LL-37 y la investigación de la piel: Inmunidad innata dérmica, biología de reparación de heridas y mecanismos de queratinocitos

LL-37 y la investigación de la piel: Inmunidad innata dérmica, biología de reparación de heridas y mecanismos de queratinocitos

Sólo uso de investigación. LL-37 no está autorizado como terapéutico dermatológico en el UK- ¿Qué? Todo el contenido describe la biología de la investigación preclínica e investigacional. No es un consejo médico.

LL-37 (el término C) 37-amino péptido ácido de la catelicidina humana hCAP-18, secuencia LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES) es la única catelicida que se encuentra en los seres humanos y se expresa constitutivamente en la piel. Más allá de su función antimicrobiana, LL-37 es un péptido de defensa multifuncional del huésped con roles directos en la biología de los queratinocitos, la cicatrización de heridas y la regulación inflamatoria en la piel, lo que lo convierte en uno de los péptidos fisiológicamente más relevantes para la investigación dermatológica.

LL-37 Expresión y liberación en la piel

LL-37 se almacena como el proform hCAP-18 en gránulos secretos de queratinocitos y se procesa extracelularmente por kallikrein-5 (KLK5) y kallikrein-7 (KLK7) serina proteasas en el estrato granuloso para liberar activa LL-37- ¿Qué? La expresión basal en la epidermis es baja en piel intacta, pero se reprime drásticamente por: heridas (TGF-β1, EGF, factor de crecimiento de queratinocitos, H2O2); infección (TLR2/TLR4 Ligantes — LPS, Pam3CSK4- El Sr. UV radiación (via vitamina D3/VDR la vía — UV-1,25(OH)2D3-VDR- ¿Qué?CAMP el eje promotor es un inductor crítico de la catelicidina en la piel expuesta al sol; y citocinas, incluyendo IL-6, IL-17, y IFN-γ. CAMP gen (codificación) hCAP-18) actividad de promotor impulsada por VDR- ¿Qué?RXR heterodimero que se une a VDRE (elemento de respuesta de la vitamina D) es el mecanismo de control de transcripción mejor caracterizado.

Biología de los queratinocitos: Migración y reepitelialización

La reepitelialización —la migración de queratinocitos desde los márgenes de la herida a través del lecho de heridas expuesto— es un determinante crítico de la velocidad de cicatrización de la herida. LL-37 actúa como agente quimiotáctico de queratinocitos directo y como señal promigratoria a través de:

EGFR transactivación: LL-37 en 0.5–5 µM transactiva el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) a través de metaloproteasa-dependiente HB- ¿Qué?EGF (enlazado con heparina EGF) ectodomaine (ADAM10/ADAM17 → HB- ¿Qué?EGF → EGFR Tyr-1068 Fosforilación → Ras-MAPK-ERK1/2 + PI3K-Akt) . ERK1/2 activación promueve el ciclo celular G1→S progresión (ciclo D1 upregulation), y Akt-mTOR impulsa la síntesis de proteínas para la lamellipodia y la maquinaria citosquelética necesaria para la migración dirigida. Ensayo de herida de rasguño de queratinocitos (confluente) HaCaT o primario NHEK monocapa, 200 µl herida de la punta de la pipeta, 0.5–5 µM LL-37, análisis fotográfico en 0/8/24h, Cierre de la herida de ImageJ %) cuantifica este efecto.

FPR2 (receptor de peptídeos deformil 2) quimiotaxis: LL-37 es una gran afinidad FPR2/ALX agonista (Kd ~200 nM) . FPR2 se expresa en queratinocitos y parejas a Gi → reducción de la AMPc → PI3K-Akt-Rac1 → Extensión lamellipodia. FPR2 antagonista WRW4 (10 µM) bloques LL-37-la migración de queratinocitos estimulada independientemente de EGFR, demostrando el compromiso con el doble receptor.

STAT3 Fosforilación: LL-37 activa STAT3 pTyr-705 en queratinocitos a través de IL-6 amplificación de la señalización traspasada y no canonica directa STAT3 Activación. STAT3 impulsa la proliferación de queratinocitos (queratina 6/16 regulación superior) y programas de gen que respondan a las heridas.

Defensa antimicrobiana en la piel: Contexto de las heridas crónicas y biofilm

Las heridas crónicas (úlceras diabéticas de los pies, úlceras venosas de las piernas, úlceras a presión) se caracterizan por infección por biofilme polimicrobiano, reepitelialización alterada, excesiva MMP actividad y reducción de la LL-37 expresión relativa a heridas agudas. La reducción de la LL-37 en heridas crónicas correlaciona con la falta de control de la formación de Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa y Enterococcus faecalis biofilm.

LL-37 interrumpe los biofilms establecidos (MBEC — concentración mínima de erradicación de biofilm — determinada por tinción de violeta cristalina en 96-well placa dispositivo de biofilm de Calgary) a través de: despolarización de la membrana (DiSC3(5) ensayo de fluorescencia, colapso del potencial de membrana interna; señalización de dispersión (P. activación de la GTPasa de aeruginosa cdi → dispersión de biofilms; y reducción de la producción de moléculas sensores de quórum (N-acyl homoserina lactona, AHL HPLC- ¿Qué?MS cuantificación a partir de medios con biofilm acondicionados). Los MBEC donde dice: LL-37 contra S. aureus biofilm es típicamente 16–64 µg/ml (versus MIC 2–8 µg/ml para bacterias planctónicas) — un 4–16-fold factor de tolerancia de biofilm que debe reconocerse en el diseño de la investigación.

Modelos de herida crónica in vivo: ratón diabético db/db (deficiente en el receptor de leptina, alteración de la cicatrización de la herida basal) o STZ- ratón diabético inducido con heridas excisionales de espesor completo contaminadas con MRSA (106 CFU biofilme de herida intradérmica confirmada por confocal FISH/CLSM en el día 3). LL-37 aplicación tópica (50–200 µg/herido en el vehículo de hidrogel, diariamente para 7 días): tasa de cierre de la herida (fotografía digital ImageJ), CFU cuenta de homogenado de biopsia de heridas al día 3/7, biofilm FISH/CLSM, y puntuación histológica de la curación.

Biología de la piel antiinflamatoria

A pesar de las potentes actividades proinflamatorias a concentraciones elevadas, LL-37 las concentraciones modulan la inflamación de la piel de manera dependiente del contexto:

Reclutamiento de Rosacea y neutrófilos: La piel de Rosacea contiene elevado LL-37 y KLK5, conduciendo la activación inmune innata aberrante. LL-37 a concentraciones elevadas (>5 µg/ml) estimula la desgranulación de mastocitos, VEGF-Una liberación (promoción de telangiectasia) y recluta a neutrófilos a través de CXCL8/IL-8 (por medio de TLR4/NF-κB en los queratinocitos). En investigación de rosacea, LL-37 inhibición de la señalización (FPR2 antagonista, KLK5 Inhibidor de la enfermedad) está siendo investigado, distinto del contexto de la curación de heridas en el que LL-37 se desea estimulación. La concentración-dependencia (antiinflamatorio en 0.1–1 µg/ml, proinflamatorio en >5 µg/ml) es una consideración crítica del diseño del estudio.

Paradoja de la psoriasis: Las placas de psoriasis tienen un aumento notable LL-37 — pero en lugar de resolver el ciclo inflamatorio, LL-37 forma complejos con auto-DNA liberado de queratinocitos necróticos, activando células dendríticas plasmocitoides (pDC) TLR9 producir IFN-α, conduciendo el psoriasic Th17/IL-23 ciclo inflamatorio. Esto LL-37- ¿Qué?DNA-TLR9 eje es relevante para la investigación para la comprensión de la activación inmune innata en la enfermedad de la piel autoinmune. IMQ (imiquimod) modelo de psoriasis de ratón (62.5 mg tópico 5% de crema de Aldara diariamente × 6 días, PASI- puntuación equivalente) cuantifica LL-37- ¿Qué?TLR9 intervenciones anti-pDC.

Angiogénesis y Biología Vascular en la Curación de Heridas

La angiogénesis —nueva formación capilar de los vasos existentes— es esencial para la vascularización del tejido de granulación y la cicatrización de las heridas. LL-37 actúa como un péptido angiogénico directo a través de FPR2 en las células endotelial: HUVEC formación de tubos (ensayo de matriz, cuantificación de la longitud/punto de la tubería 6h) y, HUVEC migración (cama de arañazo/boyden) y proliferación endotelial (incorporación de la BrdU). LL-37- ¿Qué?FPR2-Gi → Rac1-lamellipodia en las células endoteliales impulsa la angiogénesis germinante. In vivo: Ensayo de enchufe de matrigel (Matrigel + LL-37 5–50 µg/Conecta S.C., 7 días, hemoglobina contenido de Drabkin, CD31/vWF IHC para la densidad del buque). Además, LL-37 upregulares VEGF-Una producción en queratinocitos (qPCR/ELISA medios condicionados), proporcionando una señal angiogénica indirecta a través del factor de crecimiento angiogénico clásico más potente.

Biología de las células de mast

Células de mast en el expreso dermis FPR2 y responder a LL-37 con desgranulación selectiva — liberando mediadores preformados (histamina, triptasa, TNF-α de gránulos) y mediadores de lípidos recién sintetizados (PGD2 años, LTC4) y citocinas (IL-8, VEGF- A). La respuesta de los mastocitos a LL-37 es diferente de IgE- desgranulación de enlaces cruzados: no implica a FcεRI y está bloqueado por FPR2 antagonista WRW4 pero no por el H1-blocker cetirizina utilizada en IgE- respuestas dependientes. Los diseños de las investigaciones deben incluir: β-hexosaminidase ensayo de liberación (cuantificación de exocitosis de granulo, espectrofotometría a 405 nm) y, LAD2 o bien HMC-1 Líneas de mastocitos, mastocitos derivados de la médula ósea (BMMCs, SCF+IL-3 cultura 4–6 semanas), y los mastocitos primarios de piel humana (collagenasa digest cutánea, MACS CD117+ selección).

Dermatitis atópica y investigación de barrera de la piel

Dermatitis atópica (AD) se caracteriza por la disfunción de la barrera cutánea (pérdida de filagrina, deficiencia de ceramida) y el giro inmune hacia Th2/IL-4/IL-13 con paradójicos LL-37 reducción en relación con la psoriasis — rendering AD piel susceptible a S. colonización aureus que los niveles normales de catelicidina suprimirían. Los Th2/IL-4/IL-13 el medio ambiente de citocinas suprime directamente CAMP expresión genética (STAT6-mediated inhibición de la VDR- ¿Qué?VDRE de la actividad), explicando la LL-37 déficit. MC903 Ratón (calcipotriol) AD modelo (tópico 2 nmol diario × 7 días, pinna de oído) produce Th2 inflamación de la piel con LL-37 reducción. LL-37 aplicación tópica en MC903 AD modelo: TEWL (pérdida de agua transepidermica, Tewametro), hidratación cutánea (corneometría), S. aureus CFU por cm2, puntuación inflamatoria histológica (H)&E: espesor epidérmico, densidad de células de eosinófilos/masto) y suero IgE- ¿Qué?

Resumen

LL-37 es un péptido de defensa de los hospitais de la piel fisiológicamente constitutivo con roles multifuncionales que abarcan la migración de queratinocitos (EGFR transactivación, FPR2-Rac1) , interrupción de biofilms antimicrobianos (despolarización de membranas, reducción de la detección del quórum), angiogénesis (FPR2-endothelial VEGF-A, enchufe Matrigel), desgranulación selectiva de mastocitos y modulación inflamatoria dependiente del contexto. En la investigación de la curación de heridas, LL-37 promueve la reepitelialización, la vascularización y el control de infecciones. En las heridas crónicas, la tolerancia de biofilm y LL-37 La deficiencia son objetivos mecanísticos. En la enfermedad inflamatoria de la piel, la concentración-dependencia de LL-37los efectos inflamatorios y la TLR9-pDC-IFN-α el eje en psoriasis representa ángulos de investigación distintos que requieren controles de concentración cuidadosamente diseñados y selección adecuada del modelo de enfermedad.