permeabiliteit van het celmembraan, het lekken van celinhoud en uiteindelijk de dood van bacteriën.

Breedspectrum antibacteriële activiteit: 

LL-37 heeft antibacteriële activiteit tegen een verscheidenheid aan antibioticaresistente bacteriën. Het kan werken tegen Gram-positieve bacteriën (zoals Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus, enz.), Gram-negatieve bacteriën (zoals Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella, enz.) en andere bacteriële pathogenen (zoals Mycoplasma, Ureaplasma, Mycobacterium, enz.) ^[2] . Deze breedspectrum antibacteriële activiteit zorgt ervoor dat LL-37 potentiële toepassingswaarde heeft bij de bestrijding van verschillende soorten antibioticaresistente bacteriën.

Het vernietigen van de gevormde biofilm: 

Bacteriële biofilm is een van de belangrijke redenen voor de geneesmiddelresistentie van pathogene bacteriën. Het antibacteriële peptide LL-37 kan de gevormde biofilm vernietigen, waardoor de medicijnresistentie van bacteriën wordt verminderd. Bij de prothetische gewrichtsinfectie (PJI) na kunstmatige gewrichtsvervanging maakt de geneesmiddelresistentie van pathogene bacteriën, veroorzaakt door de bacteriële biofilm, de behandeling bijvoorbeeld moeilijk. LL-37 kan echter een effectieve antibacteriële en bacteriostatische rol spelen door de vorming van de biofilm te remmen en de gevormde biofilm te vernietigen.

Verbetering van de antibacteriële activiteit van antibiotica: 

Studies hebben aangetoond dat LL-37 een synergetisch effect heeft met bepaalde antibiotica. Bij gebruik in combinatie met amoxicilline-clavulaanzuur (AMC) kan LL-37 bijvoorbeeld de antibacteriële activiteit van AMC sterk versterken.

Bron: PubMed ^[6]

Wat zijn de toepassingen voor LL-37?

Bevordering van botregeneratie: 

Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat het antibacteriële peptide LL-37 een positief effect heeft op de botregeneratie. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat uit menselijk vetweefsel afkomstige mesenchymale stamcellen (hADSC's) werden gekweekt met verschillende concentraties LL-37, en er werd vastgesteld dat de concentratie LL-37 een impact had op het osteogene vermogen van hADSC's, waarbij een piek werd bereikt bij 4 μg/ml. Bovendien vertoonde de PSeD/hADSCs/LL-37-combinatiescaffold meer superieure osteogene eigenschappen dan de PSeD/hADSCs-, PSeD- en controlegroepscaffolds in het calvariale defectmodel van de rat, wat wijst op een hoog potentieel in klinische botregeneratie.

Antibacteriële werking:

Remming van meerdere pathogene bacteriën: 

In sommige onderzoeken werd de micro-dubbele verdunningsmethode gebruikt om de minimale remmende concentratie (MIC) van het antibacteriële peptide LL-37 tegen Escherichia coli, Salmonella en Staphylococcus aureus te bepalen. De resultaten toonden aan dat LL-37 verschillende mate van remmende effecten had op deze drie pathogene bacteriën, waarbij de minimale remmende concentraties respectievelijk 3,12, 1,56 en 0,78 μg/ml waren. De thermische stabiliteitstest toonde aan dat het recombinante antibacteriële peptide nog steeds een goede activiteit had bij hoge temperaturen. Uit de zuur-base stabiliteitstestresultaten bleek dat LL-37 een bepaalde activiteit had bij een pH-bereik van 2,0 tot 12,0, waarbij de beste activiteit bij een pH van 5,0 tot 6,0 was, en dat -20°C de beste omstandigheden was voor langdurige opslag ^[3]..

Effect op antibioticaresistente bacteriën: 

Sommige mensen bestudeerden de antibacteriële werkzaamheid van het antibacteriële peptide LL-37 en zilveren nanodeeltjes (AgNP's) tegen Staphylococcus aureus (S. aureus), een micro-organisme dat vaak wordt aangetroffen bij biofilmgerelateerde infecties. De resultaten toonden aan dat LL-37 het meest effectieve antibacteriële middel was, met een vermindering van het aantal kolonies met meer dan 4 logaritmen. Daarentegen waren de effecten van zilveren nanodeeltjes en conventionele antibiotica slechter, met een vermindering van het aantal kolonies van minder dan 1 logaritme. De antibacteriële combinatiebehandeling met rifampicine verhoogde de logaritmische reductie van AgNPs en gentamicine significant, maar was nog steeds significant lager dan die van LL-37 alleen ^[4]..

Toepassing bij longinfectie: 

Studies hebben aangetoond dat Pseudomonas aeruginosa (PA) een urgente uitdaging is geworden voor longinfecties en longbeschadiging. Het LL37-peptide is een effectief antibacterieel middel tegen PA-stammen, maar de toepassing ervan is beperkt vanwege de snelle klaring in vivo, problemen met de bioveiligheid en de lage biologische beschikbaarheid. Daarom is een reducerend gevoelig, op albumine gebaseerd afgiftesysteem voor nanogeneesmiddelen ontwikkeld om de prestaties van LL37 tegen PA in vivo te verbeteren door intermoleculaire disulfidebindingen te vormen. Kationisch LL37 kan effectief worden ingekapseld door middel van elektrostatische interactie om een ​​verbeterd antibacterieel effect uit te oefenen. Het LL37-peptide vertoonde een aanhoudende afgifte van meer dan 48 uur uit de LL37-peptidenanodeeltjes (LL37 PNP), en er werd een verlengd antibacterieel effect opgemerkt met de toename van de incubatietijd. In een muismodel van acute PA-longinfectie verminderde LL37 PNP de expressie van TNF-α en IL-1β aanzienlijk en verlichtte het longletsel. Het geeft aan dat LL37 PNP PA-longinfectie en de daaropvolgende ontstekingsreactie effectiever kan verbeteren dan het vrije LL37-peptide ^[3]..

Activering van de antibacteriële functie van bloedplaatjes: 

Studies hebben aangetoond dat het antibacteriële peptide LL-37 de antibacteriële functie van menselijke bloedplaatjes kan activeren. Nadat bloedplaatjes zijn behandeld met LL-37, is de oppervlakte-expressie van receptoren voor het herkennen van micro-organismen (Toll-like receptoren (TLR's) 2 en -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P en αIIbβ3-integrine) en moleculen die verband houden met het presenteren van antigenen aan T-lymfocyten (CD80, CD86 en HLA-ABC) verhoogd en antibacteriële moleculen worden uitgescheiden: bacteriedodend/permeabiliteitsverhogend eiwit (BPI), azurocidine, menselijk neutrofiel peptide (HNP)-1 en myeloperoxidase. Ze vertalen ook azurocidine en versterken de binding aan Escherichia coli, Staphylococcus aureus en Candida albicans. Bovendien kan het supernatant van met LL-37 behandelde bloedplaatjes de groei van Escherichia coli remmen, of kunnen bloedplaatjes hun LL-37 gebruiken om de microbiële groei te remmen ^[5]..

Toepassing in medicijnafgiftesystemen

Studies hebben aangetoond dat antibacteriële peptiden (AMP's) een nieuwe klasse biomoleculen zijn met breedspectrum antibacteriële eigenschappen en de aandacht hebben getrokken vanwege de snelle toename van de antibioticaresistentie ^[6] . LL37 is het enige van cathelicidine afgeleide antibacteriële peptide dat bij mensen wordt aangetroffen. Met diepgaand onderzoek heeft LL37 verschillende biologische functies aangetoond, waaronder het reguleren van de ontstekingsreactie, chemotaxis van immuuncellen, het bevorderen van wondgenezing en osteogenese, die een verscheidenheid aan klinische toepassingen hebben aangemoedigd. De klinische vertaling van LL37 wordt echter beperkt door de gevoeligheid ervan voor afbraak van protease, potentiële toxiciteit, slechte biologische beschikbaarheid, enz. Er zijn verschillende toedieningssystemen geïntroduceerd, waaronder metalen nanodeeltjes, polymeermaterialen en op lipiden gebaseerde systemen, om therapeutische toepassingen te bereiken.

Concluderend kan worden gesteld dat LL-37 als multifunctioneel bioactief peptide een groot potentieel heeft getoond in klinische toepassingen. In termen van het bevorderen van botregeneratie, door de synergetische effecten van meerdere mechanismen zoals het bevorderen van osteoblastdifferentiatie en -activiteit, antibacteriële effecten, immunomodulatie en het bevorderen van angiogenese, heeft het nieuwe hoop gebracht op herstel van botletsel. Bij de aanpak van antibioticaresistente bacteriën wordt verwacht dat het, door het celmembraan direct te vernietigen, de vorming van biofilms te remmen en door synergie met antibiotica, een krachtig wapen te worden om het probleem van medicijnresistente bacteriën op te lossen. Bij systemen voor medicijnafgifte kan het klinische behandelingseffect ervan verder worden verbeterd door het ontwerpen en optimaliseren van antibacteriële peptidesjablonen, het construeren van meerdere systemen voor medicijnafgifte en het onderzoeken van de gecombineerde toepassing van medicijnen. Kortom, LL-37 heeft potentieel in meerdere aspecten van klinische toepassingen, waaronder het bevorderen van botregeneratie, antibacteriële effecten, het activeren van de antibacteriële functie van bloedplaatjes en toepassingen in medicijnafgiftesystemen.

Over de auteur

De bovengenoemde materialen zijn allemaal onderzocht, geredigeerd en samengesteld door Cocer Peptides.

Wetenschappelijk tijdschriftauteur

Francisco J. Sanchez-Pena is onderzoeker aan de Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Autonome Benito Juarez Universiteit van Oaxaca). Deze universiteit, opgericht in 1827, is een belangrijke openbare instelling in Oaxaca, Mexico, en biedt een breed scala aan academische programma's op gebieden als natuurwetenschappen, techniek, geesteswetenschappen en sociale wetenschappen.

Het onderzoek van Francisco J. Sanchez-Pena richt zich op biochemie en moleculaire biologie, microbiologie en scheikunde. Deze disciplines omvatten de studie van chemische processen in organismen, moleculaire structuren en functies, microbiële kenmerken en hun interacties met de omgeving, evenals de samenstelling, eigenschappen en transformatieregels van chemische stoffen. Onderzoek op deze gebieden heeft belangrijke toepassingen in de geneeskunde, de landbouw, de milieuwetenschappen en meer. Francisco J. Sanchez-Pena wordt vermeld in de referentie van citaat [5].

▎ Relevante citaten

[1] Neville F, Cahuzac M, Konovalov O, et al. Onderscheiding van lipidenhoofdgroepen door antimicrobieel peptide LL-37: inzicht in werkingsmechanisme [J]. Biofysisch tijdschrift, 2006,90(4):1275-1287.DOI:10.1529/biophysj.105.067595.

[2] Neshani A, Zare H, Eidgahi MRA, et al. LL-37: Beoordeling van het antimicrobiële profiel tegen gevoelige en antibioticaresistente menselijke bacteriële pathogenen[J]. Gene Reports, 2019,17:100519.DOI:10.1016/j.genrep.2019.100519.

[3] Li L, Peng Y, Yuan Q, et al. Cathelicidine LL37 bevordert osteogene differentiatie in vitro en botregeneratie in vivo [J]. Grenzen in bio-engineering en biotechnologie, 2021,9.DOI:10.3389/fbioe.2021.638494.

[4] Kang J, Dietz MJ, Li B. Antimicrobieel peptide LL-37 is bacteriedodend tegen biofilms van Staphylococcus aureus [J]. Plos One, 2019,14(6).DOI:10.1371/journal.pone.0216676.

[5] Sanchez-Pena FJ, Romero-Tlalolini MDLA, Torres-Aguilar H, et al. LL-37 veroorzaakt antimicrobiële activiteit in menselijke bloedplaatjes[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023,24(3).DOI:10.3390/ijms24032816.

[6] Lin X, Wang R, Mai S. Vooruitgang in toedieningssystemen voor de therapeutische toepassing van LL37 [J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2020,60.DOI:10.1016/j.jddst.2020.102016.

ALLE ARTIKELEN EN PRODUCTINFORMATIE DIE OP DEZE WEBSITE WORDEN VERSTREKT, ZIJN UITSLUITEND VOOR DE VERSPREIDING VAN INFORMATIE EN EDUCATIEVE DOELEINDEN.  

De op deze website aangeboden producten zijn uitsluitend bedoeld voor in vitro onderzoek. In vitro onderzoek (Latijn: *in glas*, wat in glaswerk betekent) vindt plaats buiten het menselijk lichaam. Deze producten zijn geen farmaceutische producten, zijn niet goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) en mogen niet worden gebruikt om een ​​medische aandoening, ziekte of kwaal te voorkomen, behandelen of genezen. Het is bij wet ten strengste verboden om deze producten in welke vorm dan ook in het menselijk of dierlijk lichaam te introduceren.