Výzkum srozumitelně

LL-37

Co to je

LL-37 je jediný lidský katelicidinový antimikrobiální peptid, kationtový alfa-helikální peptid o 37 aminokyselinách uvolňovaný z prekurzoru hCAP-18 v neutrofilech, keratinocytech a epitelu. Studuje se pro přímé širokospektré usmrcování bakterií a hub narušením membrány, pro neutralizaci bakteriálního LPS (endotoxinu) a tlumení zánětlivých cytokinů a pro podporu reepitelizace a angiogeneze kožních ran.

Jak byl použit ve studiích

Model: Bezbuněčná / bakteriální kultura (in vitro)
Studováno pro: Širokospektrá antibakteriální aktivita (gramnegativní a grampozitivní) a vazba LPS/endotoxinu
Dávka: In vitro: MIC less than 10 micrograms/mL (about <2.2 micromolar, MW ~4493) against P. aeruginosa, S. typhimurium, E. coli, L. monocytogenes, S. epidermidis, S. aureus and vancomycin-resistant enterococci
Dávkování: Jednorázová expozice, mikrodiluce v bujónu a radiální difuzní testy
Způsob podání: in vitro
Délka trvání: Standardní přesnoční inkubace citlivosti

Naměřené účinky: MIC pod 10 mikrogramů/mL proti uvedeným patogenům i ve 100 mM NaCl. Aktivita proti MRSA, Proteus mirabilis a Candida albicans byla při 100 mM NaCl ztracena, ale přítomna v médiu s nízkým obsahem soli; Burkholderia cepacia byla plně rezistentní. LL-37 permeabilizoval jak vnější, tak vnitřní membránu E. coli ML-35p a vázal LPS E. coli O111:B4 s vysokou afinitou a pozitivní kooperativitou (Hillův koeficient 2,02). Obecně méně účinný než protegrin PG-1.

Nežádoucí účinky: Nehodí se (bezbuněčný/bakteriální test); zaznamenána jako omezení ztráta aktivity závislá na soli

Zdroje: Turner J, et al. Activities of LL-37, a cathelin-associated antimicrobial peptide of human neutrophils. Antimicrob Agents Chemother. 1998;42(9):2206-14.

Model: Buněčná kultura / kvasinky (in vitro), 10 klinických kmenů Candida auris
Studováno pro: Antifungální aktivita proti multirezistentní Candida auris
Dávka: In vitro: MIC 25-100 micrograms/mL (about 5.6-22 micromolar); MFC 50-200 micrograms/mL
Dávkování: Jednorázová expozice, mikrodiluce v bujónu; kombinace léků testovány v poměru 1:1
Způsob podání: in vitro
Délka trvání: Standardní inkubace antifungální citlivosti

Naměřené účinky: MIC 25-100 mikrogramů/mL a fungicidní koncentrace 50-200 mikrogramů/mL u 10 kmenů. Kombinace 1:1 s antimykotiky dala 70% synergii s flukonazolem a 100% synergii jak s amfotericinem B, tak s kaspofunginem, bez antagonismu. Příjem propidium jodidu a rastrovací elektronová mikroskopie ukázaly permeabilizaci membrány a narušení povrchu; LL-37 zvýšil aktivitu antioxidačních enzymů (oxidační stres) a zastavil buňky v S fázi.

Nežádoucí účinky: V této studii nebyla měřena žádná cytotoxicita na savčích buňkách ani hemolýza; autoři to označují za mezeru vyžadující budoucí práci

Zdroje: Rather IA, et al. Antifungal Activity of Human Cathelicidin LL-37 by Triggering Oxidative Stress and Cell Cycle Arrest in Candida auris. J Fungi (Basel). 2022;8(2):204.

Model: Lidská keratinocytová linie (HaCaT, in vitro) plus myší (ob/ob) excizní rány in vivo
Studováno pro: Hojení ran (migrace keratinocytů a reepitelizace)
Dávka: In vivo dose not expressed per kg: LL-37 was delivered by adenoviral gene transfer into the wound, not as a weighed peptide dose, so no mg/kg figure exists. In vitro keratinocyte assays used micromolar LL-37 (low-micromolar range).
Dávkování: Jednorázové adenovirové podání do rány (in vivo); jednorázová expozice peptidu pro buněčné testy
Způsob podání: in vitro (buňky) a intradermální/do rány adenovirový přenos (myši)
Délka trvání: Sledování hojení rány po dobu uzavírání excizní rány

Naměřené účinky: In vitro LL-37 aktivoval migraci HaCaT keratinocytů s přestavbou aktinu, zvýšil tyrosinovou fosforylaci kinázy fokální adheze a paxilinu, indukoval transkripční faktory Snail/Slug, aktivoval matrixové metaloproteinázy a zapojil signalizaci MAPK a PI3K/Akt (prostřednictvím transaktivace EGFR a indukce FPRL-1). In vivo adenovirový přenos LL-37 do excizních ran u ob/ob myší významně zlepšil reepitelizaci a tvorbu granulační tkáně oproti kontrole.

Nežádoucí účinky: V této studii nebyly hlášeny žádné nežádoucí příhody

Zdroje: Carretero M, et al. In vitro and in vivo wound healing-promoting activities of human cathelicidin LL-37. J Invest Dermatol. 2008;128(1):223-36.

Model: Myš (dospělý samec BALB/c), zádové chirurgické rány infikované MRSA; 80 myší v 8 skupinách po 10
Studováno pro: Hojení ran infikovaných MRSA a eliminace bakterií
Dávka: 1 mg/kg LL-37 (given topically and/or intraperitoneally); teicoplanin comparator at 7 mg/kg
Dávkování: Léčba zahájena 24 hodin po infekci
Způsob podání: topicky a/nebo intraperitoneálně
Délka trvání: 14 dní

Naměřené účinky: Neléčené infikované rány dosáhly 7,8 x 10^7 CFU/g. Kombinovaný topický plus intraperitoneální LL-37 snížil počty na 6,9 x 10^2 CFU/g (významně vs neléčené a vs jednocestné, p<0,05 až p<0,001), blízko teikoplaninu kombinovaně (3,0 x 10^2 CFU/g). Histologie skupiny s kombinovaným LL-37 ukázala zvýšenou reepitelizaci, granulační tkáň, organizaci kolagenu a angiogenezi (exprese VEGF a hustota mikrocév).

Nežádoucí účinky: Intraperitoneální LL-37 byl uváděn jako bezpečný, bez pozorovaných toxických nežádoucích účinků

Zdroje: Simonetti O, et al. Efficacy of Cathelicidin LL-37 in an MRSA Wound Infection Mouse Model. Antibiotics (Basel). 2021;10(10):1210.

Model: Myš, model polymikrobiální sepse cékální ligací a punkcí (CLP)
Studováno pro: Sepse / imunomodulace (pyroptóza makrofágů, cytokiny, přežití)
Dávka: 2 micrograms per mouse IV (a 1 microgram per mouse dose was also tested and was less effective). Body weight was not reported, so a per-kg value cannot be derived without assumption; at a typical ~20 g BALB/c mouse this is roughly 0.1 mg/kg (estimate only, weight not stated in the paper).
Dávkování: Jednorázová intravenózní dávka podaná ihned po operaci CLP
Způsob podání: intravenózně
Délka trvání: Jednorázová dávka; přežití sledováno do 7 dní, odběr mediátorů/bakterií v 15 hodinách

Naměřené účinky: 7denní přežití vzrostlo z 6,7% (kontrola CLP) na 36,4% s LL-37 (p<0,05). V 15 hodinách LL-37 snížil sérový IL-1beta (230 na 49 pg/mL, p<0,001), sérový IL-6 (92 na 77 ng/mL, p<0,001) a sérový TNF-alpha (521 na 308 pg/mL, p<0,05), inhiboval aktivaci kaspázy-1 a pyroptózu peritoneálních makrofágů a snížil bakteriální zátěž v peritoneální tekutině (2,5 na 0,7 x 10^9 CFU/mL, p<0,001) a v krvi (4,2 na 1,8 x 10^5 CFU/mL, p<0,05).

Nežádoucí účinky: V této studii nebyly hlášeny žádné nežádoucí účinky

Zdroje: Hu Z, et al. Antimicrobial cathelicidin peptide LL-37 inhibits the pyroptosis of macrophages and improves the survival of polybacterial septic mice. Int Immunol. 2016;28(5):245-53.

Model: Člověk, dospělí s obtížně se hojícími chronickými žilními bércovými vředy (n=34); první studie na člověku fáze I/IIa
Studováno pro: Hojení chronických žilních bércových vředů
Dávka: Topical wound application of LL-37 at 0.5, 1.6 or 3.2 mg/mL solution. This is an applied wound concentration, not a systemic body-weight dose; no mg/kg basis applies and no body weight was used for dosing.
Dávkování: Aplikace dvakrát týdně; 3týdenní zaváděcí fáze s placebem, poté 4týdenní randomizovaná dvojitě zaslepená léčba
Způsob podání: topicky
Délka trvání: 4týdenní léčebná fáze plus 4týdenní sledování

Naměřené účinky: Konstanty rychlosti hojení byly asi 6krát (0,5 mg/mL, p=0,003) a 3krát (1,6 mg/mL, p=0,088) vyšší než u placeba. Průměrná plocha vředu klesla o 68% (0,5 mg/mL) a 50% (1,6 mg/mL). Nejvyšší koncentrace (3,2 mg/mL) nevykázala žádný přínos oproti placebu, což odpovídá cytotoxicitě LL-37 při vyšších koncentracích.

Nežádoucí účinky: Žádné bezpečnostní obavy ohledně lokálních nebo systémových nežádoucích příhod; léčba byla bezpečná a dobře snášená

Zdroje: Gronberg A, et al. Treatment with LL-37 is safe and effective in enhancing healing of hard-to-heal venous leg ulcers: a randomized, placebo-controlled clinical trial. Wound Repair Regen. 2014;22(5):613-21.

Model: Člověk, dospělí s obtížně se hojícími žilními bércovými vředy (n=148, průměrný věk 67,6 let, průměrná rána 11,6 cm2); fáze IIb HEAL, multicentrická
Studováno pro: Hojení chronických žilních bércových vředů (potvrzovací studie)
Dávka: Topical LL-37 at 0.5 or 1.6 mg/mL plus compression. Applied wound concentration, not a systemic per-kg dose.
Dávkování: Topicky, v kombinaci s kompresní terapií (dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná, tři ramena)
Způsob podání: topicky
Délka trvání: Léčebné období a období hodnocení hojení ve studii (dle protokolu)

Naměřené účinky: Negativní v primární analýze: žádné významné zlepšení hojení u LL-37 vs placebo v celé populaci. Post hoc podskupina velkých vředů (alespoň 10 cm2) vykázala významné zlepšení několika vzájemně souvisejících parametrů hojení, ale toto nebyl předem stanovený cílový ukazatel a vyžaduje potvrzovací studii s dostatečnou statistickou silou.

Nežádoucí účinky: Studovaný lék byl dobře snášený a bezpečný při obou koncentracích 0,5 i 1,6 mg/mL

Zdroje: Mahlapuu M, et al. Evaluation of LL-37 in healing of hard-to-heal venous leg ulcers: a multicentric prospective randomized placebo-controlled clinical trial. Wound Repair Regen. 2021;29(6):938-950.

Jak spolehlivá jsou data

Smíšená kvalita a popravdě řečeno lidské důkazy o hojení ran jsou slabým místem. Antimikrobiální in vitro data jsou solidní a reprodukovatelná: studie Turner 1998 (PMID 9736536) je zakladatelská, hojně citovaná metodická práce ukazující MIC pod 10 mikrogramů/mL proti několika patogenům, ale zároveň odhaluje největší in vitro výhradu LL-37, totiž že aktivita prudce klesá při fyziologické koncentraci soli (100 mM NaCl) u MRSA, Proteus a Candida. Práce o antifungální aktivitě proti Candida auris (PMID 35205958) je jednoskupinová in vitro studie z jediné laboratoře bez kontrol cytotoxicity na savčích buňkách, na což autoři sami upozorňují, takže tvrzení o synergii a zástavě v S fázi jsou předběžná. Zvířecí data (PMID 34680791 rána s MRSA; PMID 26746575 CLP sepse) jsou malé jednorázové studie na hlodavcích se silnými p-hodnotami, ale skromnými absolutními zisky v přežití (přežití u sepse jen 6,7% na 36,4%) a krátkým sledováním; dávka u sepse je uváděna jako 2 mikrogramy na myš bez uvedení tělesné hmotnosti, takže jakákoli hodnota v mg/kg je odhad, nikoli publikovaná dávka na kg. Studie hojení ran Carretero (PMID 17805349) podávala LL-37 in vivo adenovirovým genovým přenosem, nikoli jako navážený peptid, takže ji vůbec nelze převést na dávku. U lidí existují dvě randomizované kontrolované studie a navzájem si odporují: první studie na člověku fáze I/IIa (PMID 25041740, n=34, sponzor Pergamum/Promore) byla pozitivní u dvou nižších topických koncentrací s jasnou zvonovitou závislostí dávky a odpovědi (nejvyšší dávka 3,2 mg/mL selhala, což odpovídá vlastní cytotoxicitě), avšak větší potvrzovací studie fáze IIb HEAL (PMID 34687253, n=148, stejná sponzorská linie, název léku ropocamptide) byla NEGATIVNÍ ve svém primárním cílovém ukazateli, pouze se signálem post hoc podskupiny velkých vředů. Obě lidské studie byly vedeny sponzorem. Souhrnně: dobré důkazy o antimikrobiálním a imunomodulačním mechanismu, ale klinický přínos pro hojení ran je neprokázaný, jediná adekvátně dimenzovaná lidská studie selhala a veškeré dávkování u lidí je topická koncentrace v ráně (mg/mL), nikdy systémová dávka na kg. Bezpečnost napříč studiemi byla při použitých dávkách trvale příznivá, s pozoruhodnou výhradou, že LL-37 je při vyšších koncentracích cytotoxický pro savčí buňky.

Zdroje

Data ze studií, pouze pro výzkum. Žádný zavedený protokol pro člověka.