|
1 комплект (10 флаконів)
| кількість: | |
|---|---|
▎ Структура LL-37
Джерело: PubChem |
Послідовність: LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES Молекулярна формула: C 205H 340N 60O53 Молекулярна маса: 4493 г/моль Номер CAS: 154947-66-7 PubChem CID: 16198951 Синоніми: Cathelicidin；ropocamptide |
▎ Дослідження LL-37
Яка передумова дослідження LL-37?
LL-37 вперше був виявлений як клас катіонних малих пептидних речовин у лялечках шовкопряда Samia cynthia ricini шведським вченим Боманом Г.Г. у 1980 році. LL-37 є С-кінцевим пептидом (CAMP, hCAP18) антибактеріального пептиду кателіцидину людини, який може підвищити стійкість до мікробної інвазії та відіграє важливі фізіологічні функції в хемотаксисі, сприянні закриттю ран і ангіогенезу (Chen X, 2018). Антибактеріальні пептиди широко присутні в тваринах, рослинах і невеликій кількості мікроорганізмів, і вони є важливою частиною вродженого імунітету хребетних. Як секреторний білок, LL-37 широко присутній у багатьох органах і тканинах людського тіла. Його можуть секретувати різні клітини, включаючи епітеліальні клітини, кератиноцити, тучні клітини, нейтрофіли, макрофаги та моноцити. Більшість цього виду антибіотиків містить 37-39 «амінокислотних залишків» і 0 цистеїну. Завдяки сильній основності в N-кінцевому положенні антибактеріального пептиду він може утворювати стабільну 'амфіфільну спіральну структуру'. Антибактеріальний пептид LL-37 також має 'амфіфільну α-спіральну структуру'. Через його функцію знищення патогенних бактерій його називають антибактеріальним пептидом. '37' у назві LL-37 може бути пов'язано з кількістю його амінокислотних залишків. У той же час він також відомий як кателицидин і ропокамптид.
Який механізм дії LL-37 проти бактерій, стійких до антибіотиків?
Порушення клітинної мембрани бактерій:
LL-37 може вставлятися в мембрану бактеріальної клітини, особливо надаючи руйнівну дію на клітинну мембрану, що містить фосфатидилгліцерин (DPPG). Він порушує структуру мембрани бактеріальної клітини, таким чином надаючи бактерицидну дію [1] . Наприклад, дослідження виявили, що LL-37 може проникати в клітинні мембрани як грампозитивних, так і грамнегативних бактерій, що призводить до підвищення проникності клітинної мембрани, витоку клітинного вмісту та, зрештою, загибелі бактерій.
Антибактеріальна дія широкого спектру:
LL-37 має антибактеріальну дію проти різних бактерій, стійких до антибіотиків. Він може діяти проти грампозитивних бактерій (таких як Staphylococcus aureus, Streptococcus, Enterococcus тощо), грамнегативних бактерій (таких як Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella тощо) та інших бактеріальних патогенів (таких як Mycoplasma, Ureaplasma, Mycobacterium тощо) [2] . Ця антибактеріальна активність широкого спектру робить LL-37 потенційно корисним для боротьби з різними типами бактерій, стійких до антибіотиків.
Руйнування утвореної біоплівки:
Бактеріальна біоплівка є однією з важливих причин лікарської стійкості патогенних бактерій. Антибактеріальний пептид LL-37 може руйнувати утворену біоплівку, тим самим знижуючи стійкість бактерій до ліків. Наприклад, при інфекції протезного суглоба (PJI) після штучної заміни суглоба лікарська стійкість патогенних бактерій, викликана бактеріальною біоплівкою, ускладнює лікування. Однак LL-37 може відігравати ефективну антибактеріальну та бактеріостатичну роль шляхом інгібування утворення біоплівки та руйнування утвореної біоплівки.
Посилення антибактеріальної активності антибіотиків:
Дослідження показали, що LL-37 має синергічний ефект з деякими антибіотиками. Наприклад, при застосуванні в комбінації з амоксициліном, клавулановою кислотою (AMC) LL-37 може значно посилити антибактеріальну активність AMC.
Джерело: PubMed [6]
Які програми для LL-37?
Стимулювання регенерації кісток:
Деякі дослідження показали, що антибактеріальний пептид LL-37 позитивно впливає на регенерацію кісток. Деякі дослідження показали, що мезенхімальні стовбурові клітини людського жирового походження (hADSC) культивували з різними концентраціями LL-37, і було виявлено, що концентрація LL-37 мала вплив на остеогенну здатність hADSCs, досягаючи піку при 4 мкг/мл. Крім того, комбінований каркас PSeD/hADSCs/LL-37 продемонстрував кращі остеогенні властивості, ніж каркаси PSeD/hADSCs, PSeD і контрольної групи в моделі дефекту черепа щурів, що вказує на високий потенціал клінічної регенерації кістки.
Антибактеріальний ефект:
Пригнічення багатьох патогенних бактерій:
Деякі дослідження використовували метод подвійного мікророзведення для визначення мінімальної інгібуючої концентрації (МІК) антибактеріального пептиду LL-37 проти Escherichia coli, Salmonella та Staphylococcus aureus. Результати показали, що LL-37 мав різний ступінь інгібуючої дії на ці три патогенні бактерії, при цьому мінімальні інгібуючі концентрації становили 3,12, 1,56 і 0,78 мкг/мл відповідно. Тест на термічну стабільність показав, що рекомбінантний антибактеріальний пептид все ще мав хорошу активність при високих температурах. Результати тесту на кислотно-лужну стабільність показали, що LL-37 має певну активність при рН від 2,0 до 12,0, причому найкраща активність при рН від 5,0 до 6,0, а -20°C є найкращими умовами для тривалого зберігання [3].
Дія на стійкі до антибіотиків бактерії:
Деякі люди вивчали антибактеріальну ефективність антибактеріального пептиду LL-37 і наночастинок срібла (AgNP) проти Staphylococcus aureus (S. aureus), мікроорганізму, який зазвичай зустрічається в інфекціях, пов’язаних з біоплівкою. Результати показали, що LL-37 був найефективнішим антибактеріальним засобом із зменшенням кількості колоній більш ніж на 4 логарифми. Навпаки, вплив наночастинок срібла та звичайних антибіотиків був меншим, зі зменшенням кількості колоній менше ніж на 1 логарифм. Комбіноване антибактеріальне лікування рифампіцином значно збільшило логарифмічне зниження AgNPs та гентаміцину, але воно все ще було значно нижчим, ніж LL-37, який використовувався окремо [4].
Застосування при легеневих інфекціях:
Дослідження показали, що Pseudomonas aeruginosa (PA) стала невідкладною проблемою для легеневої інфекції та ураження легенів. Пептид LL37 є ефективним антибактеріальним засобом проти штамів PA, але його застосування обмежене через його швидке очищення in vivo, проблеми з біобезпекою та низьку біодоступність. Таким чином, була розроблена система доставки нанопрепаратів на основі альбуміну, чутлива до відновлення, для покращення ефективності LL37 проти PA in vivo шляхом утворення міжмолекулярних дисульфідних зв’язків. Катіонний LL37 може бути ефективно інкапсульований за допомогою електростатичної взаємодії для надання покращеного антибактеріального ефекту. Пептид LL37 продемонстрував уповільнене вивільнення понад 48 годин із наночастинок пептиду LL37 (LL37 PNP), і було відзначено розширений антибактеріальний ефект зі збільшенням часу інкубації. У мишачій моделі гострої легеневої інфекції ПА LL37 PNP значно знижував експресію TNF-α та IL-1β і полегшував пошкодження легенів. Це вказує на те, що LL37 PNP може більш ефективно покращувати легеневу інфекцію ПА та подальшу запальну відповідь, ніж вільний пептид LL37 [3].
Активація антибактеріальної функції тромбоцитів:
Дослідження показали, що антибактеріальний пептид LL-37 може активувати антибактеріальну функцію тромбоцитів людини. Після обробки тромбоцитів LL-37 поверхнева експресія рецепторів для розпізнавання мікроорганізмів (Toll-подібних рецепторів (TLR) 2 і -4, CD32, CD206, Dectin-1, CD35, LOX-1, CD41, CD62P та інтегрину αIIbβ3) і молекул, пов’язаних з представленням антигенів Т-лімфоцитам (CD80, CD86 і HLA-ABC) підвищується, і виділяються антибактеріальні молекули: бактерицидний білок/протеїн, що підвищує проникність (BPI), азуроцидин, нейтрофільний пептид людини (HNP)-1 і мієлопероксидаза. Вони також транслюють азуроцидин і посилюють зв’язування з Escherichia coli, Staphylococcus aureus і Candida albicans. Крім того, супернатант тромбоцитів, оброблених LL-37, може пригнічувати ріст Escherichia coli, або тромбоцити можуть використовувати свій LL-37 для пригнічення росту мікробів [5].
Застосування в системах доставки ліків
У дослідженнях зазначено, що антибактеріальні пептиди (АМП) є новим класом біомолекул із широким спектром антибактеріальних властивостей і привернули увагу через швидке зростання резистентності до антибіотиків [6] . LL37 — єдиний антибактеріальний пептид, отриманий з кателіцидину, виявлений у людей. Завдяки поглибленим дослідженням LL37 продемонстрував різні біологічні функції, включаючи регуляцію запальної реакції, хемотаксис імунних клітин, сприяння загоєнню ран і остеогенез, що спонукало до різноманітних клінічних застосувань. Однак клінічна трансляція LL37 обмежена його чутливістю до деградації протеази, потенційною токсичністю, поганою біодоступністю тощо. Для досягнення терапевтичних застосувань були введені різні системи доставки, включаючи металеві наночастинки, полімерні матеріали та системи на основі ліпідів.
На завершення, як багатофункціональний біоактивний пептид, LL-37 продемонстрував великий потенціал у клінічному застосуванні. З точки зору сприяння регенерації кісток, завдяки синергічним ефектам багатьох механізмів, таких як сприяння диференціації та активності остеобластів, антибактеріальний ефект, імуномодуляція та сприяння ангіогенезу, це принесло нову надію на відновлення кісткової травми. Очікується, що при боротьбі зі стійкими до антибіотиків бактеріями шляхом прямого руйнування клітинної мембрани, пригнічення утворення біоплівок і синергії з антибіотиками він стане потужною зброєю для вирішення проблеми бактерій, стійких до ліків. У системах доставки ліків шляхом розробки та оптимізації шаблонів антибактеріальних пептидів, побудови кількох систем доставки ліків і вивчення комбінованого застосування ліків можна ще більше посилити його ефект клінічного лікування. Коротше кажучи, LL-37 має потенціал у багатьох аспектах клінічного застосування, включаючи сприяння регенерації кісток, антибактеріальну дію, активацію антибактеріальної функції тромбоцитів і застосування в системах доставки ліків.
Про автора
Всі вищезазначені матеріали досліджено, відредаговано та зібрано компанією Cocer Peptides.
Науковий журнал Автор
Франциско Дж. Санчес-Пена є дослідником в Universidad Autonoma Benito Juarez de Oaxaca (Автономний університет імені Беніто Хуареса в Оахаці). Заснований у 1827 році, цей університет є важливою державною установою в Оахаці, Мексика, що пропонує широкий спектр академічних програм у таких галузях, як природничі, інженерні, гуманітарні та соціальні науки.
Дослідження Франсіско Дж. Санчеса-Пени зосереджені на біохімії та молекулярній біології, мікробіології та хімії. Ці дисципліни передбачають вивчення хімічних процесів в організмах, молекулярних структур і функцій, мікробних характеристик і їх взаємодії з навколишнім середовищем, а також складу, властивостей і правил перетворення хімічних речовин. Дослідження в цих областях знаходять значне застосування в медицині, сільському господарстві, науці про навколишнє середовище тощо. Francisco J. Sanchez-Pena вказано в посиланні на цитування [5].
