Исследования простым языком
LL-37
Что это
LL-37 - это единственный человеческий кателицидиновый антимикробный пептид, катионный альфа-спиральный пептид из 37 аминокислотных остатков, высвобождаемый из предшественника hCAP-18 в нейтрофилах, кератиноцитах и эпителии. Его изучают как средство прямого уничтожения бактерий и грибов широкого спектра за счёт разрушения мембран, для нейтрализации бактериального LPS (эндотоксина) и подавления воспалительных цитокинов, а также для стимуляции реэпителизации кожных ран и ангиогенеза.
Как применяли в исследованиях
- Модель
- Бесклеточная / бактериальная культура (in vitro)
- Изучалось при
- Антибактериальная активность широкого спектра (грамотрицательные и грамположительные) и связывание LPS/эндотоксина
- Доза
- 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
- Режим дозирования
- Однократное воздействие, методы микроразведения в бульоне и радиальной диффузии
- Путь введения
- in vitro
- Длительность
- Стандартная ночная инкубация для оценки чувствительности
Измеренные эффекты: MIC ниже 10 микрограммов/мл против перечисленных патогенов даже в 100 mM NaCl. Активность против MRSA, Proteus mirabilis и Candida albicans терялась при 100 mM NaCl, но присутствовала в среде с низким содержанием соли; Burkholderia cepacia была полностью устойчива. LL-37 повышал проницаемость как наружной, так и внутренней мембран E. coli ML-35p и связывал LPS E. coli O111:B4 с высокой аффинностью и положительной кооперативностью (коэффициент Хилла 2,02). В целом менее активен, чем протегрин PG-1.
Побочные эффекты: Неприменимо (бесклеточный/бактериальный тест); отмечена как ограничение зависимая от соли потеря активности
- Модель
- Клеточная культура / дрожжи (in vitro), 10 клинических штаммов Candida auris
- Изучалось при
- Антигрибковая активность против полирезистентной Candida auris
- Доза
- In vitro: MIC 25-100 micrograms/mL (about 5.6-22 micromolar); MFC 50-200 micrograms/mL
- Режим дозирования
- Однократное воздействие, микроразведение в бульоне; комбинации препаратов тестировались в соотношении 1:1
- Путь введения
- in vitro
- Длительность
- Стандартная инкубация для оценки чувствительности к противогрибковым средствам
Измеренные эффекты: MIC 25-100 микрограммов/мл и фунгицидная концентрация 50-200 микрограммов/мл по 10 штаммам. В комбинации 1:1 с противогрибковыми средствами давал 70% синергии с флуконазолом и 100% синергии как с амфотерицином B, так и с каспофунгином, без антагонизма. Поглощение пропидия йодида и сканирующая электронная микроскопия показали повышение проницаемости мембран и разрушение поверхности; LL-37 повышал активность антиоксидантных ферментов (окислительный стресс) и останавливал клетки в S-фазе.
Побочные эффекты: В этом исследовании не измеряли цитотоксичность для клеток млекопитающих или гемолиз; авторы отмечают это как пробел, требующий дальнейшей работы
- Модель
- Линия кератиноцитов человека (HaCaT, in vitro) плюс эксцизионные раны у мышей (ob/ob) in vivo
- Изучалось при
- Заживление ран (миграция кератиноцитов и реэпителизация)
- Доза
- 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).
- Режим дозирования
- Однократное внутрираневое аденовирусное введение (in vivo); однократное воздействие пептидом для клеточных тестов
- Путь введения
- in vitro (клетки) и внутрикожный/внутрираневой аденовирусный перенос (мыши)
- Длительность
- Наблюдение за заживлением в течение периода закрытия эксцизионной раны
Измеренные эффекты: In vitro LL-37 активировал миграцию кератиноцитов HaCaT с ремоделированием актина, повышал тирозиновое фосфорилирование киназы фокальной адгезии и паксиллина, индуцировал транскрипционные факторы Snail/Slug, активировал матриксные металлопротеиназы и задействовал сигнальные пути MAPK и PI3K/Akt (через трансактивацию EGFR и индукцию FPRL-1). In vivo аденовирусный перенос LL-37 в эксцизионные раны у мышей ob/ob значительно улучшал реэпителизацию и формирование грануляционной ткани по сравнению с контролем.
Побочные эффекты: В этом исследовании нежелательных явлений не зарегистрировано
- Модель
- Мышь (взрослые самцы BALB/c), хирургические раны на спине, инфицированные MRSA; 80 мышей в 8 группах по 10
- Изучалось при
- Заживление инфицированных MRSA ран и элиминация бактерий
- Доза
- 1 mg/kg LL-37 (given topically and/or intraperitoneally); teicoplanin comparator at 7 mg/kg
- Режим дозирования
- Лечение начато через 24 часа после инфицирования
- Путь введения
- местно и/или внутрибрюшинно
- Длительность
- 14 дней
Измеренные эффекты: Нелеченые инфицированные раны достигали 7,8 x 10^7 КОЕ/г. Комбинированное местное плюс внутрибрюшинное введение LL-37 снижало количество до 6,9 x 10^2 КОЕ/г (значимо по сравнению с нелечеными и с одиночным путём введения, p<0,05 до p<0,001), близко к комбинированному тейкопланину (3,0 x 10^2 КОЕ/г). Гистология группы комбинированного LL-37 показала усиление реэпителизации, грануляционной ткани, организации коллагена и ангиогенеза (экспрессия VEGF и плотность микрососудов).
Побочные эффекты: Внутрибрюшинный LL-37 был признан безопасным, токсических побочных эффектов не наблюдалось
- Модель
- Мышь, модель полимикробного сепсиса с лигированием и пункцией слепой кишки (CLP)
- Изучалось при
- Сепсис / иммуномодуляция (пироптоз макрофагов, цитокины, выживаемость)
- Доза
- 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).
- Режим дозирования
- Однократная внутривенная доза, введённая сразу после операции CLP
- Путь введения
- внутривенно
- Длительность
- Однократная доза; выживаемость прослеживалась до 7 дней, отбор медиаторов/бактерий на 15 часе
Измеренные эффекты: 7-дневная выживаемость выросла с 6,7% (контроль CLP) до 36,4% при LL-37 (p<0,05). На 15 часе LL-37 снижал сывороточный IL-1beta (с 230 до 49 pg/mL, p<0,001), сывороточный IL-6 (с 92 до 77 ng/mL, p<0,001) и сывороточный TNF-alpha (с 521 до 308 pg/mL, p<0,05), ингибировал активацию каспазы-1 и пироптоз перитонеальных макрофагов и снижал бактериальную нагрузку в перитонеальной жидкости (с 2,5 до 0,7 x 10^9 КОЕ/мл, p<0,001) и в крови (с 4,2 до 1,8 x 10^5 КОЕ/мл, p<0,05).
Побочные эффекты: В этом исследовании нежелательных эффектов не зарегистрировано
- Модель
- Человек, взрослые с трудно заживающими хроническими венозными язвами голени (n=34); первое исследование на человеке фазы I/IIa
- Изучалось при
- Заживление хронической венозной язвы голени
- Доза
- 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.
- Режим дозирования
- Применение дважды в неделю; 3-недельный вводный период с плацебо, затем 4-недельное рандомизированное двойное слепое лечение
- Путь введения
- местно
- Длительность
- 4-недельная фаза лечения плюс 4-недельное наблюдение
Измеренные эффекты: Константы скорости заживления были примерно в 6 раз (0,5 mg/mL, p=0,003) и в 3 раза (1,6 mg/mL, p=0,088) выше, чем при плацебо. Средняя площадь язвы уменьшилась на 68% (0,5 mg/mL) и на 50% (1,6 mg/mL). Самая высокая концентрация (3,2 mg/mL) не показала преимущества над плацебо, что согласуется с цитотоксичностью LL-37 при более высоких концентрациях.
Побочные эффекты: Никаких опасений по безопасности в отношении местных или системных нежелательных явлений; лечение было безопасным и хорошо переносилось
- Модель
- Человек, взрослые с трудно заживающими венозными язвами голени (n=148, средний возраст 67,6 лет, средняя рана 11,6 cm2); фаза IIb HEAL, многоцентровое
- Изучалось при
- Заживление хронической венозной язвы голени (подтверждающее исследование)
- Доза
- Topical LL-37 at 0.5 or 1.6 mg/mL plus compression. Applied wound concentration, not a systemic per-kg dose.
- Режим дозирования
- Местно, в комбинации с компрессионной терапией (двойное слепое, плацебо-контролируемое, три группы)
- Путь введения
- местно
- Длительность
- Период лечения в исследовании и оценки заживления (согласно протоколу)
Измеренные эффекты: Отрицательный результат по первичному анализу: нет значимого улучшения заживления при LL-37 по сравнению с плацебо во всей популяции. В post hoc подгруппе крупных язв (не менее 10 cm2) наблюдалось значимое улучшение по нескольким взаимосвязанным параметрам заживления, но это не была заранее заданная конечная точка, и требуется подтверждающее исследование с достаточной мощностью.
Побочные эффекты: Исследуемый препарат хорошо переносился и был безопасен как при 0,5, так и при 1,6 mg/mL
Насколько надёжны данные
Качество данных неоднородное, и, честно говоря, слабым звеном является доказательная база заживления ран у человека. Антимикробные данные in vitro надёжны и воспроизводимы: исследование Turner 1998 (PMID 9736536) - это основополагающая, часто цитируемая методическая работа, показывающая MIC ниже 10 микрограммов/мл против нескольких патогенов, но она же выявляет главную оговорку для LL-37 in vitro: активность резко падает при физиологическом уровне соли (100 mM NaCl) для MRSA, Proteus и Candida. Работа по антигрибковой активности против Candida auris (PMID 35205958) - это одногрупповое исследование in vitro из одной лаборатории без контролей цитотоксичности на клетках млекопитающих, на что сами авторы указывают, поэтому утверждения о синергии и об остановке в S-фазе являются предварительными. Данные на животных (PMID 34680791 рана с MRSA; PMID 26746575 сепсис CLP) - это небольшие одиночные эксперименты на грызунах с сильными P-значениями, но скромным абсолютным приростом выживаемости (выживаемость при сепсисе всего с 6,7% до 36,4%) и коротким периодом наблюдения; доза при сепсисе указана как 2 микрограмма на мышь без указания массы тела, поэтому любое значение mg/kg является оценкой, а не опубликованной дозой на кг. В исследовании ран Carretero (PMID 17805349) LL-37 вводили in vivo путём аденовирусного переноса гена, а не как взвешенный пептид, поэтому его вообще нельзя перевести в дозу. У человека есть два рандомизированных контролируемых исследования, и они противоречат друг другу: первое исследование на человеке фазы I/IIa (PMID 25041740, n=34, спонсор Pergamum/Promore) было положительным при двух более низких местных концентрациях с чёткой колоколообразной зависимостью доза-ответ (самая высокая доза 3,2 mg/mL не сработала, что согласуется с самоцитотоксичностью), но более крупное подтверждающее исследование фазы IIb HEAL (PMID 34687253, n=148, та же линия спонсора, название препарата ропокамптид) было ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ по своей первичной конечной точке, лишь с post hoc сигналом в подгруппе крупных язв. Оба исследования на человеке проводились спонсором. Итог: хорошие данные о механизме антимикробного и иммуномодулирующего действия, но клиническая польза для заживления ран не доказана, единственное адекватно мощное исследование на человеке провалилось, и вся дозировка у человека - это местная раневая концентрация (mg/mL), а не системная доза на кг. Безопасность во всех исследованиях была стабильно благоприятной при используемых дозах, с заметной оговоркой, что LL-37 цитотоксичен для клеток млекопитающих при более высоких концентрациях.
Источники
- 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)
Данные исследований, только для исследовательских целей. Установленного протокола для человека нет.