LL-37 5 mg

▎ Štruktúra LL-37

▎ Výskum LL-37

Aké je pozadie výskumu LL-37?

LL-37 bol prvýkrát objavený ako trieda katiónových malých peptidových substancií v kuklách priadky morušovej Samia cynthia ricini švédskym vedcom Bomanom HG v roku 1980. LL-37 je C-terminálny peptid (CAMP, hCAP18) ľudského katelicidínu, ktorý podporuje antibakteriálne funkcie peptidu pri mikrobiálnej chemoterapii, čo môže zvýšiť fyziologickú odolnosť peptidu pri mikrobiálnej chemoterapii. uzavretie rany a angiogenéza (Chen X, 2018). Antibakteriálne peptidy sú široko prítomné u zvierat, rastlín a malého množstva mikroorganizmov a sú dôležitou súčasťou vrodenej imunity stavovcov. Ako sekrečný proteín je LL-37 široko prítomný vo viacerých orgánoch a tkanivách ľudského tela. Môžu ho vylučovať rôzne bunky, vrátane epitelových buniek, keratinocytov, žírnych buniek, neutrofilov, makrofágov a monocytov. Väčšina tohto druhu antibiotík obsahuje 37 - 39 'aminokyselinových zvyškov' a má 0 cysteínu. Vďaka silnej zásaditosti v N-koncovej polohe antibakteriálneho peptidu môže vytvárať stabilnú 'amfifilnú špirálovitú štruktúru'. Antibakteriálny peptid LL-37 má tiež 'amfifilnú α-helikálnu štruktúru'. Kvôli svojej funkcii zabíjania patogénnych baktérií sa nazýva antibakteriálny peptid. '37' v názve LL-37 môže súvisieť s počtom jeho aminokyselinových zvyškov. Zároveň je známy aj ako katelicidín a ropokamptid.

Aký je mechanizmus účinku LL-37 proti baktériám odolným voči antibiotikám?

Narušenie bakteriálnej bunkovej membrány: 

LL-37 sa môže vložiť do bakteriálnej bunkovej membrány, má najmä deštruktívny účinok na bunkovú membránu obsahujúcu fosfatidylglycerol (DPPG). Naruší štruktúru bakteriálnej bunkovej membrány, čím sa prejaví baktericídny účinok ^[1] . Štúdie napríklad zistili, že LL-37 sa môže vložiť do bunkových membrán grampozitívnych aj gramnegatívnych baktérií, čo vedie k zvýšeniu priepustnosti bunkovej membrány, úniku obsahu buniek a v konečnom dôsledku k smrti baktérií.

Širokospektrálne antibakteriálne pôsobenie: 

LL-37 má antibakteriálnu aktivitu proti rôznym baktériám odolným voči antibiotikám. Môže pôsobiť proti grampozitívnym baktériám (ako Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus atď.), Gramnegatívnym baktériám (ako Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella atď.) a iným bakteriálnym patogénom (ako Mycoplasma, Ureaplasma atď., Mycobacterium) ^[2 ] Vďaka tejto širokospektrálnej antibakteriálnej aktivite má LL-37 potenciálnu aplikačnú hodnotu v boji proti rôznym typom baktérií rezistentných na antibiotiká.

Zničenie vytvoreného biofilmu: 

Bakteriálny biofilm je jedným z dôležitých dôvodov rezistencie patogénnych baktérií na lieky. Antibakteriálny peptid LL-37 dokáže zničiť vytvorený biofilm, čím sa zníži odolnosť baktérií voči liekom. Napríklad pri infekcii protetického kĺbu (PJI) po umelej náhrade kĺbu sťažuje liečbu patogénna baktéria spôsobená bakteriálnym biofilmom rezistencia voči liekom. LL-37 však môže hrať účinnú antibakteriálnu a bakteriostatickú úlohu inhibíciou tvorby biofilmu a zničením vytvoreného biofilmu.

Posilnenie antibakteriálnej aktivity antibiotík: 

Štúdie ukázali, že LL-37 má synergický účinok s určitými antibiotikami. Napríklad, keď sa používa v kombinácii s amoxicilínom a kyselinou klavulanovou (AMC), LL-37 môže silne zvýšiť antibakteriálnu aktivitu AMC.

Zdroj:PubMed ^[6]

Aké sú aplikácie pre LL-37?

Podpora regenerácie kostí: 

Niektoré štúdie ukázali, že antibakteriálny peptid LL-37 má pozitívny vplyv na regeneráciu kostí. Niektoré výskumy ukázali, že mezenchymálne kmeňové bunky získané z ľudského tukového tkaniva (hADSC) boli kultivované s rôznymi koncentráciami LL-37 a zistilo sa, že koncentrácia LL-37 mala vplyv na osteogénnu schopnosť hADSC, pričom vrchol dosahoval pri 4 μg/ml. Okrem toho kombinačné lešenie PSeD/hADSCs/LL-37 vykazovalo lepšie osteogénne vlastnosti ako lešenia PSeD/hADSC, PSeD a kontrolnej skupiny v modeli potkanieho kalvariálneho defektu, čo naznačuje vysoký potenciál klinickej regenerácie kostí.

Antibakteriálny účinok:

Inhibícia viacerých patogénnych baktérií: 

Niektoré výskumy použili metódu mikro-dvojitého riedenia na stanovenie minimálnej inhibičnej koncentrácie (MIC) antibakteriálneho peptidu LL-37 proti Escherichia coli, Salmonella a Staphylococcus aureus. Výsledky ukázali, že LL-37 mal rôzne stupne inhibičných účinkov na tieto tri patogénne baktérie, pričom minimálne inhibičné koncentrácie boli 3,12, 1,56 a 0,78 μg/ml. Test tepelnej stability ukázal, že rekombinantný antibakteriálny peptid mal stále dobrú aktivitu pri vysokých teplotách. Výsledky testu acidobázickej stability ukázali, že LL-37 mal určitú aktivitu v rozsahu pH 2,0 až 12,0, pričom najlepšia aktivita bola pri pH 5,0 až 6,0 a -20 °C bola najlepšou podmienkou pre dlhodobé skladovanie ^[3]..

Účinok na baktérie odolné voči antibiotikám: 

Niektorí ľudia študovali antibakteriálnu účinnosť antibakteriálneho peptidu LL-37 a nanočastíc striebra (AgNP) proti Staphylococcus aureus (S. aureus), mikroorganizmu, ktorý sa bežne vyskytuje pri infekciách súvisiacich s biofilmom. Výsledky ukázali, že LL-37 bol najúčinnejším antibakteriálnym činidlom so znížením počtu kolónií o viac ako 4 logaritmy. Naopak, účinky nanočastíc striebra a konvenčných antibiotík boli horšie, so znížením počtu kolónií o menej ako 1 logaritmus. Antibakteriálna kombinovaná liečba s rifampicínom významne zvýšila logaritmickú redukciu AgNP a gentamicínu, ale stále bola výrazne nižšia ako pri LL-37 používanom samostatne ^[4]..

Aplikácia pri pľúcnej infekcii: 

Štúdie ukázali, že Pseudomonas aeruginosa (PA) sa stala naliehavou výzvou pre pľúcne infekcie a poškodenie pľúc. Peptid LL37 je účinným antibakteriálnym činidlom proti kmeňom PA, ale jeho použitie je obmedzené kvôli jeho rýchlemu klírensu in vivo, problémom biologickej bezpečnosti a nízkej biologickej dostupnosti. Preto bol vyvinutý systém dodávania nanoliečiva na báze albumínu citlivý na redukciu, aby sa zlepšil výkon LL37 proti PA in vivo vytvorením intermolekulárnych disulfidových väzieb. Katiónový LL37 môže byť účinne zapuzdrený prostredníctvom elektrostatickej interakcie, aby sa dosiahol zlepšený antibakteriálny účinok. Peptid LL37 vykazoval trvalé uvoľňovanie z nanočastíc peptidu LL37 (LL37 PNP) viac ako 48 hodín a so zvýšením inkubačného času bol zaznamenaný rozšírený antibakteriálny účinok. V myšom modeli akútnej PA pľúcnej infekcie LL37 PNP významne znížil expresiu TNF-a a IL-1p a zmiernil poškodenie pľúc. To naznačuje, že LL37 PNP môže efektívnejšie zlepšiť pľúcnu infekciu PA a následnú zápalovú odpoveď ako voľný peptid LL37 ^[3]..

Aktivácia antibakteriálnej funkcie krvných doštičiek: 

Štúdie poukázali na to, že antibakteriálny peptid LL-37 môže aktivovať antibakteriálnu funkciu ľudských krvných doštičiek. Po ošetrení krvných doštičiek LL-37 sa povrchová expresia receptorov na rozpoznávanie mikroorganizmov (Toll-like receptors (TLR) 2 a -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P a αIIbβ3 integrín) a molekúl súvisiacich s T lymfocytmi a antigénmi CD8 prítomnými HLA-ABC) sa zvyšuje a vylučujú sa antibakteriálne molekuly: baktericídny/permeabilitu zvyšujúci proteín (BPI), azurocidín, ľudský neutrofilný peptid (HNP)-1 a myeloperoxidáza. Prekladajú tiež azurocidín a zvyšujú väzbu na Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Candida albicans. Okrem toho, supernatant krvných doštičiek ošetrených LL-37 môže inhibovať rast Escherichia coli alebo krvné doštičky môžu použiť svoj LL-37 na inhibíciu mikrobiálneho rastu ^[5]..

Aplikácia v systémoch podávania liekov

Štúdie uvádzajú, že antibakteriálne peptidy (AMP) sú novou triedou biomolekúl so širokospektrálnymi antibakteriálnymi vlastnosťami a pritiahli pozornosť vďaka rýchlemu nárastu rezistencie na antibiotiká ^[6] . LL37 je jediný antibakteriálny peptid odvodený od katelicidínu, ktorý sa nachádza u ľudí. Vďaka hĺbkovému výskumu LL37 preukázal rôzne biologické funkcie, vrátane regulácie zápalovej reakcie, chemotaxie imunitných buniek, podpory hojenia rán a osteogenézy, ktoré podporili rôzne klinické aplikácie. Avšak klinická translácia LL37 je obmedzená jeho citlivosťou na degradáciu proteáz, potenciálnou toxicitou, zlou biologickou dostupnosťou atď. Na dosiahnutie terapeutických aplikácií boli zavedené rôzne dodávacie systémy, vrátane kovových nanočastíc, polymérnych materiálov a systémov na báze lipidov.

Záverom možno povedať, že LL-37 ako multifunkčný bioaktívny peptid preukázal veľký potenciál v klinických aplikáciách. Pokiaľ ide o podporu regenerácie kostí, prostredníctvom synergických účinkov viacerých mechanizmov, ako je podpora diferenciácie a aktivity osteoblastov, antibakteriálne účinky, imunomodulácia a podpora angiogenézy, priniesla novú nádej na opravu poranení kostí. Očakáva sa, že pri riešení baktérií rezistentných na antibiotiká priamym zničením bunkovej membrány, inhibíciou tvorby biofilmov a synergiou s antibiotikami sa stane silnou zbraňou na vyriešenie problému baktérií odolných voči liekom. V systémoch na dodávanie liekov sa môže jeho účinok na klinickú liečbu ďalej zvýšiť návrhom a optimalizáciou antibakteriálnych peptidových templátov, konštrukciou systémov na dodávanie viacerých liekov a skúmaním kombinovanej aplikácie liekov. Stručne povedané, LL-37 má potenciál vo viacerých aspektoch klinických aplikácií, vrátane podpory regenerácie kostí, antibakteriálnych účinkov, aktivácie antibakteriálnej funkcie krvných doštičiek a aplikácií v systémoch dodávania liekov.

O autorovi

Všetky vyššie uvedené materiály sú preskúmané, upravené a zostavené spoločnosťou Cocer Peptides.

Autor vedeckého časopisu

Francisco J. Sanchez-Pena je výskumníkom na Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Autonómna univerzita Benita Juareza v Oaxace). Táto univerzita, založená v roku 1827, je významnou verejnou inštitúciou v Oaxace v Mexiku, ktorá ponúka širokú škálu akademických programov v oblastiach, ako sú prírodné vedy, inžinierstvo, humanitné vedy a spoločenské vedy.

Výskum Francisco J. Sanchez-Pena sa zameriava na biochémiu a molekulárnu biológiu, mikrobiológiu a chémiu. Tieto disciplíny zahŕňajú štúdium chemických procesov v organizmoch, molekulárnych štruktúr a funkcií, mikrobiálnych charakteristík a ich interakcií s prostredím, ako aj zloženia, vlastností a pravidiel transformácie chemických látok. Výskum v týchto oblastiach má významné uplatnenie v medicíne, poľnohospodárstve, environmentalistike a ďalších. Francisco J. Sanchez-Pena je uvedený v citácii [5].

▎ Relevantné citácie

[1] Neville F, Cahuzac M, Konovalov O, a kol. Rozlíšenie hlavnej skupiny lipidov pomocou antimikrobiálneho peptidu LL-37: Pohľad do mechanizmu účinku[J]. Biophysical Journal, 2006,90(4):1275-1287.DOI:10.1529/biophysj.105.067595.

[2] Neshani A, Zare H, Eidgahi MRA a kol. LL-37: Prehľad antimikrobiálneho profilu voči citlivým a voči antibiotikám odolným ľudským bakteriálnym patogénom[J]. Gene Reports, 2019, 17:100519.DOI:10.1016/j.genrep.2019.100519.

[3] Li L, Peng Y, Yuan Q a kol. Kathelicidín LL37 podporuje osteogénnu diferenciáciu in vitro a regeneráciu kostí in vivo[J]. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2021,9.DOI:10.3389/fbioe.2021.638494.

[4] Kang J, Dietz MJ, Li B. Antimikrobiálny peptid LL-37 je baktericídny proti biofilmom 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 spúšťa antimikrobiálnu aktivitu v ľudských krvných doštičkách[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24(3).DOI:10.3390/ijms24032816.

[6] Lin X, Wang R, Mai S. Pokroky v systémoch podávania pre terapeutické aplikácie LL37[J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2020,60.DOI:10.1016/j.jddst.2020.102016.

VŠETKY ČLÁNKY A INFORMÁCIE O PRODUKTOCH POSKYTOVANÉ NA TEJTO WEBOVEJ STRÁNKE SÚ VÝHRADNE NA ŠÍRENIE INFORMÁCIÍ A VZDELÁVACIE ÚČELY.  

Produkty uvedené na tejto webovej stránke sú určené výhradne na výskum in vitro. Výskum in vitro (lat. *v skle*, čo znamená v skle) sa vykonáva mimo ľudského tela. Tieto produkty nie sú liečivá, neboli schválené americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) a nesmú sa používať na prevenciu, liečbu alebo liečenie akéhokoľvek zdravotného stavu, choroby alebo ochorenia. Vnášať tieto produkty do ľudského alebo zvieracieho tela v akejkoľvek forme je zákonom prísne zakázané.