Lipopolisaharida (LPS) so glavne sestavine celične stene Gram negativnih bakterij (75% površine). LPS so zapletene kombinacije lipidov in ogljikovih hidratov, ki so zelo pomembne za ohranjanje sposobnosti preživetja in preživetja bakterij.
Te bakterijske snovi, imenovane tudi endotoksini, se distribuirajo v vseh okoljih, od bakterij v tleh, zraku, vodi in živalski hrani. Po drugi strani pa so prisotni v bakterijski flori črevesne, vaginalne in orofaringealne bakterije, ki onesnažujejo veliko raznovrstnih moških izdelkov.
LPS najdemo v gram negativnih bakterijah, kot je Pseudomonas aeruginosa. Vir: Y_tambe
Upoštevajte tudi, da so lipopolisaharidi močni induktorji protivnetnih snovi, kot so citokinini, prosti radikali in produkti iz arahidonske kisline.
značilnosti
LPS so precej zapletene snovi z visoko molekulsko maso, ki se med različnimi skupinami gram-negativnih bakterij razlikujejo po kemijskih lastnostih. Zelo so povezani z levkociti, na ta način, ko vstopijo v kri, na katero se lepijo, so glavni cilj makrofagi.
Proizvodnja citokininov v presežku lahko povzroči resna klinična stanja, kot sta sepsa in septični šok. Poleg tega LPS sodelujejo pri modeliranju patofiziologije drugih bolezni, kot je hemolitični uremični sindrom.
LPS so odgovorni za povzročanje silovitih vnetnih reakcij pri ljudeh, zato so toksini, ki jih najdemo v telesu (endotoksini).
Na splošno lipolizaharidi ne pridejo v obtočni sistem skozi črevesje zaradi tesnih stičišč, ki tvorijo črevesni epitelij. Toda, ko so ti sindikati ogroženi, pride do črevesne prepustnosti, kar povzroči poškodbe in pospeši vnetne procese.
LPS imajo imunogeno in endotoksično delovanje ter sodelujejo pri aktivaciji imunskega sistema in pri posredovanju privrženosti bakterijam. Poleg tega predstavljajo dejavnik virulentnosti, ki prispeva k patogenemu procesu in utaji imunskega odziva.
Struktura
Glede njihove strukture lahko rečemo, da gre za heterogene molekule, saj so sestavljene iz hidrofilnega območja, ki ga sestavljajo polisaharidi, in lipofilne regije, imenovane lipid A.
Prvi je glede telesa bakterij najbolj zunanji, sestavljen iz velike količine polisaharidov z vejami, ki so prav tako zapleteni in zelo značilni za vrsto bakterij, imenovanih tudi antigen O. Sledi plast polisaharidov manj kompleksi, imenovani "jedro" ali jedra oligosaharidov.
Slednji v svoji najbolj oddaljeni regiji predstavlja običajne sladkorje, kot so D-glukoza, D-galaktoza, N-acetil D-glukozamin in N-acetil D-galaktozamin, njegov notranji del pa z manj običajnimi sladkorji, kot je heptoza.
Ta polisaharidna regija se veže na lipidni del molekule (Lipid A) s pomočjo 3-keto-2-deksocioktonske kisline (Kdo). Poleg tega se lipid A kovalentno veže na zunanjo membrano.
Področje lipida A je sestavljeno iz disaharida, ki je na splošno bisfosforiliran, aciliran s šestimi maščobnimi kislinami, ki imajo 12 do 14 atomov ogljika. To prepoznamo na poseben in občutljiv način po sestavinah prirojene imunosti (fagociti) in predstavlja imunoreaktivni center LPS in virulenčni faktor.
Vrste LPS
Obstajajo LPS, ki v svoji strukturi vsebujejo prej omenjena področja, delež lipida A, oligosaharidno jedro in O antigen, imenujemo jih LPS S ali gladki lipopolisaharidi.
Po drugi strani pa tiste, v katerih odsoten O antigen imenujemo LPS R ali grobi lipolizaharidi ali tudi lipo-oligosaharidi.
Lastnosti
Glavna funkcija LPS pri bakterijah je zagotoviti določeno odpornost na prebavo žolča v žolčniku. LPS, čeprav se kemično razlikujejo od fosfolipidov, imajo podobne fizikalne lastnosti; Na ta način lahko na enak način sodelujejo pri nastajanju membrane.
Čeprav LPS sami nimajo strupenosti, toksični učinek povzroči njihova vezava z monociti ali makrofagi endotelnega sistema retikuluma. To povzroči sintezo in sproščanje različnih snovi s protivnetnimi lastnostmi.
Te snovi vključujejo faktor nekroze tumorja (TNF-α), interlevkine I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gama (IFN-γ, faktor, ki aktivira trombocite in različne hemokine Ti učinki nastanejo tudi v epitelijskih, endotelnih in gladkih mišičnih celicah z bolj ohranjenimi učinki.
LPS so močni aktivatorji intravaskularne koagulacije in klasični in nadomestni poti komplementnega sistema in izločanja stranskih produktov arahidonske kisline, kot so prostaglandini.
Senzibilizirajo tudi druge celice z znižanjem aktivacijskih pragov za različne agoniste, ki inducirajo sproščanje prostih radikalov, kot sta brez kisika in dušika, IFN-γ, med drugimi.
LPS v imunskem odzivu
LPS aktivirajo prirojeni imunski odziv, ki ga povzroči samo interakcija LPS-gostitelj in sproži pomembne mehanizme, kot je fagocitoza, posredovana z jedrskimi polimorfi (nevtrofilci) in makrofagi.
Po drugi strani pa posega v procese, ki povzročajo vnetje, inducirajo protivnetne snovi in aktivirajo sistem komplementa, posredovan po alternativni poti. Če ta prirojeni imunski odziv ne zadostuje, se aktivira celični in humoralni imunski odziv.
Prepoznavanje in signalizacija LPS se zgodi, ko se sprosti iz bakterijske stene, kar se lahko zgodi, ko bakterija umre ali prek proteina LBP (proteina, ki veže lipopolisaharid).
LBP, ki je plazemski protein (lipid transferaza), tvori komplekse LPS-LBP v krvi. Nato ta protein prenese LPS na molekulo CD14, ki je edina odgovorna za prepoznavanje LPS in posredovanje njegove biološke funkcije.
CD14 je lahko kot topni protein v krvi ali zasidran na membrani celic, ki izražajo TLR4 (receptor), kjer se odrečejo LPS, ker CD14 ne more prečkati membrane in doseči citoplazme. To bo le preprečilo nastanek odziva LPS.
Patologije, ki sprožijo LPS
LPS se v laboratoriju uporablja za raziskovanje različnih stanj, kot so Alzheimerjeva bolezen, multipla skleroza, vnetna črevesna stanja, diabetes in celo avtizem, ker lahko hitro izzove vnetne reakcije. Pri bolnikih s temi boleznimi je raven lipolizaharidov v krvi visoka.
Ko TLR4 transducira signale aktivnosti LPS, ko-ekspresija proteinov, povezanih s TLR4, kot je MD-2, prispeva k optimizaciji signala in tvori kompleks.
Ta kompleks favorizira aktiviranje široke mreže citoplazemskih beljakovin in rekrutiranje mieloidnega diferenciacijskega proteina 88. To ustvarja translokacijo transkripcijskih faktorjev, kot sta IRF3 in NF-KB, ki sodelujejo pri ekspresiji genov, povezanih s proizvodnjo citokininov, hemokinov in aktivacijskih molekul.
Vse to vodi do močne vnetne reakcije, aktiviranja celic in regulatornih mehanizmov, ki jih posreduje IL-10. LPS v visokih koncentracijah lahko povzroči vročino, povečan srčni utrip in celo septične šoke.
Reference
- Cabello, RR (2007). Mikrobiologija in človeška parazitologija / Mikrobiologija in človeška parazitologija: Etiološka osnova nalezljivih in parazitskih bolezni / Etiološka osnova nalezljivih in parazitskih bolezni. Panamerican Medical Ed.
- Hall, JE (2011). Guyton in Hall učbenik e-knjige medicinske fiziologije. Elsevier Health Sciences.
- Knirel, YA in Valvano, MA (ur.). (2011). Bakterijski lipopolisaharidi: struktura, kemična sinteza, biogeneza in interakcija s gostiteljskimi celicami. Springer Science & Business Media.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehningerjeva načela biokemije. 4. izdaja. Ed Omega. Barcelona (2005).
- Rabinovič, GA (2004). Molekularna imunopatologija: nove meje medicine: povezava med biomedicinskimi raziskavami in klinično prakso. Vseameriški medicinski,
- Stanier, RY, in Villanueva, JR (1996). Mikrobiologija. Sem obrnil.