Mechanisms behind LL-37-induced cell death

Popular Abstract (Swedish)

Mekanismerna bakom LL-37 inducerad celldöd

Varje år dör det cirka 700 000 människor globalt till följd av infektioner orsakade av multiresistenta bakterier. Sedan upptäckten av penicillin har vi människor överkonsumerat antibiotika. Läkare världen över har skrivit ut antibiotika för att behandla banala infektioner som kroppens eget immunförsvar egentligen hade kunnat klara av på egen hand. Dessutom används antibiotika inom djurindustrin för att stimulera tillväxten av djuren, men också som en förebyggande behandling av infektioner. På grund av vårt ovarsamma användande av antibiotika har bakterier som tidigare kunnat behandlas börjat anpassa sig och blivit motståndskraftiga, det vill säga resistenta mot antibiotika. Trots att behovet för att hitta nya verksamma substanser är stort, är det få nya antibiotika som utvecklas. Antibiotikaresistensen är därför, enligt WHO, ett utav de största hoten mot den mänskliga hälsan.

LL-37 – Den viktigaste antimikrobiella peptiden hos människan
Antimikrobiella peptider, som också kallas värdscellsskyddande peptider, är små proteiner som produceras av alla komplexa organismer som en del av immunförsvaret. De verkar både mot bakterier, virus och svampinfektioner. LL-37 är en av de viktigaste mänskliga antimikrobiella peptiderna och produceras framförallt av vita blodkroppar och hudceller. LL-37 verkar mot invaderande bakterier genom att göra hål i deras cellmembran, vilket även kallas att de permeabiliserar cellernas membran, och detta leder till att cellerna går sönder och dör. På grund av utbredd antibiotikaresistens bland bakterier har många forskare förhoppningar om att antimikrobiella peptider ska kunna användas för att behandla bakterieinfektioner. Innan vi kan behandla bakterieinfektioner med dessa peptider är det viktigt att förstå hur de påverkar kroppens egna celler. Förutom dess direkta antibakteriella egenskaper påverkar även LL-37 människans egna celler. LL-37 kan bland annat trigga igång immunförsvaret och orsaka inflammation, men peptiden har också sårläkande egenskaper. Man har även sett att LL-37 kan permeabilisera och skada mänskliga celler. Även om LL-37 permeabiliserar cellmembranen hos människans alla celltyper så verkar vissa celltyper vara mer känsliga än andra. Man har sett att vissa mänskliga celler dör när de utsätts för höga halter av LL-37. Höga koncentrationer av LL-37 har bland annat kopplats till de autoimmuna hudsjukdomarna psoriasis och rosacea, samt parodontit som är en allvarlig tandköttsinflammation som kan leda till att benvävnader som stödjer upp tanden förstörs. Orsaken till att LL-37 kan orsaka celldöd i vissa celltyper är fortfarande ett mysterium.

Målet med projektet har varit att förstå mekanismerna bakom hur LL-37 orsakar programmerad celldöd, apoptos, i mänskliga MG63 osteoblast-liknande celler från benvävnad. Vi har tittat på hur MG63 cellerna påverkas efter behandling med LL-37 och sett att nedgången i antal levande celler efter behandling är koncentrationsberoende, där höga koncentrationer LL-37 dödade cellerna i högre grad. För att studera om LL-37 orsakar apoptos i MG63 cellerna har vi försökt identifiera olika typiska händelser som sker när cellerna genomgår apoptos. Vi såg bland annat att LL-37 orsakade nedbrytning och fragmentering av DNAt i MG63 cellernas kärnor. Vi studerade också proteiner som aktiveras när apoptos triggas igång, t.ex. kaspaser. Kaspaser finns normalt i cellerna i sin inaktiva form, men så fort de aktiveras börjar de att klyva proteiner som är viktiga för cellens överlevnad, vilket leder till att cellen dör. Vi såg ingen aktivering av kaspaser i cellerna efter behandling med LL-37. Detta får oss att tro LL-37 orsakar apoptos genom en kaspas-oberoende mekanism, där dessa proteiner inte aktiveras.

Slutligen har vi undersökt om LL-37s förmåga att permeabilisera cellmembranen är orsaken till att cellerna genomgår apoptos. Detta har vi gjort genom att jämföra LL-37s celldödande och permeabiliserande effekt med en välkänd permeabiliserande substans, Triton X-100. Vi såg att både LL-37 och Triton X-100 permeabiliserade cellernas cellmembran. Samtidigt orsakade båda DNA fragmentering i cellkärnan, men utan aktivering av kaspaser. Detta fick oss att dra slutsatsen att LL-37 orsakar apoptos hos MG63 cellerna genom en kaspas-oberoende apoptotisk mekanism, som är associerad med cellmembran permeabilisering, vilket skulle kunna representera en generell apoptotisk mekanism för permeabiliserande substanser.

Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 60 hp 2020
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Bengt-Olof Nilsson, Sara Dahl och Alexandra Aidoukovitch
Inst. för experimentell medicinsk vetenskap, Kärlfysiologi, BMC

• author: Bankell, Elisabeth
• supervisor: Bengt-Olof Nilsson
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBN03 20192
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9028017
• date added to LUP: 2020-09-02 14:31:59
• date last changed: 2020-09-03 12:44:58