|
1 zestawy (10 fiolek)
| Ilość: | |
|---|---|
▎ Struktura LL-37
Źródło: PubChem |
Sekwencja: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Wzór cząsteczkowy: C 205H 340N 60O53 Masa cząsteczkowa: 4493 g/mol Numer CAS: 154947-66-7 Numer identyfikacyjny PubChem: 16198951 Synonimy: katelicydyna, ropokamptyd |
▎ Badania LL-37
Jakie jest zaplecze badawcze LL-37?
LL-37 została po raz pierwszy odkryta jako klasa kationowych małych substancji peptydowych w poczwarkach jedwabnika Samia cynthia ricini przez szwedzkiego naukowca Bomana HG w 1980 roku. LL-37 to peptyd C-końcowy (CAMP, hCAP18) ludzkiego peptydu antybakteryjnego katelicydyny, który może zwiększać odporność na inwazję drobnoustrojów i odgrywa ważne funkcje fizjologiczne w chemotaksję, promowanie zamykania ran i angiogenezy (Chen X, 2018). Peptydy antybakteryjne są szeroko obecne w zwierzętach, roślinach i niewielkiej liczbie mikroorganizmów i stanowią ważny element wrodzonej odporności kręgowców. Jako białko wydzielnicze LL-37 jest powszechnie obecne w wielu narządach i tkankach ludzkiego ciała. Mogą go wydzielać różne komórki, w tym komórki nabłonkowe, keratynocyty, komórki tuczne, neutrofile, makrofagi i monocyty. Większość tego rodzaju antybiotyków zawiera 37–39 „reszt aminokwasowych” i nie zawiera cysteiny. Ze względu na silną zasadowość w pozycji N-końcowej peptydu antybakteryjnego może on tworzyć stabilną „amfifilową strukturę helikalną”. Peptyd antybakteryjny LL-37 ma również „amfifilową strukturę α-helikalną”. Ze względu na swoją funkcję zabijania bakterii chorobotwórczych nazywany jest peptydem antybakteryjnym. „37” w nazwie LL-37 może być związane z liczbą jego reszt aminokwasowych. Jednocześnie znany jest również jako katelicydyna i ropokamptyd.
Jaki jest mechanizm działania LL-37 na bakterie oporne na antybiotyki?
Zakłócanie błony komórkowej bakterii:
LL-37 może wnikać w błonę komórkową bakterii, wywierając w szczególności destrukcyjny wpływ na błonę komórkową zawierającą fosfatydyloglicerol (DPPG). Zaburza strukturę błony komórkowej bakterii, wywierając w ten sposób działanie bakteriobójcze [1] . Na przykład badania wykazały, że LL-37 może wnikać w błony komórkowe zarówno bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych, co prowadzi do wzrostu przepuszczalności błony komórkowej, wycieku zawartości komórek i ostatecznie śmierci bakterii.
Szerokie spektrum działania antybakteryjnego:
LL-37 ma działanie przeciwbakteryjne przeciwko różnym bakteriom opornym na antybiotyki. Może działać przeciwko bakteriom Gram-dodatnim (takim jak Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus itp.), bakteriom Gram-ujemnym (takim jak Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella itp.) i innym patogenom bakteryjnym (takim jak Mycoplasma, Ureaplasma, Mycobacterium itp.) [2] . To szerokie spektrum działania przeciwbakteryjnego sprawia, że LL-37 ma potencjalną wartość aplikacyjną w zwalczaniu różnych typów bakterii opornych na antybiotyki.
Niszczenie powstałego biofilmu:
Biofilm bakteryjny jest jedną z ważnych przyczyn lekooporności bakterii chorobotwórczych. Peptyd antybakteryjny LL-37 może niszczyć powstały biofilm, zmniejszając w ten sposób lekooporność bakterii. Na przykład w przypadku infekcji protetycznej stawu (PJI) po sztucznej endoprotezoplastyce stawu lekooporność bakterii chorobotwórczych wywołana przez biofilm bakteryjny utrudnia leczenie. Jednakże LL-37 może odgrywać skuteczną rolę antybakteryjną i bakteriostatyczną poprzez hamowanie tworzenia biofilmu i niszczenie powstałego biofilmu.
Wzmocnienie działania przeciwbakteryjnego antybiotyków:
Badania wykazały, że LL-37 wykazuje działanie synergistyczne z niektórymi antybiotykami. Na przykład, w połączeniu z kwasem klawulanowym amoksycyliny (AMC), LL-37 może silnie wzmacniać działanie przeciwbakteryjne AMC.
Źródło: PubMed [6]
Jakie są zastosowania LL-37?
Promowanie regeneracji kości:
Niektóre badania wykazały, że peptyd antybakteryjny LL-37 korzystnie wpływa na regenerację kości. Niektóre badania wykazały, że ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej (hADSC) hodowano z różnymi stężeniami LL-37 i stwierdzono, że stężenie LL-37 miało wpływ na zdolność osteogenną hADSC, osiągając szczyt przy 4 μg/ml. Ponadto rusztowanie kombinowane PSeD/hADSCs/LL-37 wykazywało lepsze właściwości osteogenne niż rusztowania PSeD/hADSC, PSeD i rusztowania z grupy kontrolnej w modelu ubytku kości czaszki szczura, co wskazuje na wysoki potencjał klinicznej regeneracji kości.
Działanie antybakteryjne:
Hamowanie wielu bakterii chorobotwórczych:
W niektórych badaniach stosowano metodę mikropodwójnych rozcieńczeń w celu określenia minimalnego stężenia hamującego (MIC) peptydu antybakteryjnego LL-37 przeciwko Escherichia coli, Salmonella i Staphylococcus aureus. Wyniki pokazały, że LL-37 wywierał różny stopień działania hamującego na te trzy patogenne bakterie, przy czym minimalne stężenia hamujące wynosiły odpowiednio 3,12, 1,56 i 0,78 µg/ml. Test stabilności termicznej wykazał, że rekombinowany peptyd przeciwbakteryjny nadal wykazywał dobrą aktywność w wysokich temperaturach. Wyniki testu stabilności kwasowo-zasadowej wykazały, że LL-37 wykazuje pewną aktywność w zakresie pH od 2,0 do 12,0, przy czym najlepszą aktywność przy pH od 5,0 do 6,0, a najlepszymi warunkami długotrwałego przechowywania jest -20°C [3]..
Wpływ na bakterie oporne na antybiotyki:
Niektórzy badali skuteczność przeciwbakteryjną peptydu antybakteryjnego LL-37 i nanocząstek srebra (AgNP) przeciwko Staphylococcus aureus (S. aureus), mikroorganizmowi powszechnie występującemu w zakażeniach związanych z biofilmem. Wyniki wykazały, że LL-37 był najskuteczniejszym środkiem przeciwbakteryjnym, powodując zmniejszenie liczby kolonii o ponad 4 logarytmy. Natomiast działanie nanocząstek srebra i konwencjonalnych antybiotyków było słabsze, ze zmniejszeniem liczby kolonii o mniej niż 1 logarytm. Skojarzone leczenie przeciwbakteryjne z ryfampicyną znacząco zwiększyło logarytmiczną redukcję AgNP i gentamycyny, ale nadal było znacznie niższe niż w przypadku samego LL-37 [4].
Zastosowanie w infekcjach płuc:
Badania wykazały, że Pseudomonas aeruginosa (PA) stała się pilnym wyzwaniem w przypadku infekcji i uszkodzenia płuc. Peptyd LL37 jest skutecznym środkiem przeciwbakteryjnym przeciwko szczepom PA, ale jego zastosowanie jest ograniczone ze względu na szybki klirens in vivo, kwestie bezpieczeństwa biologicznego i niską biodostępność. Dlatego opracowano wrażliwy na redukcję system dostarczania nanoleków na bazie albuminy, aby poprawić działanie LL37 przeciwko PA in vivo poprzez tworzenie międzycząsteczkowych wiązań dwusiarczkowych. Kationowy LL37 można skutecznie kapsułkować poprzez oddziaływanie elektrostatyczne, aby uzyskać lepsze działanie antybakteryjne. Peptyd LL37 wykazywał przedłużone uwalnianie przez ponad 48 godzin z nanocząstek peptydu LL37 (LL37 PNP), a wraz ze wzrostem czasu inkubacji odnotowano przedłużone działanie przeciwbakteryjne. W mysim modelu ostrej infekcji płuc PA, LL37 PNP znacząco zmniejszał ekspresję TNF-α i IL-1β oraz łagodził uszkodzenie płuc. Wskazuje to, że LL37 PNP może skuteczniej łagodzić infekcję płuc PA i późniejszą odpowiedź zapalną niż wolny peptyd LL37 [3].
Aktywacja antybakteryjnej funkcji płytek krwi:
Badania wykazały, że peptyd antybakteryjny LL-37 może aktywować antybakteryjną funkcję ludzkich płytek krwi. Po potraktowaniu płytek krwi LL-37, obserwuje się powierzchniową ekspresję receptorów rozpoznających mikroorganizmy (receptory Toll-podobne (TLR) 2 i -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P i integryna αIIbβ3) oraz cząsteczek związanych z prezentacją antygenów limfocytom T (CD80, CD86 i HLA-ABC) ulega zwiększeniu i wydzielane są cząsteczki przeciwbakteryjne: białko bakteriobójcze/zwiększające przepuszczalność (BPI), azurocydyna, ludzki peptyd neutrofilowy (HNP)-1 i mieloperoksydaza. Tłumaczą także azurocydynę i wzmacniają wiązanie z Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Candida albicans. Ponadto supernatant płytek krwi traktowany LL-37 może hamować wzrost Escherichia coli lub płytki krwi mogą wykorzystywać swój LL-37 do hamowania wzrostu drobnoustrojów [5].
Zastosowanie w systemach dostarczania leków
W badaniach wspomniano, że peptydy antybakteryjne (AMP) to nowa klasa biomolekuł o właściwościach przeciwbakteryjnych o szerokim spektrum działania, która przyciąga uwagę ze względu na szybki wzrost oporności na antybiotyki [6] . LL37 to jedyny peptyd antybakteryjny pochodzący z katelicydyny występujący u ludzi. Dzięki dogłębnym badaniom LL37 wykazał różne funkcje biologiczne, w tym regulację odpowiedzi zapalnej, chemotaksję komórek odpornościowych, wspomaganie gojenia się ran i osteogenezę, co zachęciło do różnorodnych zastosowań klinicznych. Jednakże tłumaczenie kliniczne LL37 jest ograniczone ze względu na jego wrażliwość na degradację proteaz, potencjalną toksyczność, słabą biodostępność itp. Aby osiągnąć zastosowania terapeutyczne, wprowadzono różne systemy dostarczania, w tym nanocząstki metali, materiały polimerowe i systemy na bazie lipidów.
Podsumowując, jako wielofunkcyjny bioaktywny peptyd, LL-37 wykazał ogromny potencjał w zastosowaniach klinicznych. Jeśli chodzi o promowanie regeneracji kości, poprzez synergistyczne działanie wielu mechanizmów, takich jak promowanie różnicowania i aktywności osteoblastów, działanie przeciwbakteryjne, immunomodulacja i promowanie angiogenezy, przyniosło to nową nadzieję na naprawę uszkodzeń kości. Oczekuje się, że w walce z bakteriami opornymi na antybiotyki, poprzez bezpośrednie niszczenie błony komórkowej, hamowanie tworzenia biofilmów i współdziałanie z antybiotykami, stanie się potężną bronią w rozwiązaniu problemu bakterii lekoopornych. W systemach dostarczania leków, poprzez projektowanie i optymalizację szablonów peptydów antybakteryjnych, konstruowanie wielu systemów dostarczania leków i badanie łącznego zastosowania leków, można jeszcze bardziej zwiększyć skuteczność leczenia klinicznego. Krótko mówiąc, LL-37 ma potencjał w wielu aspektach zastosowań klinicznych, w tym w promowaniu regeneracji kości, działaniu przeciwbakteryjnym, aktywacji przeciwbakteryjnej funkcji płytek krwi i zastosowaniach w systemach dostarczania leków.
O Autorze
Wszystkie wyżej wymienione materiały zostały zbadane, zredagowane i opracowane przez Cocer Peptides.
Autor czasopisma naukowego
Francisco J. Sanchez-Pena jest pracownikiem naukowym na Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Autonomiczny Uniwersytet Benito Juarez w Oaxaca). Założony w 1827 roku uniwersytet jest znaczącą instytucją publiczną w Oaxaca w Meksyku, oferującą szeroką gamę programów akademickich w takich dziedzinach, jak nauki przyrodnicze, inżynieria, nauki humanistyczne i społeczne.
Badania Francisco J. Sancheza-Peny koncentrują się na biochemii i biologii molekularnej, mikrobiologii i chemii. Dyscypliny te obejmują badanie procesów chemicznych zachodzących w organizmach, struktur i funkcji molekularnych, cech drobnoustrojów i ich interakcji ze środowiskiem, a także składu, właściwości i zasad przemian substancji chemicznych. Badania w tych obszarach mają istotne zastosowania w medycynie, rolnictwie, naukach o środowisku i nie tylko. Francisco J. Sanchez-Pena wymieniony jest w odnośniku cytatu [5].
