Bajo condiciones sanas, el tracto urinario, a excepción de la parte externa de la uretra, está libre de colonización microbiana. Los mecanismos implicados en la depuración de bacterias incluyen factores mecánicos, tales como flujo de la orina y el vaciamiento regular de la vejiga, los componentes de defensa del epitelio y la afluencia de células efectoras inmunes. Los componentes de defensa epitelial incluyen diferentes elementos, quemoquinas y citoquinas antimicrobianas. Recientemente, los péptidos antimicrobianos han demostrado tener un importante papel en la primera línea de la inmunidad mucosal. Dos importantes familias en los mamíferos, las defensinas y las catelicidinas, se expresan en células inmunes y en las superficies epiteliales. Los modelos gen-deficientes han confirmado la importancia de la catelicidina en la protección de la piel y de las defensinas en la zona respiratoria. Además, las últimas, se han propuesto como una importante molécula antimicrobiana en los tejidos urogenitales. Por su parte, la catelicidina se expresa en los neutrófilos que circulan y en células mieloides de la médula, en las células epiteliales de la piel y el aparato gastrointestinal, así como en el epidídimo y los pulmones. En contraste con las defensinas, en seres humanos sólo se ha encontrado un gen para la catelicidina: el CAMP, y su producto es un propéptido denominado hCAP-18 o pro-LL-37. En vitro, las catelicidinas inhiben el crecimiento de patógenos en el tracto urinario, pero se muestran ineficaces contra las bacterias comensales del aparato urogenital.

Para comprender los mecanismos que establecen una barrera antimicrobiana en esta área, investigadores del Departamento de Microbiología, Biología Tumoral y Celular del Instituto Karolinska (Estocolmo, Suecia), señalaron que la producción de catelicidina in vivo podría ser un mecanismo natural de protección del tracto urinario. Ellos lograron describir la producción y la función del péptido antimicrobiano LL-37 (catelicidina), de su precursor hCAP-18 y de su ortólogo CRAMP en células epiteliales de la zona urinaria de seres humanos y de ratón, respectivamente. El estudio clínico incluyó 35 niños con infección aguda del tracto urinario y 28 controles sanos sin síntomas de alguna enfermedad renal. Además se estudiaron diferentes péptidos, anticuerpos, líneas celulares, bacterias (E. Coli) y modelos animales (de ratón).

Los resultados indicaron que el contacto bacteriano con las células epiteliales dio lugar a la rápida producción y secreción de los respectivos péptidos, y en humanos el LL-37/hCAP-18 era liberado hacia la orina. La catelicidina derivada del epitelio contribuyó notoriamente a la protección del tracto urinario contra la infección, según lo observado al utilizar ratones carentes del gen CRAMP y sin neutrófilos. La generación de catelicidina humana se dio en las células renales epiteliales tubulares y en las uroepiteliales. Esto se demostró por los análisis en PCR de los ARNm y, después de la infección bacteriana, por técnicas inmunológicas y análisis immunohistoquímicos de los niveles de la proteína. En los tejidos no infectados, se detectó la catelicidina solamente en la sustancia hialina dentro del túbulo renal.

En conclusión, clínicamente, las cepas de E. coli que fueron más resistentes a LL-37 causaban infecciones más severas en el tracto urinario que las colonias susceptibles. Así, la catelicidina parece ser un factor dominante en la inmunidad mucosal de la zona urinaria.