Электронный каталог

Поиск по каталогу:

Наименование или каталожный номер
Производитель

Новости

Новости

Антимикробные пептиды

19.05.2020

  Задолго до того момента, когда живые организмы обрели адаптивный (приобретенный) иммунитет, простая, неспецифическая система врожденного иммунитета осуществляла защиту живого организма. Она возникла около 2,6 миллионов лет назад и до сих пор эффективно справляется со своей антимикробной функцией. Представлена эта система маленькими катионными пептидами, эффективно подавляющими рост Грам-положительных и Грам-отрицательных бактерий, грибов, паразитов и некоторых вирусов. Принципиально механизм убийства заключается в разрушении клеточной мембраны микробных патогенов, но наше понимание вопроса далеко не полное и требует дальнейших исследований.  

  Врожденная иммунная система обладает механизмом распознавания молекулярных частиц микроорганизмов. Рецепторы клеток иммунной системы, связывающиеся с микробным агентом, называют Toll-рецепторами (ТР). Их в настоящее время открыто десять. Каждый из Toll-рецепторов ответственен за распознавание различных компонентов клеточной стенки бактерий. Так, например, ТР-2 связывается с липопротеинами и пептидогликанами грамположительных бактерий, ТР-4 распознают липополисахариды грамотрицательных бактерий, ТР-5 — с флагеллином — компонентом жгутиков бактерий, ТР-9 — распознает последовательности ДНК бактерий. Вероятно, Toll-рецепторы способны связываться и с вирусными частицами. При связывании микробного агента с Toll-рецепторами происходит инициация синтеза антимикробных пептидов; однако, по всей видимости, это не единственный механизм. Их действие можно сравнить с природными антибиотиками, которые способны убивать бактерии. Исследования на моделях животных показали, что при подавлении генов, ответственных за синтез антимикробных пептидов, у животных значительно возрастает чувствительность к стрептококковым инфекциям.

  Известны два семейства антимикробных пептидов — кателицидины и дефензины.

  Кателицидины: обладают широким спектром антимикробной и иммуномодуляторной активности. У человека и мышей существует только один ген, ответственный за выработку кателицидинов, в то время как у других млекопитающих их несколько.

  Кателицидин LL-37, единственный кателицедин обнаруженный у человека, синтезируется в клетках потовых желез и кератиноцитами, выделяется с потом, обеспечивает его противомикробные свойства Антимикробные пептиды проливают свет на патогенез розацеа, при котором отмечается значительно большее содержание кателицидинов в коже, кроме того, у больных розацеа молекулы антимикробных пептидов отличаются от таковых у здоровых людей.

  LL-37 обнаруживают в эпидермисе больных бородавками и остроконечными кондиломами, что подтверждает их роль в защите от папилломавирусных инфекций.

  Дефензины характеризуются наличием шести цистеиновых частиц с тремя дисульфидными мостиками. На сегодняшний день открыты 6 α- и 4 β-дефензина. α-дефензины вырабатываются нейтрофилами и клетками желудочно-кишечного тракта. β-дефензины встречаются в коже и дыхательном тракте. Как и каталицидины, дефензины обладают широким спектром противомикробной активности. β-дефензин-2 отсутствует в здоровой коже, однако появляется при воспалительных процессах, при которых способствует выбросу гистамина и простагландина из тучных клеток. Дефензины убивают микробные клетки быстро, в течение минуты. Они обладают широким спектром антимикробной активности, эффективно разрушая, в частности, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumonia, E.coli, Pseudomonas aeruginosa и Hemophilus influenza. Мишенью для дефензинов являются также вирусы, имеющие липопротеиновую оболочку, такие как вирус гриппа и некоторые герпесвирусы. При острых поражениях тканей кожи, например, при ожогах, антимикробные пептиды не успевают синтезироваться и содержание β-дефензинов не повышено, что объясняет частое инфицирование ожоговых поражений и развитие септических осложнений. Содержание β-дефензинов-1 и -2 значительно выше у больных с акне и распространенным фолликулитом, чем у здоровых лиц.

  Концентрация антимикробных пептидов в коже различна. У здоровых лиц содержание антимикробных пептидов повышено в тех участках кожи, где более вероятно проникновение инфекции — в частности, в коже подмышечных областей и потовых железах.

История открытия

  Около 20 лет назад в гемолимфе насекомых, человеческих нейтрофилах и в слизи, покрывающей кожу лягушек, были обнаружены короткие пептиды, обладавшие антимикробным действием. Впервые антимикробные пептиды, цекропины (англ. cecropin), были выделены из гемолимфы гусениц шелкопряда Hyalophora cecropia. Цекропины обладали сильной антимикробной активностью, однако удивительным было не только это, но и очень высокая специфичность действия этих веществ. Цекропины с высокой эффективностью действовали только на Escherichia coli. Позже Майкл Заслофф обнаружил, что кожный покров лягушки в ответ на микробное поражение или повреждение выделяет большое количество антимикробных пептидов, состоящих из 23 аминокислот. В 1988 году было показано, что и млекопитающие могут выделять антимикробные пептиды. Антимикробные пептиды вырабатываются даже растениями. Тионины – растительные пептиды, открыты почти 50 лет назад. Интересным является тот факт, что пептид дрозомицин из плодовой мушки по строению похож на дефензин из семян редьки, антимикробные пептиды из секрета бабочек напоминают тионины ячменя или пшеницы.

Механизм действия антимикробных пептидов

  Антимикробные пептиды действуют как на грам-отрицательные так и на грам-положительные бактерии, а также на грибы, вирусы, простейшие. Кроме того антимикробные пептиды проявляют антимикробную активность в отношении штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам.

  Антимикробные пептиды действуют на заряженную отрицательно внешнюю мембрану грам-отрицательных бактерий. На поверхности этой мембраны находятся катионы магния, которые нейтрализуют отрицательный заряд на поверхности мембраны. Антимикробные пептиды вытесняют эти ионы и либо прочно связываются с отрицательно заряженным липополисахаридом, либо нейтрализуют отрицательный заряд на поверхности мембраны, нарушают её структуру и проникают внутрь периплазматического пространства.

  Цитоплазматическая мембрана бактерий также заряжена отрицательно. Антимикробные пептиды могут встраиваться в цитоплазматическую мембрану и менять свою конформацию ,образуя такие структуры, как каналы, нарушающие целостность клетки. Кроме того, проникая в цитоплазму бактерии или другого паразита, антимикробные пептиды, будучи заряжены положительно, связываются с клеточными полианионами (такими как ДНК и РНК) что также приводит к гибели бактериальной клетки. Кроме того, среди существующих моделей действия на микробную клетку антибактериальных пептидов есть и так называемая ковровая модель. Положительно заряженные молекулы пептидов как бы выстилают отрицательно заряженную мембрану бактерии, образуя молекулярный ковёр. Когда вся поверхность бактерии занята пептидами, её мембрана начинает разрываться на куски.

  После связывания антимикробных пептидов с мембраной нежелательного элемента в ней образуются поры. Через эти поры происходит потеря электролитов и других небольших по размеру функционально важных молекул, в клетки поступает вода, за этим следует набухание и гибель микробных клеток. Антимикробные пептиды в норме не повреждают мембраны клеток млекопитающих, так как их плазматические мембраны в значительной мере электрически нейтральны.

  Для синтеза антимикробных пептидов ткани не должны быть дефицитны по витамину Д и рецептору к нему. Лучше всего витамин Д изучен как ключевой фактор, регулирующий метаболизм кальция. Но в течение последних двух десятилетий выяснилась его роль в контроле функций нервной системы, клеточном росте и дифференцировке, в регуляции иммунного ответа. На молекулярном уровне все последние исследования касаются его активности как модулятора экспрессии генов

  Клетка чувствительна к витамину Д, если на оболочке ее ядра есть рецептор к нему VDR. Cвязывание витамина с рецептором приводит к воздействию на определенные участки ДНК, в частности, на два гена, отвечающие за синтез дефензинов и кателицединов. Это очень важно, поскольку именно антимикробные пептиды находятся в авангарде иммунного ответа на воздействие инфекционных агентов. Клетка распознает патоген с помощью толл-подобных рецепторов, белков, распознающих особый «рисунок» (или паттерн) на мембране микробного агента – например, липопептиды. Такое распознавание приводит к усилению синтеза рецептора VDR и как следствие, синтеза кателицединов. Кателицедины сначала разрушают оболочку, например, микобактерий туберкулеза, но и ускорить их полное уничтожение, активируя процессы аутофагии. Поневоле вспомнишь героя Булгакова – как причудливо тасуется колода…

  Предлагаем познакомиться с активными ингредиентами компании Silab, способными решить cледующие задачи:

  1. Усилить синтез кателицединов – Dermapur HP OP
  2. Активизировать синтез VDR - Vederine
  3. Поддержать процессы аутофагии - Сelldetox