Den lipopolysaccharid (LPS) er de vigtigste komponenter i cellevæggen af gram-negative bakterier (75% af overfladen). LPS er komplekse kombinationer af lipider og kulhydrater, der er meget vigtige for at opretholde levedygtighed og overlevelse af bakterier.
Disse bakterielle stoffer, også kaldet endotoksiner, distribueres i alle miljøer fra bakterier i jorden, luft, vand og dyrefoder. På den anden side er de til stede i tarm-, vaginal- og oropharyngeal bakterieflora, der kontaminerer en lang række menneskers produkter.
LPS findes i gramnegative bakterier, såsom Pseudomonas aeruginosa. Kilde: Y_tambe
Bemærk også, at lipopolysaccharider er potente inducerere af pro-inflammatoriske stoffer, såsom cytokininer, frie radikaler og produkter, der stammer fra arachidonsyre.
egenskaber
LPS er ganske komplekse stoffer med høje molekylvægte, som varierer kemisk mellem de forskellige grupper af gram-negative bakterier. De er meget beslægtede med leukocytter, på denne måde, når de kommer ind i blodet, klæber de fast ved dem, hvor hovedmålet er makrofager.
Produktion af overskydende cytokininer kan forårsage alvorlige kliniske tilstande såsom sepsis og septisk chok. Endvidere er LPS involveret i modellering af patofysiologien for andre sygdomme, såsom hæmolytisk uremisk syndrom.
LPS er ansvarlige for at forårsage voldelige inflammatoriske reaktioner hos mennesker, hvorfor de er toksiner, der findes inde i kroppen (endotoksiner).
Generelt går lipolysaccharider ikke ind i kredsløbssystemet gennem tarmen på grund af de stramme forbindelser, der danner tarmepitel. Men når disse fagforeninger kompromitteres, er der tarmpermeabilitet, der forårsager skade og fremskynder inflammatoriske processer.
LPS har immunogen og endotoksisk virkning og deltager i aktiveringen af immunsystemet og i medierende adhæsion til bakterier. Derudover repræsenterer de en virulensfaktor, der bidrager til den patogene proces og undgåelsen af immunresponsen.
Struktur
Med hensyn til deres struktur kan det siges, at de er heterogene molekyler, da de består af en hydrofil region, der består af polysaccharider og en lipofil region kaldet lipid A.
Den første er den mest ydre med hensyn til bakteriens krop, der består af en stor mængde polysaccharider med grene, som også er komplekse og meget specifikke for bakteriens arter, også kendt som O-antigenet. Derefter kommer et lag af polysaccharider mindre komplekser, kaldet "kerne" eller kerne af oligosaccharider.
Sidstnævnte præsenterer i sin yderste region almindelige sukkerarter, såsom D-glucose, D-Galactose, N-acetyl D-glucosamin og N-acetyl D-galactosamin og dens indre del med mindre almindelige sukkerarter såsom heptose.
Denne polysaccharidregion binder til lipiddelen af molekylet (Lipid A) gennem 3-keto-2-dexocioctonsyre (Kdo). Endvidere er lipid A kovalent bundet til den ydre membran.
Regionen af lipid A består af et disaccharid, der generelt er bisphosphoryleret, acyleret med seks fedtsyrer, der kan have 12 til 14 carbonatomer. Dette genkendes på en specifik og følsom måde af komponenter med medfødt immunitet (fagocytter) og repræsenterer LPS-immunreaktive center og en virulensfaktor.
Typer af LPS
Der er LPS, der i deres struktur indeholder de førnævnte regioner, delen af lipid A, en oligosaccharidkerne og O-antigenet, de kaldes LPS S eller glatte lipopolysaccharider.
På den anden side kaldes dem, hvori O-antigenet er fraværende, LPS R eller ru lipolysaccharider eller også lipo-oligosaccharider.
Funktioner
LPS's hovedfunktion i bakterier er at give en vis modstand mod fordøjelse af galden i galdeblæren. Selv om LPS er kemisk forskellig fra phospholipider, har LPS lignende fysiske egenskaber; På denne måde kan de deltage på samme måde i dannelsen af en membran.
Selvom LPS ikke har toksicitet i sig selv, er den toksiske virkning forårsaget af deres binding til monocytter eller makrofager i retikulumendotel-systemet. Dette medfører syntese og frigivelse af forskellige stoffer med pro-inflammatoriske egenskaber.
Disse stoffer inkluderer tumor nekrosefaktor (TNF-a), interleukiner I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gamma (IFN-y, blodpladeaktiverende faktor og forskellige kemokiner) Disse virkninger forårsages også i epitelceller, endotelceller og glatte muskelceller med mere konserverede virkninger.
LPS er kraftfulde aktivatorer af intravaskulær koagulering og de klassiske og alternative veje i komplementsystemet og sekretion af arachidonsyrebiprodukter, såsom prostaglandiner.
De sensibiliserer også andre celler ved at sænke aktiveringstærsklerne for forskellige agonister, der inducerer frigørelse af frie radikaler, såsom dem, der er fri for ilt og nitrogen, IFN-y, blandt andre.
LPS i immunresponset
LPS aktiverer den medfødte immunrespons, der kun produceres ved hjælp af LPS-vært-interaktion, idet de aktiverer vigtige mekanismer såsom fagocytose medieret af nukleare polymorfer (neutrofiler) og makrofager.
På den anden side griber det ind i processerne, der genererer inflammation, inducerer pro-inflammatoriske stoffer og aktiverer komplementsystemet, der formidles ved den alternative vej. Hvis denne medfødte immunrespons ikke er tilstrækkelig, aktiveres den cellulære og humorale immunrespons.
LPS-genkendelse og signalering forekommer, når de frigøres fra bakterievæggen, hvilket kan forekomme, når bakterien dør eller gennem LBP-proteinet (lipopolysaccharid-bindende protein).
LBP, som er et plasmaprotein (lipidtransferase), danner LPS-LBP-komplekser i blodet. Derefter overfører dette protein LPS til CD14-molekylet, som alene er ansvarlig for at genkende LPS og formidle dets biologiske funktion.
CD14 kan være som et opløseligt protein i blodet eller forankret til membranen i celler, der udtrykker TLR4 (receptor), hvor de opgiver LPS, fordi CD14 ikke kan krydse membranen og nå frem til cytoplasmaet. Dette vil kun forhindre generering af LPS-respons.
Patologier, der udløser LPS
LPS bruges i laboratoriet til forskning i forskellige tilstande, såsom Alzheimers, multippel sklerose, inflammatoriske tarmsygdomme, diabetes og endda autisme på grund af dens evne til hurtigt at provokere inflammatoriske reaktioner. Hos patienter med disse sygdomme er niveauerne af lipolysaccharider i blodet høje.
Når TLR4 transducerer signalerne om LPS-aktivitet, bidrager co-ekspression af proteiner relateret til TLR4, såsom MD-2, til at optimere signalet og danne et kompleks.
Dette kompleks favoriserer aktivering af et bredt netværk af cytoplasmatiske proteiner og rekruttering af myeloid-differentieringsproteinet 88. Dette genererer translokation af transkriptionsfaktorer såsom IRF3 og NF-KB, der deltager i ekspressionen af gener relateret til produktion af cytokininer, kemokiner og aktiveringsmolekyler.
Alt dette fører til en stærk inflammatorisk reaktion, celleaktivering og reguleringsmekanismer medieret af IL-10. LPS i høje koncentrationer kan forårsage feber, øget hjerterytme og endda septiske stød.
Referencer
- Cabello, RR (2007). Mikrobiologi og human parasitologi / Mikrobiologi og human parasitologi: etiologiske baser for infektions- og parasitiske sygdomme / Etiologisk grundlag for infektions- og parasitære sygdomme. Panamerican Medical Ed.
- Hall, JE (2011). Guyton og Halls lærebog om medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Sundhedsvidenskab.
- Knirel, YA, & Valvano, MA (red.). (2011). Bakterielle lipopolysaccharider: struktur, kemisk syntese, biogenese og interaktion med værtsceller. Springer Science & Business Media.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger-principper for biokemi. 4. udgave. Ed Omega. Barcelona (2005).
- Rabinovich, GA (2004). Molekylær immunopatologi: nye medicinske grænser: en forbindelse mellem biomedicinsk forskning og klinisk praksis. Panamerikansk medicinsk,
- Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Mikrobiologi. Jeg vendte om.