Onderzoek in gewone taal
LL-37
Wat het is
LL-37 is het enige menselijke cathelicidine antimicrobieel peptide, een cationisch alfa-helicaal peptide van 37 residuen dat vrijkomt uit de hCAP-18 voorloper in neutrofielen, keratinocyten en epitheel. Het wordt bestudeerd voor directe breedspectrumdoding van bacterien en schimmels door membraanverstoring, voor het neutraliseren van bacteriele LPS (endotoxine) en het dempen van ontstekingscytokinen, en voor het bevorderen van re-epithelialisatie en angiogenese bij huidwonden.
Hoe het in studies werd gebruikt
- Model
- Celvrij / bacteriekweek (in vitro)
- Onderzocht voor
- Breedspectrum antibacteriele activiteit (Gram-negatief en Gram-positief) en binding van LPS/endotoxine
- Dosis
- 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
- Dosering
- Eenmalige blootstelling, bouillon-microdilutie en radiale-diffusietests
- Toedieningsweg
- in vitro
- Duur
- Standaard gevoeligheidsincubatie gedurende de nacht
Gemeten effecten: MIC onder 10 microgram/mL tegen de genoemde pathogenen zelfs in 100 mM NaCl. De activiteit tegen MRSA, Proteus mirabilis en Candida albicans ging verloren bij 100 mM NaCl maar was aanwezig in medium met laag zoutgehalte; Burkholderia cepacia was volledig resistent. LL-37 permeabiliseerde zowel de buiten- als de binnenmembraan van E. coli ML-35p en bond E. coli O111:B4 LPS met hoge affiniteit en positieve cooperativiteit (Hill-coefficient 2,02). In het algemeen minder potent dan protegrine PG-1.
Bijwerkingen: Niet van toepassing (celvrije/bacteriele test); zoutafhankelijk verlies van activiteit genoemd als beperking
- Model
- Celkweek / gist (in vitro), 10 klinische stammen van Candida auris
- Onderzocht voor
- Antifungale activiteit tegen multiresistente Candida auris
- Dosis
- In vitro: MIC 25-100 micrograms/mL (about 5.6-22 micromolar); MFC 50-200 micrograms/mL
- Dosering
- Eenmalige blootstelling, bouillon-microdilutie; geneesmiddelcombinaties getest in verhouding 1:1
- Toedieningsweg
- in vitro
- Duur
- Standaard antifungale gevoeligheidsincubatie
Gemeten effecten: MIC 25-100 microgram/mL en fungicide concentratie 50-200 microgram/mL over 10 stammen. In combinatie 1:1 met antifungale middelen gaf het 70% synergie met fluconazol en 100% synergie met zowel amfotericine B als caspofungine, zonder antagonisme. Opname van propidiumjodide en scanning-elektronenmicroscopie toonden membraanpermeabilisatie en oppervlakteverstoring; LL-37 verhoogde de activiteit van antioxidant-enzymen (oxidatieve stress) en arresteerde cellen in de S-fase.
Bijwerkingen: In dit onderzoek werd geen cytotoxiciteit op zoogdiercellen of hemolyse gemeten; de auteurs benoemen dit als een hiaat dat toekomstig werk vereist
- Model
- Menselijke keratinocytenlijn (HaCaT, in vitro) plus muis (ob/ob) excisiewonden in vivo
- Onderzocht voor
- Wondgenezing (migratie van keratinocyten en re-epithelialisatie)
- Dosis
- 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).
- Dosering
- Eenmalige adenovirale toediening in de wond (in vivo); eenmalige peptideblootstelling voor celtests
- Toedieningsweg
- in vitro (cellen) en intradermale/in-de-wond adenovirale transfer (muizen)
- Duur
- Follow-up van wondgenezing gedurende de sluitingsperiode van de excisiewond
Gemeten effecten: In vitro activeerde LL-37 de migratie van HaCaT-keratinocyten met actineremodellering, verhoogde de tyrosinefosforylering van focale-adhesiekinase en paxilline, induceerde de transcriptiefactoren Snail/Slug, activeerde matrixmetalloproteinasen en betrok MAPK- en PI3K/Akt-signalering (via EGFR-transactivatie en FPRL-1-inductie). In vivo verbeterde adenovirale LL-37-transfer naar excisiewonden bij ob/ob-muizen de re-epithelialisatie en granulatieweefselvorming aanzienlijk ten opzichte van controle.
Bijwerkingen: Geen bijwerkingen gerapporteerd in dit onderzoek
- Model
- Muis (volwassen mannelijke BALB/c), MRSA-geinfecteerde chirurgische rugwonden; 80 muizen in 8 groepen van 10
- Onderzocht voor
- MRSA-geinfecteerde wondgenezing en bacteriele klaring
- Dosis
- 1 mg/kg LL-37 (given topically and/or intraperitoneally); teicoplanin comparator at 7 mg/kg
- Dosering
- Behandeling gestart 24 uur na infectie
- Toedieningsweg
- topisch en/of intraperitoneaal
- Duur
- 14 dagen
Gemeten effecten: Onbehandelde geinfecteerde wonden bereikten 7,8 x 10^7 CFU/g. Gecombineerde topische plus intraperitoneale LL-37 verminderde de tellingen tot 6,9 x 10^2 CFU/g (significant t.o.v. onbehandeld en t.o.v. enkele toedieningsweg, p<0,05 tot p<0,001), dicht bij teicoplanine gecombineerd (3,0 x 10^2 CFU/g). Histologie van de gecombineerde-LL-37-groep toonde toegenomen re-epithelialisatie, granulatieweefsel, collageenorganisatie en angiogenese (VEGF-expressie en microvatdichtheid).
Bijwerkingen: Intraperitoneale LL-37 werd als veilig gerapporteerd zonder waargenomen toxische bijwerkingen
- Model
- Muis, model voor polymicrobiele sepsis met caecale ligatie en punctie (CLP)
- Onderzocht voor
- Sepsis / immunomodulatie (pyroptose van macrofagen, cytokinen, overleving)
- Dosis
- 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).
- Dosering
- Eenmalige intraveneuze dosis direct na CLP-operatie gegeven
- Toedieningsweg
- intraveneus
- Duur
- Eenmalige dosis; overleving gevolgd tot 7 dagen, bemonstering van mediatoren/bacterien na 15 uur
Gemeten effecten: De overleving op 7 dagen steeg van 6,7% (CLP-controle) naar 36,4% met LL-37 (p<0,05). Na 15 uur verlaagde LL-37 het serum IL-1beta (230 naar 49 pg/mL, p<0,001), serum IL-6 (92 naar 77 ng/mL, p<0,001) en serum TNF-alpha (521 naar 308 pg/mL, p<0,05), remde de caspase-1-activatie en de pyroptose van peritoneale macrofagen, en verminderde de bacteriele belasting in peritoneaalvocht (2,5 naar 0,7 x 10^9 CFU/mL, p<0,001) en bloed (4,2 naar 1,8 x 10^5 CFU/mL, p<0,05).
Bijwerkingen: Geen bijwerkingen gerapporteerd in dit onderzoek
- Model
- Mens, volwassenen met moeilijk te genezen chronische veneuze beenulcera (n=34); first-in-man Fase I/IIa
- Onderzocht voor
- Genezing van chronische veneuze beenulcera
- Dosis
- 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.
- Dosering
- Tweemaal wekelijkse toedieningen; 3 weken placebo-inloopfase, daarna 4 weken gerandomiseerde dubbelblinde behandeling
- Toedieningsweg
- topisch
- Duur
- Behandelfase van 4 weken plus follow-up van 4 weken
Gemeten effecten: De genezingssnelheidsconstanten waren ongeveer 6 keer (0,5 mg/mL, p=0,003) en 3 keer (1,6 mg/mL, p=0,088) hoger dan placebo. Het gemiddelde ulcusoppervlak daalde met 68% (0,5 mg/mL) en 50% (1,6 mg/mL). De hoogste concentratie (3,2 mg/mL) toonde geen voordeel ten opzichte van placebo, consistent met de cytotoxiciteit van LL-37 bij hogere concentraties.
Bijwerkingen: Geen veiligheidsproblemen voor lokale of systemische bijwerkingen; de behandeling was veilig en goed verdragen
- Model
- Mens, volwassenen met moeilijk te genezen veneuze beenulcera (n=148, gemiddelde leeftijd 67,6 j, gemiddelde wond 11,6 cm2); Fase IIb HEAL, multicentrisch
- Onderzocht voor
- Genezing van chronische veneuze beenulcera (bevestigend onderzoek)
- Dosis
- Topical LL-37 at 0.5 or 1.6 mg/mL plus compression. Applied wound concentration, not a systemic per-kg dose.
- Dosering
- Topisch, in combinatie met compressietherapie (dubbelblind, placebogecontroleerd, drie armen)
- Toedieningsweg
- topisch
- Duur
- Behandel- en genezingsbeoordelingsperiode van het onderzoek (volgens protocol)
Gemeten effecten: Negatief op de primaire analyse: geen significante verbetering van de genezing voor LL-37 ten opzichte van placebo in de volledige populatie. Een post-hocsubgroep van grote ulcera (ten minste 10 cm2) toonde significante verbetering in verschillende onderling samenhangende genezingsparameters, maar dit was niet het vooraf gespecificeerde eindpunt en vereist een gepowerd bevestigend onderzoek.
Bijwerkingen: Het studiegeneesmiddel werd goed verdragen en was veilig bij zowel 0,5 als 1,6 mg/mL
Hoe solide zijn de gegevens
Wisselende kwaliteit, en eerlijk gezegd is het bewijs voor wondgenezing bij de mens het zwakke punt. De antimicrobiele in-vitrogegevens zijn solide en reproduceerbaar: de Turner 1998 studie (PMID 9736536) is een fundamenteel, veel geciteerd methodeartikel dat een MIC onder 10 microgram/mL tegen verschillende pathogenen aantoont, maar het legt ook LL-37's grootste in-vitrokanttekening bloot, namelijk dat de activiteit sterk daalt bij fysiologisch zout (100 mM NaCl) voor MRSA, Proteus en Candida. Het Candida auris antifungale artikel (PMID 35205958) is een in-vitrostudie met een enkele groep uit een laboratorium zonder cytotoxiciteitscontroles op zoogdiercellen, wat de auteurs zelf aangeven, zodat de claims over synergie en S-fase-arrest voorlopig zijn. Dierproefgegevens (PMID 34680791 MRSA-wond; PMID 26746575 CLP-sepsis) zijn kleine eenmalige knaagdierstudies met sterke p-waarden maar bescheiden absolute overlevingswinsten (sepsisoverleving slechts 6,7% tot 36,4%) en korte follow-up; de sepsisdosis wordt gerapporteerd als 2 microgram per muis zonder vermeld lichaamsgewicht, dus elke mg/kg-waarde is een schatting, geen gepubliceerde dosis per kg. De Carretero wondstudie (PMID 17805349) leverde LL-37 in vivo via adenovirale gentransfer, niet als gewogen peptide, zodat het helemaal niet naar een dosis kan worden vertaald. Voor mensen zijn er twee gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken en ze zijn het oneens: de first-in-man Fase I/IIa (PMID 25041740, n=34, sponsor Pergamum/Promore) was positief bij de twee lagere topische concentraties met een duidelijke klokvormige dosis-responscurve (de hoogste dosis van 3,2 mg/mL faalde, consistent met zelfcytotoxiciteit), maar het grotere bevestigende Fase IIb HEAL-onderzoek (PMID 34687253, n=148, dezelfde sponsorlijn, geneesmiddelnaam ropocamptide) was NEGATIEF op zijn primaire eindpunt, met alleen een post-hocsignaal in een subgroep met grote ulcera. Beide humane onderzoeken werden door de sponsor uitgevoerd. Conclusie: goed mechanistisch bewijs voor antimicrobiele en immunomodulerende werking, maar het klinische voordeel voor wondgenezing is onbewezen, het enige adequaat gepowerde humane onderzoek faalde, en alle humane dosering is een topische wondconcentratie (mg/mL), nooit een systemische dosis per kg. De veiligheid was in alle onderzoeken consistent gunstig bij de gebruikte doses, met de opvallende kanttekening dat LL-37 cytotoxisch is voor zoogdiercellen bij hogere concentraties.
Bronnen
- Turner J, et al. Activities of LL-37, a cathelin-associated antimicrobial peptide of human neutrophils. Antimicrob Agents Chemother. 1998;42(9):2206-14.(PMID 9736536)
- 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.(PMID 35205958)
- 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.(PMID 17805349)
- Simonetti O, et al. Efficacy of Cathelicidin LL-37 in an MRSA Wound Infection Mouse Model. Antibiotics (Basel). 2021;10(10):1210.(PMID 34680791)
- 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.(PMID 26746575)
- 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.(PMID 25041740)
- 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.(PMID 34687253)
Studiegegevens, alleen voor onderzoek. Geen vastgesteld humaan protocol.