LL-37 (Человеческий Кателицидин) — Справочник по Исследованиям

LL-37 — единственный известный человеческий кателицидин, антимикробный пептид из 37 аминокислот, образующийся из белка-предшественника hCAP18 (human cationic antimicrobial protein, 18 кДа), кодируемого геном CAMP. Название LL-37 напрямую отражает его структуру: два N-концевых лейцина («LL») и общая длина в 37 аминокислот. Исследования изучали LL-37 на предмет антимикробной активности против бактерий, грибов и ряда вирусов, а также его роли в заживлении ран, ангиогенезе и модуляции врождённого иммунитета.

Краткий справочник

Общие сведения

LL-37 — эндогенный антимикробный пептид, вырабатываемый главным образом нейтрофилами, эпителиальными клетками кожи, лёгких и желудочно-кишечного тракта, а также макрофагами, тучными клетками и натуральными киллерами (NK-клетками). Он высвобождается в ответ на инфекцию, повреждение тканей и воспалительные стимулы и является компонентом первой линии защиты врождённого иммунитета.

Основной охарактеризованный механизм действия связан с формированием амфипатической альфа-спиральной структуры в мембранном окружении. Эта спираль встраивается в бактериальные и грибковые клеточные мембраны и разрушает их посредством прямого литического действия — механизма, принципиально отличающегося от антибиотиков, нацеленных на специфические внутриклеточные процессы. Мембрано-разрушающая активность охарактеризована против грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов, а in vitro — также против ряда вирусов, включая ВИЧ и штаммы гриппа.

Помимо прямой антимикробной активности, исследования установили, что LL-37 является модулятором сигнализации врождённого иммунитета, выступая как агонист, так и антагонист Toll-подобных рецепторов TLR4 и TLR9 в зависимости от клеточного контекста и концентрации. Это двойственное модулирование TLR формирует сложный иммунологический профиль, включающий как провоспалительные, так и противовоспалительные эффекты в различных биологических условиях.

Исследования изучали LL-37 в отношении следующих потенциальных свойств:

• Прямая антимикробная активность против грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов и ряда вирусов
• Стимуляция заживления ран через миграцию и пролиферацию кератиноцитов и реэпителизацию
• Ангиогенез посредством стимуляции сигнализации сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF)
• Хемотаксис нейтрофилов, моноцитов и тучных клеток к очагам инфекции или повреждения
• Антибиофилмовая активность с разрушением бактериальных биоплёнок, устойчивых к обычным антибиотикам
• Модуляция микробиома кишечника и поддержание барьерной функции кишечника
• Противовирусные свойства, включая активность in vitro против ВИЧ-1 и вируса гриппа A

LL-37 не одобрен FDA (США) или EMA (ЕС) ни для какого терапевтического применения и классифицируется как исследовательское химическое вещество в большинстве юрисдикций.

Сообщаемые протоколы

Приведённая ниже информация отражает обычно встречающиеся диапазоны в исследовательских целях, основанные на анекдотических сообщениях и доступной научной литературе. Это не медицинские рекомендации.

Подкожный протокол

Подкожное введение — наиболее часто сообщаемый путь введения LL-37 в анекдотических исследовательских отчётах. Обычно сообщаемые дозы находятся в диапазоне от 100 мкг до 200 мкг, вводимых 2–3 раза в неделю. Фармакокинетические данные для LL-37 у людей ограничены; расчётный период полувыведения из плазмы крови — около 3–4 часов — получен из доклинических моделей и ранних клинических исследований.

• Частота введения: 2–3 раза в неделю, с равномерным распределением доз на протяжении недели
• Продолжительность курса: в анекдотических исследовательских отчётах описываются курсы продолжительностью 4–8 недель с последующим перерывом
• Фаза насыщения: формальная фаза насыщения для LL-37 в научной литературе не описана; стандартный режим дозирования применяется с самого начала

Схема дозирования

Наиболее часто встречающаяся в анекдотических отчётах схема предполагает введение 100–200 мкг в непоследовательные дни, например в понедельник, среду и пятницу, для обеспечения восстановления между дозами. Ряд отчётов описывает начало с нижней границы диапазона (100 мкг) в течение первой недели с последующим переходом к 200 мкг, однако этот подход не имеет клинического обоснования и отражает индивидуальные предпочтения, а не установленный протокол.

Выбор места инъекции

Подкожная инъекция, как правило, выполняется в область живота со сменой места введения при каждой дозе. Бедро упоминается как альтернативный участок. Ротация мест введения описана в большинстве анекдотических отчётов с целью минимизации локальной тканевой реакции и распределения возможных реакций в месте инъекции по разным зонам.

Сообщаемые эффекты

Перечисленные ниже эффекты зафиксированы в доклинических исследованиях, клинических испытаниях и анекдотических отчётах. Данный список отражает состояние исследовательской базы и не представляет собой подтверждённых клинических исходов для конкретного лица.

Антимикробная активность

Исследования наиболее последовательно характеризуют LL-37 по прямым антимикробным свойствам:

• Разрушение мембран грамположительных бактерий, включая штаммы Staphylococcus aureus и виды Streptococcus
• Разрушение мембран грамотрицательных бактерий, включая Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa
• Противогрибковая активность против видов Candida in vitro
• Противовирусная активность in vitro против ВИЧ-1, вируса гриппа A, вируса простого герпеса и респираторно-синцитиального вируса (РСВ), хотя клинические данные о противовирусных применениях у людей ограничены
• Антибиофилмовая активность: исследования демонстрируют разрушение сформированных биоплёнок, как правило устойчивых к традиционным антибиотикам

Заживление ран и ангиогенез

Исследования изучали LL-37 в контексте заживления кожных ран:

• Стимуляция миграции и пролиферации кератиноцитов, обеспечивающая фазу реэпителизации при заживлении ран
• Активация сигнализации VEGF (сосудистого эндотелиального фактора роста), способствующая ангиогенезу в зоне повреждения
• Хемотаксис моноцитов, нейтрофилов и тучных клеток к местам повреждения тканей
• В клинических исследованиях при хронических венозных язвах нижних конечностей изучалось внутрикожное введение LL-37; ряд испытаний сообщал об улучшении показателей заживления по сравнению с плацебо

Иммуномодуляция

Исследования характеризуют LL-37 как модулятор как врождённого, так и — косвенно — адаптивного иммунного ответа:

• Модуляция сигнализации TLR4 и TLR9: LL-37 может выступать антагонистом LPS-индуцированной сигнализации TLR4 (потенциально снижая избыточные воспалительные ответы на бактериальный эндотоксин) и одновременно образовывать комплексы с нуклеиновыми кислотами, активирующие TLR9
• Стимуляция созревания дендритных клеток и модуляция продукции цитокинов
• Индукция IL-18 и других цитокинов, связывающих врождённый и адаптивный иммунный ответ

Исследовательские контексты: кожа и кишечник

В анекдотических исследовательских отчётах и наблюдательных исследованиях отмечается интерес к LL-37 в двух специфических тканевых контекстах:

• Кожа: LL-37 естественным образом экспрессируется в кожном эпителии и повышен в псориатических очагах. Исследования показали, что роль пептида в коже неоднозначна: при нормальных концентрациях он проявляет антимикробную активность и способствует заживлению ран, тогда как гиперэкспрессия при псориазе ассоциирована с провоспалительной активностью и, возможно, вносит вклад в патогенез этого заболевания. Это двойственная роль является важным обстоятельством в исследовательском контексте.
• Кишечник: Исследования изучали экспрессию LL-37 в эпителии желудочно-кишечного тракта и его потенциальную роль в модуляции кишечного микробиома, поддержании целостности кишечного барьера и ответе на кишечных патогенов. Сигнализация витамина D является известным регулятором экспрессии гена CAMP в кишечных эпителиальных клетках, что устанавливает задокументированную связь между уровнем витамина D и доступностью LL-37 в кишечнике.

Сообщаемые побочные эффекты

Побочные эффекты, зафиксированные в исследованиях и анекдотических отчётах, приведены ниже. Данный список не является исчерпывающим профилем безопасности и не должен интерпретироваться как прогностический для конкретного лица.

LL-37 характеризуется как катионный пептид с мембраноактивными свойствами, что означает: при достаточных концентрациях он способен взаимодействовать с мембранами клеток хозяина наряду с мембранами патогенов. Гемолитическая активность при высоких концентрациях задокументирована in vitro; в анекдотических исследовательских отчётах при обычно описываемых дозах (100–200 мкг подкожно) гемолитические эффекты встречаются редко, однако данное свойство данного класса пептидов отражено в научной литературе.

Контекст гиперэкспрессии при псориазе заслуживает отдельного упоминания: лицам с аутоиммунными заболеваниями кожи, особенно псориазом, следует знать, что LL-37 вовлечён в патофизиологию псориатических поражений. При псориазе гиперэкспрессия LL-37 поддерживает воспалительную сигнализацию путём образования иммуностимулирующих комплексов с собственной ДНК, способствуя хроническому воспалительному циклу. Это принципиально иной контекст по сравнению с антимикробными и ранозаживляющими применениями, являющимися основным предметом большинства исследований.

Не поступало сообщений о том, что данное соединение вызывает гормональное подавление или органотоксичность при дозах, описанных в анекдотических исследовательских отчётах. Данные о безопасности у людей за пределами клинических испытаний по заживлению ран ограничены, поскольку большинство исследований LL-37 на сегодняшний день проводилось in vitro или в доклинических моделях.

Хранение и обращение

Лиофилизированный порошок (не разведённый)

• Холодильник (2–8°C): Предпочтительные условия хранения; согласно имеющимся данным, стабилен не менее 12 месяцев при надлежащем хранении и защите от света
• Комнатная температура: Не рекомендуется для длительного хранения; во всех руководствах поставщиков исследовательских материалов холодильник указывается как базовое условие
• Морозильник: Допустимо для длительного хранения сухого порошка; следует избегать повторных циклов замораживания-оттаивания, способных нарушить целостность пептида
• Светочувствительность: Хранить в непрозрачном или янтарном флаконе вдали от прямого воздействия света

Раствор (после разведения)

• Холодильник (2–8°C): Использовать в течение 24–48 часов после разведения; согласно анекдотическим данным, LL-37 в растворе обладает умеренной стабильностью в течение этого периода при хранении в холоде
• Не замораживать разведённый раствор; замораживание может нарушить структуру пептида и снизить его активность
• Стерильная вода чаще всего указывается как разбавитель для однократного применения; бактериостатическая вода может использоваться для многодозовых флаконов, из которых будет отбираться несколько доз в течение короткого периода
• Утилизировать раствор при появлении мутности, изменении цвета или наличии видимых частиц

Разведение

Добавляйте выбранный разбавитель медленно во флакон с лиофилизатом, направляя жидкость вдоль внутренней стенки, а не непосредственно на порошок. Осторожно покачивайте; не встряхивайте. Подождите несколько минут до полного растворения. Отсчёт срока хранения начинается с момента разведения. Пошаговые инструкции см. в Руководстве по разведению.

Часто задаваемые вопросы

Почему LL-37 является единственным человеческим кателицидином? Кателицидины — семейство антимикробных пептидов, обнаруженных у позвоночных. Однако у человека экспрессируется лишь один ген этого семейства: ген CAMP (cathelicidin antimicrobial peptide). CAMP кодирует белок-предшественник hCAP18 (human cationic antimicrobial protein, 18 кДа), который под действием сериновых протеаз расщепляется с высвобождением активного фрагмента из 37 аминокислот — LL-37. У других млекопитающих экспрессируется несколько генов кателицидинов; одиночный человеческий ген, по всей видимости, сформировался в ходе эволюционной редукции генома. Таким образом, LL-37 является единственным эндогенным представителем данного класса антимикробных пептидов у человека.

Чем LL-37 отличается от Thymosin Alpha-1 в иммунологических исследованиях? Thymosin Alpha-1 и LL-37 оба исследуются в контексте иммунных свойств, однако действуют через принципиально разные механизмы и на разных уровнях иммунной системы. Thymosin Alpha-1 — пептид из 28 аминокислот, производное протимозина альфа, — характеризуется прежде всего влиянием на адаптивный иммунитет: дифференцировку Т-лимфоцитов, активацию NK-клеток и созревание дендритных клеток. LL-37, напротив, — амфипатический альфа-спиральный пептид из 37 аминокислот, действующий преимущественно в системе врождённого иммунитета. Его прямой мембрано-разрушающий механизм направлен против бактериальных, грибковых и некоторых вирусных мембран; кроме того, он модулирует сигнализацию через TLR4 и TLR9, способствует заживлению ран и поддерживает миграцию кератиноцитов и ангиогенез. Оба пептида занимают взаимодополняющие ниши: Thymosin Alpha-1 — в усилении адаптивного иммунного ответа, LL-37 — в системе врождённой защиты и тканевой репарации.

Каков регуляторный и закупочный статус LL-37? LL-37 не одобрен как терапевтическое средство FDA (США), EMA (ЕС) или большинством других крупных регуляторных органов. Он доступен у поставщиков исследовательских пептидов как исследовательское химическое вещество, преимущественно в лиофилизированной форме. Пептид являлся предметом академических и клинических исследований, включая изучение заживления ран и ранние клинические испытания при таких состояниях, как хронические язвы нижних конечностей, однако регуляторного одобрения для терапевтического применения у человека до сих пор получено не было. Правила приобретения и хранения варьируются в зависимости от юрисдикции; перед приобретением следует уточнить действующие местные нормы.

Можно ли вводить LL-37 местно (топически), а не только подкожно? Исследователи изучали LL-37 при различных путях введения, включая местное нанесение в дополнение к подкожной инъекции. В клинических исследованиях по заживлению ран, в частности при хронических венозных язвах нижних конечностей, рассматривались внутрикожные и местные лекарственные формы. Местное применение сопряжено с рядом трудностей: нестабильность пептида, пенетрация через кожный барьер и деградация протеазами, присутствующими в раневом экссудате. Данные анекдотических исследований посвящены преимущественно подкожному введению для системных применений, тогда как местное применение чаще обсуждается в контексте исследований заживления ран. Ни один из путей введения не получил регуляторного одобрения для терапевтического применения у человека.

Связанные страницы

Цели: Поддержка иммунитета | Восстановление и заживление

Класс: Антимикробные пептиды

См. также: Thymosin Alpha-1 (модуляция адаптивного иммунитета, дифференцировка Т-клеток) | BPC-157 (репарация тканей и противовоспалительные свойства)

Литература и дополнительные материалы

• Hancock REW, Sahl HG. (2006). Antimicrobial and host-defence peptides as new anti-infective therapeutic strategies. Nature Biotechnology, 24(12), 1551–1557. PubMed →
• Sorensen OE, Borregaard N. (2016). Neutrophil extracellular traps: the dark side of neutrophil-derived host defense. Nature Reviews Immunology, 16(12), 749–759. PubMed →
• Vandamme D, Landuyt B, Luyten W, Schoofs L. (2012). A comprehensive summary of LL-37, the factotum human cathelicidin peptide. Cellular and Molecular Life Sciences, 69(9), 1555–1569. PubMed →
• Ramos R, et al. (2011). Wound healing activity of the human antimicrobial peptide LL37. Peptides, 32(7), 1469–1476. PubMed →
• Heilborn JD, et al. (2003). The cathelicidin anti-microbial peptide LL-37 is involved in re-epithelialization of human skin wounds and is lacking in chronic ulcer epithelium. Journal of Investigative Dermatology, 120(3), 379–389. PubMed →
• Elias M, et al. (2014). Microbiome-related mechanisms in the pathogenesis of psoriasis: role of LL-37 as a key antimicrobial peptide. Immunology Letters, 161(2), 201–207. PubMed →
• Tjabringa GS, et al. (2006). The antimicrobial peptide LL-37 activates innate immunity at the airway epithelial surface by transactivation of the epidermal growth factor receptor. Journal of Immunology, 177(6), 4064–4070. PubMed →