|
1 комплект (10 флаконов)
| Количество: | |
|---|---|
▎ Структура LL-37
Источник: ПабХим |
Последовательность: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Молекулярная 205CHNO340: 60формула 53 Молекулярный вес: 4493 г/моль Номер CAS: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Синонимы: кателицидин, ропокамптид. |
▎ Исследования LL-37
Какова основа исследования LL-37?
LL-37 был впервые обнаружен как класс катионных малых пептидных веществ в куколках тутового шелкопряда Samia cynthia ricini шведским ученым Боманом Х.Г. в 1980 году. LL-37 представляет собой С-концевой пептид (CAMP, hCAP18) антибактериального пептида кателицидина человека, который может повышать устойчивость к микробной инвазии и играть важные физиологические функции в хемотаксисе, способствуя закрытию ран и ангиогенез (Chen X, 2018). Антибактериальные пептиды широко присутствуют у животных, растений и небольшого количества микроорганизмов и являются важной частью врожденного иммунитета позвоночных. Как секреторный белок LL-37 широко присутствует во многих органах и тканях человеческого тела. Его могут секретировать различные клетки, включая эпителиальные клетки, кератиноциты, тучные клетки, нейтрофилы, макрофаги и моноциты. Большинство антибиотиков этого типа содержат 37–39 «аминокислотных остатков» и не содержат цистеина. Благодаря сильной основности N-концевого положения антибактериального пептида он может образовывать стабильную «амфифильную спиральную структуру». Антибактериальный пептид LL-37 также имеет «амфифильную α-спиральную структуру». Из-за своей функции уничтожения патогенных бактерий его называют антибактериальным пептидом. Число «37» в названии LL-37 может быть связано с количеством его аминокислотных остатков. В то же время он также известен как кателицидин и ропокамптид.
Каков механизм действия LL-37 против бактерий, устойчивых к антибиотикам?
Разрушение клеточной мембраны бактерий:
LL-37 может внедряться в мембрану бактериальной клетки, особенно оказывая разрушительное воздействие на клеточную мембрану, содержащую фосфатидилглицерин (DPPG). Он нарушает структуру мембраны бактериальных клеток, оказывая бактерицидное действие [1] . Например, исследования показали, что LL-37 может внедряться в клеточные мембраны как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, что приводит к увеличению проницаемости клеточной мембраны, утечке клеточного содержимого и, в конечном итоге, к гибели бактерий.
Широкий спектр антибактериальной активности:
LL-37 обладает антибактериальной активностью в отношении различных бактерий, устойчивых к антибиотикам. Он может действовать против грамположительных бактерий (таких как Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus и др.), грамотрицательных бактерий (таких как Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella и др.) и других бактериальных возбудителей (таких как микоплазма, уреаплазма, микобактерия и др.) [2] . Этот широкий спектр антибактериальной активности делает LL-37 потенциально полезным для борьбы с различными типами бактерий, устойчивых к антибиотикам.
Разрушение образовавшейся биопленки:
Бактериальная биопленка является одной из важных причин лекарственной устойчивости патогенных бактерий. Антибактериальный пептид LL-37 способен разрушать образовавшуюся биопленку, тем самым снижая лекарственную устойчивость бактерий. Например, при инфекции протезного сустава (ПСИ) после замены искусственного сустава лекарственная устойчивость патогенных бактерий, вызванная бактериальной биопленкой, затрудняет лечение. Однако LL-37 может играть эффективную антибактериальную и бактериостатическую роль, ингибируя образование биопленки и разрушая образовавшуюся биопленку.
Усиление антибактериальной активности антибиотиков:
Исследования показали, что LL-37 оказывает синергетический эффект с некоторыми антибиотиками. Например, при использовании в сочетании с амоксициллином клавулановой кислотой (AMC) LL-37 может значительно усиливать антибактериальную активность AMC.
Источник: PubMed [6]
Каковы применения LL-37?
Стимулирование регенерации костей:
Некоторые исследования показали, что антибактериальный пептид LL-37 оказывает положительное влияние на регенерацию костей. Некоторые исследования показали, что мезенхимальные стволовые клетки, полученные из жировой ткани человека (hADSC), культивировали с различными концентрациями LL-37, и было обнаружено, что концентрация LL-37 оказывала влияние на остеогенную способность hADSC, достигая пика при 4 мкг/мл. Кроме того, комбинированный каркас PSeD/hADSCs/LL-37 показал более высокие остеогенные свойства, чем каркасы PSeD/hADSCs, PSeD и контрольной группы в модели дефекта черепа крыс, что указывает на высокий потенциал клинической регенерации кости.
Антибактериальный эффект:
Подавление множественных патогенных бактерий:
В некоторых исследованиях использовался метод двойного микроразведения для определения минимальной ингибирующей концентрации (МПК) антибактериального пептида LL-37 против Escherichia coli, Salmonella и Staphylococcus aureus. Результаты показали, что LL-37 оказывал разную степень ингибирующего действия на эти три патогенные бактерии, при этом минимальные ингибирующие концентрации составляли 3,12, 1,56 и 0,78 мкг/мл соответственно. Тест на термостабильность показал, что рекомбинантный антибактериальный пептид по-прежнему обладает хорошей активностью при высоких температурах. Результаты испытаний на кислотно-основную стабильность показали, что LL-37 обладает определенной активностью в диапазоне pH от 2,0 до 12,0, при этом наибольшая активность наблюдается при pH от 5,0 до 6,0, а температура -20°C является лучшим условием для длительного хранения [3]..
Воздействие на устойчивые к антибиотикам бактерии:
Некоторые люди изучали антибактериальную эффективность антибактериального пептида LL-37 и наночастиц серебра (AgNP) против золотистого стафилококка (S. aureus), микроорганизма, обычно встречающегося при инфекциях, связанных с биопленками. Результаты показали, что LL-37 был наиболее эффективным антибактериальным агентом со снижением количества колоний более чем на 4 логарифма. Напротив, эффекты наночастиц серебра и обычных антибиотиков были хуже: количество колоний снизилось менее чем на 1 логарифм. Комбинированное антибактериальное лечение рифампицином значительно увеличивало логарифмическое снижение AgNP и гентамицина, но оно все же было значительно ниже, чем у LL-37, используемого отдельно [4]..
Применение при легочной инфекции:
Исследования показали, что Pseudomonas aeruginosa (PA) стала актуальной проблемой при легочных инфекциях и повреждениях легких. Пептид LL37 является эффективным антибактериальным средством против штаммов PA, но его применение ограничено из-за его быстрого клиренса in vivo, проблем с биобезопасностью и низкой биодоступности. Поэтому была разработана чувствительная к восстановлению система доставки нанопрепаратов на основе альбумина для улучшения эффективности LL37 против PA in vivo за счет образования межмолекулярных дисульфидных связей. Катионный LL37 можно эффективно инкапсулировать посредством электростатического взаимодействия, чтобы оказывать улучшенный антибактериальный эффект. Пептид LL37 продемонстрировал пролонгированное высвобождение в течение более 48 часов из наночастиц пептида LL37 (LL37 PNP), а также был отмечен расширенный антибактериальный эффект с увеличением времени инкубации. В мышиной модели острой легочной инфекции PA LL37 PNP значительно снижал экспрессию TNF-α и IL-1β и облегчал повреждение легких. Это указывает на то, что LL37 PNP может более эффективно лечить легочную инфекцию PA и последующую воспалительную реакцию, чем свободный пептид LL37 [3]..
Активация антибактериальной функции тромбоцитов:
Исследования показали, что антибактериальный пептид LL-37 может активировать антибактериальную функцию тромбоцитов человека. После обработки тромбоцитов LL-37 поверхностная экспрессия рецепторов для распознавания микроорганизмов (Toll-подобные рецепторы (TLR) 2 и -4, CD32, CD206, дектин-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P и интегрин αIIbβ3) и молекул, связанных с представлением антигенов Т-лимфоцитам (CD80, CD86 и HLA-ABC), увеличивается, и секретируются антибактериальные молекулы: бактерицидный/повышающий проницаемость белок (BPI), азуроцидин, нейтрофильный пептид человека (HNP)-1 и миелопероксидаза. Они также транслируют азуроцидин и усиливают связывание с Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Candida albicans. Кроме того, супернатант тромбоцитов, обработанных LL-37, может ингибировать рост Escherichia coli, или тромбоциты могут использовать свой LL-37 для ингибирования роста микробов [5]..
Применение в системах доставки лекарств
Исследования показали, что антибактериальные пептиды (АМП) представляют собой новый класс биомолекул с антибактериальными свойствами широкого спектра действия и привлекли внимание из-за быстрого роста устойчивости к антибиотикам [6] . LL37 — единственный антибактериальный пептид кателицидинового происхождения, обнаруженный у человека. Благодаря углубленным исследованиям LL37 продемонстрировал различные биологические функции, включая регулирование воспалительной реакции, хемотаксис иммунных клеток, содействие заживлению ран и остеогенез, что способствовало множеству клинических применений. Однако клиническая трансляция LL37 ограничена его чувствительностью к деградации протеаз, потенциальной токсичностью, плохой биодоступностью и т. д. Для достижения терапевтического применения были введены различные системы доставки, включая металлические наночастицы, полимерные материалы и системы на основе липидов.
В заключение, как многофункциональный биоактивный пептид, LL-37 продемонстрировал большой потенциал в клиническом применении. С точки зрения стимулирования регенерации костей благодаря синергетическому эффекту множества механизмов, таких как усиление дифференцировки и активности остеобластов, антибактериальные эффекты, иммуномодуляция и стимулирование ангиогенеза, это дало новую надежду на восстановление повреждений костей. Ожидается, что при борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями, путем прямого разрушения клеточной мембраны, ингибирования образования биопленок и синергизма с антибиотиками, он станет мощным оружием для решения проблемы устойчивых к лекарствам бактерий. В системах доставки лекарств путем разработки и оптимизации шаблонов антибактериальных пептидов, создания нескольких систем доставки лекарств и изучения комбинированного применения лекарств можно еще больше усилить эффект клинического лечения. Короче говоря, LL-37 имеет потенциал во многих аспектах клинического применения, включая содействие регенерации костей, антибактериальное действие, активацию антибактериальной функции тромбоцитов и применение в системах доставки лекарств.
Об авторе
Все вышеупомянутые материалы исследованы, отредактированы и собраны компанией Cocer Peptides.
Автор научного журнала
Франсиско Х. Санчес-Пенья — исследователь Автономного университета Бенито Хуареса де Оахака (Автономный университет Бенито Хуареса в Оахаке). Этот университет, основанный в 1827 году, является важным государственным учреждением в Оахаке, Мексика, предлагающим широкий спектр академических программ в таких областях, как естественные, инженерные, гуманитарные и социальные науки.
Исследования Франсиско Х. Санчес-Пеньи сосредоточены на биохимии и молекулярной биологии, микробиологии и химии. Эти дисциплины предполагают изучение химических процессов внутри организмов, молекулярных структур и функций, характеристик микробов и их взаимодействия с окружающей средой, а также состава, свойств и правил превращения химических веществ. Исследования в этих областях имеют важное применение в медицине, сельском хозяйстве, науке об окружающей среде и т. д. Франсиско Х. Санчес-Пена указан в ссылке на цитирование [5].
