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La ricerca in parole semplici

LL-37

Che cos'è

LL-37 e l'unica catelicidina umana, un peptide antimicrobico, un peptide cationico alfa-elicoidale di 37 residui rilasciato dal precursore hCAP-18 nei neutrofili, nei cheratinociti e negli epiteli. E studiato per l'uccisione diretta ad ampio spettro di batteri e funghi mediante disgregazione della membrana, per la neutralizzazione dell'LPS batterico (endotossina) e l'attenuazione delle citochine infiammatorie, e per la promozione della riepitelizzazione delle ferite cutanee e dell'angiogenesi.

Come è stato usato negli studi

Modello
Coltura priva di cellule / coltura batterica (in vitro)
Studiato per
Attivita antibatterica ad ampio spettro (Gram-negativi e Gram-positivi) e legame con LPS/endotossina
Dose
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
Schema posologico
Singola esposizione, saggi di microdiluizione in brodo e di diffusione radiale
Via di somministrazione
in vitro
Durata
Incubazione standard di sensibilita per una notte

Effetti misurati: MIC inferiore a 10 microgrammi/mL contro i patogeni elencati anche in 100 mM NaCl. L'attivita contro MRSA, Proteus mirabilis e Candida albicans e stata persa in 100 mM NaCl ma presente in terreno a basso contenuto di sale; Burkholderia cepacia era completamente resistente. LL-37 ha permeabilizzato sia la membrana esterna che quella interna di E. coli ML-35p e ha legato l'LPS di E. coli O111:B4 con elevata affinita e cooperativita positiva (coefficiente di Hill 2,02). In generale meno potente della protegrina PG-1.

Effetti collaterali: Non applicabile (saggio priva di cellule/batterico); la perdita di attivita sale-dipendente e segnalata come limite

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

Modello
Coltura cellulare / lievito (in vitro), 10 ceppi clinici di Candida auris
Studiato per
Attivita antifungina contro Candida auris multiresistente
Dose
In vitro: MIC 25-100 micrograms/mL (about 5.6-22 micromolar); MFC 50-200 micrograms/mL
Schema posologico
Singola esposizione, microdiluizione in brodo; combinazioni di farmaci testate in rapporto 1:1
Via di somministrazione
in vitro
Durata
Incubazione standard di sensibilita antifungina

Effetti misurati: MIC 25-100 microgrammi/mL e concentrazione fungicida 50-200 microgrammi/mL nei 10 ceppi. Combinato 1:1 con antifungini ha dato il 70% di sinergia con il fluconazolo e il 100% di sinergia sia con l'amfotericina B sia con la caspofungina, senza antagonismo. L'assorbimento di ioduro di propidio e la microscopia elettronica a scansione hanno mostrato permeabilizzazione della membrana e disgregazione della superficie; LL-37 ha aumentato l'attivita degli enzimi antiossidanti (stress ossidativo) e ha arrestato le cellule in fase S.

Effetti collaterali: In questo studio non sono state misurate citotossicita su cellule di mammifero o emolisi; gli autori segnalano questo come una lacuna che richiede lavori futuri

Fonti: 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.

Modello
Linea di cheratinociti umani (HaCaT, in vitro) piu ferite escissionali in topo (ob/ob) in vivo
Studiato per
Guarigione delle ferite (migrazione dei cheratinociti e riepitelizzazione)
Dose
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).
Schema posologico
Singola somministrazione adenovirale nella ferita (in vivo); singola esposizione al peptide per i saggi cellulari
Via di somministrazione
in vitro (cellule) e trasferimento adenovirale intradermico/nella ferita (topi)
Durata
Follow-up della guarigione della ferita durante il periodo di chiusura della ferita escissionale

Effetti misurati: In vitro, LL-37 ha attivato la migrazione dei cheratinociti HaCaT con rimodellamento dell'actina, ha aumentato la fosforilazione su tirosina della chinasi di adesione focale e della paxillina, ha indotto i fattori di trascrizione Snail/Slug, ha attivato le metalloproteinasi della matrice e ha coinvolto la segnalazione MAPK e PI3K/Akt (tramite transattivazione di EGFR e induzione di FPRL-1). In vivo, il trasferimento adenovirale di LL-37 in ferite escissionali in topi ob/ob ha migliorato significativamente la riepitelizzazione e la formazione di tessuto di granulazione rispetto al controllo.

Effetti collaterali: Nessun evento avverso riportato in questo studio

Fonti: 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.

Modello
Topo (BALB/c maschio adulto), ferite chirurgiche dorsali infette da MRSA; 80 topi in 8 gruppi da 10
Studiato per
Guarigione delle ferite infette da MRSA e clearance batterica
Dose
1 mg/kg LL-37 (given topically and/or intraperitoneally); teicoplanin comparator at 7 mg/kg
Schema posologico
Trattamento iniziato 24 ore dopo l'infezione
Via di somministrazione
topico e/o intraperitoneale
Durata
14 giorni

Effetti misurati: Le ferite infette non trattate hanno raggiunto 7,8 x 10^7 CFU/g. La combinazione di LL-37 topico e intraperitoneale ha ridotto le conte a 6,9 x 10^2 CFU/g (significativo rispetto al non trattato e rispetto alla singola via, p<0,05 a p<0,001), vicino alla teicoplanina combinata (3,0 x 10^2 CFU/g). L'istologia del gruppo con LL-37 combinato ha mostrato un aumento della riepitelizzazione, del tessuto di granulazione, dell'organizzazione del collagene e dell'angiogenesi (espressione di VEGF e densita microvascolare).

Effetti collaterali: LL-37 intraperitoneale e stato riportato come sicuro, senza effetti collaterali tossici osservati

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

Modello
Topo, modello di sepsi polimicrobica con legatura e perforazione cecale (CLP)
Studiato per
Sepsi / immunomodulazione (piroptosi dei macrofagi, citochine, sopravvivenza)
Dose
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).
Schema posologico
Singola dose endovenosa somministrata immediatamente dopo l'intervento di CLP
Via di somministrazione
endovenosa
Durata
Dose singola; sopravvivenza seguita fino a 7 giorni, campionamento di mediatori/batteri a 15 ore

Effetti misurati: La sopravvivenza a 7 giorni e salita dal 6,7% (controllo CLP) al 36,4% con LL-37 (p<0,05). A 15 ore LL-37 ha abbassato l'IL-1beta sierica (da 230 a 49 pg/mL, p<0,001), l'IL-6 sierica (da 92 a 77 ng/mL, p<0,001) e il TNF-alpha sierico (da 521 a 308 pg/mL, p<0,05), ha inibito l'attivazione della caspasi-1 e la piroptosi dei macrofagi peritoneali, e ha ridotto la carica batterica nel liquido peritoneale (da 2,5 a 0,7 x 10^9 CFU/mL, p<0,001) e nel sangue (da 4,2 a 1,8 x 10^5 CFU/mL, p<0,05).

Effetti collaterali: Nessun effetto avverso riportato in questo studio

Fonti: 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.

Modello
Uomo, adulti con ulcere venose croniche degli arti inferiori difficili da guarire (n=34); primo studio sull'uomo di Fase I/IIa
Studiato per
Guarigione delle ulcere venose croniche degli arti inferiori
Dose
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.
Schema posologico
Applicazioni due volte a settimana; run-in con placebo di 3 settimane poi trattamento randomizzato in doppio cieco di 4 settimane
Via di somministrazione
topico
Durata
Fase di trattamento di 4 settimane piu follow-up di 4 settimane

Effetti misurati: Le costanti del tasso di guarigione erano circa 6 volte (0,5 mg/mL, p=0,003) e 3 volte (1,6 mg/mL, p=0,088) piu alte rispetto al placebo. L'area media dell'ulcera e diminuita del 68% (0,5 mg/mL) e del 50% (1,6 mg/mL). La concentrazione piu alta (3,2 mg/mL) non ha mostrato alcun beneficio rispetto al placebo, coerentemente con la citotossicita di LL-37 a concentrazioni piu elevate.

Effetti collaterali: Nessuna preoccupazione di sicurezza per eventi avversi locali o sistemici; il trattamento e stato sicuro e ben tollerato

Fonti: 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.

Modello
Uomo, adulti con ulcere venose degli arti inferiori difficili da guarire (n=148, eta media 67,6 anni, ferita media 11,6 cm2); Fase IIb HEAL, multicentrico
Studiato per
Guarigione delle ulcere venose croniche degli arti inferiori (studio confermativo)
Dose
Topical LL-37 at 0.5 or 1.6 mg/mL plus compression. Applied wound concentration, not a systemic per-kg dose.
Schema posologico
Topico, in combinazione con terapia compressiva (in doppio cieco, controllato con placebo, tre bracci)
Via di somministrazione
topico
Durata
Periodo di trattamento dello studio e di valutazione della guarigione (come da protocollo)

Effetti misurati: Negativo all'analisi primaria: nessun miglioramento significativo nella guarigione per LL-37 rispetto al placebo nell'intera popolazione. Un sottogruppo post hoc di ulcere grandi (almeno 10 cm2) ha mostrato un miglioramento significativo in diversi parametri di guarigione correlati, ma questo non era l'endpoint prespecificato e necessita di uno studio confermativo adeguatamente potenziato.

Effetti collaterali: Il farmaco in studio e stato ben tollerato e sicuro sia a 0,5 sia a 1,6 mg/mL

Fonti: 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.

Quanto sono solidi i dati

Qualita mista, e onestamente le prove sulla guarigione delle ferite nell'uomo sono il punto debole. I dati antimicrobici in vitro sono solidi e riproducibili: lo studio di Turner 1998 (PMID 9736536) e un articolo metodologico fondamentale e molto citato che mostra una MIC inferiore a 10 microgrammi/mL contro diversi patogeni, ma espone anche il principale limite in vitro di LL-37, ovvero che l'attivita cala drasticamente in presenza di sale fisiologico (100 mM NaCl) per MRSA, Proteus e Candida. L'articolo sull'attivita antifungina contro Candida auris (PMID 35205958) e uno studio in vitro a gruppo singolo di un solo laboratorio senza controlli di citotossicita su cellule di mammifero, cosa che gli stessi autori segnalano, percio le affermazioni sulla sinergia e sull'arresto in fase S sono preliminari. I dati sugli animali (PMID 34680791 ferita da MRSA; PMID 26746575 sepsi CLP) sono piccoli studi su roditori con singolo esperimento, con valori di p robusti ma modesti guadagni assoluti di sopravvivenza (la sopravvivenza nella sepsi sale solo dal 6,7% al 36,4%) e follow-up breve; la dose nella sepsi e riportata come 2 microgrammi per topo senza che sia indicato il peso corporeo, percio qualsiasi valore in mg/kg e una stima, non una dose pubblicata per kg. Lo studio sulla ferita di Carretero (PMID 17805349) ha somministrato LL-37 in vivo mediante trasferimento genico adenovirale, non come peptide pesato, percio non puo affatto essere tradotto in una dose. Per l'uomo esistono due studi randomizzati controllati e sono in disaccordo: il primo studio sull'uomo di Fase I/IIa (PMID 25041740, n=34, sponsor Pergamum/Promore) e stato positivo alle due concentrazioni topiche piu basse con una chiara risposta alla dose a campana (la dose piu alta di 3,2 mg/mL ha fallito, coerentemente con l'autocitotossicita), ma il piu ampio studio confermativo di Fase IIb HEAL (PMID 34687253, n=148, stessa filiera di sponsor, nome del farmaco ropocamptide) e stato NEGATIVO sul suo endpoint primario, con solo un segnale post hoc nel sottogruppo delle ulcere grandi. Entrambi gli studi sull'uomo sono stati condotti dallo sponsor. In sintesi: buone prove meccanicistiche antimicrobiche e immunomodulatorie, ma il beneficio clinico sulla guarigione delle ferite e non dimostrato, l'unico studio sull'uomo adeguatamente potenziato ha fallito, e tutto il dosaggio nell'uomo e una concentrazione topica sulla ferita (mg/mL), mai una dose sistemica per kg. La sicurezza in tutti gli studi e stata costantemente benigna alle dosi utilizzate, con la notevole avvertenza che LL-37 e citotossico per le cellule di mammifero a concentrazioni piu elevate.

Fonti

Dati di studi, solo per ricerca. Nessun protocollo umano stabilito.