Lipopolysacharid (LPS), jsou hlavní složky buněčné stěny gram-negativních bakterií (75% plochy). LPS jsou komplexní kombinace lipidů a uhlohydrátů, které jsou velmi důležité pro udržení životaschopnosti a přežití bakterií.
Tyto bakteriální látky, také nazývané endotoxiny, jsou distribuovány ve všech prostředích, od bakterií v půdě, vzduchu, vodě a zvířecích potravinách. Na druhé straně jsou přítomny ve střevní, vaginální a orofaryngeální bakteriální flóře, kontaminující velké množství lidských produktů.
LPS se nacházejí v gram negativních bakteriích, jako je Pseudomonas aeruginosa. Zdroj: Y_tambe
Také si všimněte, že lipopolysacharidy jsou silnými induktory prozánětlivých látek, jako jsou cytokininy, volné radikály a produkty odvozené od kyseliny arachidonové.
vlastnosti
LPS jsou poměrně komplexní látky s vysokou molekulovou hmotností, které se chemicky liší mezi různými skupinami gramnegativních bakterií. Oni jsou velmi příbuzní leukocytům, tímto způsobem, když oni vstoupí do krve oni drží k nim, hlavní cíl být makrofágy.
Nadměrná produkce cytokininů může způsobit vážné klinické stavy, jako je sepse a septický šok. Kromě toho se LPS podílejí na modelování patofyziologie jiných nemocí, jako je hemolytický uremický syndrom.
LPS jsou zodpovědné za vyvolání násilných zánětlivých reakcí u lidí, proto jsou toxiny, které se nacházejí v těle (endotoxiny).
Obecně lipolysacharidy nevstupují do oběhového systému střevem kvůli těsným spojům, které tvoří střevní epitel. Pokud jsou však tyto odbory ohroženy, dochází ke střevní propustnosti, která způsobuje poškození a urychluje zánětlivé procesy.
LPS mají imunogenní a endotoxický účinek a podílejí se na aktivaci imunitního systému a na zprostředkování přilnutí k bakteriím. Kromě toho představují virulenční faktor, který přispívá k patogennímu procesu a vyhýbání se imunitní odpovědi.
Struktura
Pokud jde o jejich strukturu, lze říci, že se jedná o heterogenní molekuly, protože se skládají z hydrofilní oblasti tvořené polysacharidy a lipofilní oblasti zvané lipid A.
První je nejvíce vnější vzhledem k tělu bakterií, tvořený velkým množstvím polysacharidů s větvemi, které jsou také složité a velmi specifické pro druhy bakterií, také známé jako O antigen. Dále přichází vrstva polysacharidů méně komplexy, nazývané „jádro“ nebo jádro oligosacharidů.
Ten ve své nejvzdálenější oblasti představuje běžné cukry, jako je D-glukóza, D-galaktóza, N-acetyl-D-glukosamin a N-acetyl-D-galaktosamin a jeho vnitřní část s méně běžnými cukry, jako je heptóza.
Tato polysacharidová oblast se váže na lipidovou část molekuly (lipid A) prostřednictvím kyseliny 3-keto-2-dexocioktonové (Kdo). Kromě toho je lipid A kovalentně vázán na vnější membránu.
Oblast lipidu A je tvořena disacharidem, který je obecně bisfosforylovaný, acylovaný šesti mastnými kyselinami, které mohou mít 12 až 14 atomů uhlíku. To je rozpoznáváno specifickým a citlivým způsobem složkami vrozené imunity (fagocyty) a představuje imunoreaktivní centrum LPS a virulenční faktor.
Druhy LPS
Existují LPS, které ve své struktuře obsahují výše uvedené oblasti, část lipidu A, oligosacharidové jádro a O antigen, nazývají se LPS S nebo hladké lipopolysacharidy.
Na druhé straně, ty, ve kterých O antigen chybí, se nazývají LPS R nebo hrubé lipolysacharidy nebo také lipo-oligosacharidy.
Funkce
Hlavní funkcí LPS u bakterií je poskytnout určitou odolnost vůči trávení žluči ve žlučníku. LPS, i když je chemicky odlišný od fosfolipidů, má podobné fyzikální vlastnosti; Tímto způsobem se mohou stejným způsobem podílet na tvorbě membrány.
Ačkoli LPS samy o sobě nemají toxicitu, toxický účinek je způsoben jejich vazbou s monocyty nebo makrofágy endoteliálního systému retikula. To způsobuje syntézu a uvolňování různých látek s prozánětlivými vlastnostmi.
Tyto látky zahrnují tumor nekrotizující faktor (TNF-a), interleukiny I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon gama (IFN-y, faktor aktivující destičky a různé chemokiny) Tyto účinky jsou také způsobeny buňkami epitelu, endotelu a hladkého svalstva s konzervativnějšími účinky.
LPS jsou silné aktivátory intravaskulární koagulace a klasické a alternativní cesty komplementového systému a sekrece vedlejších produktů kyseliny arachidonové, jako jsou prostaglandiny.
Senzibilizují také jiné buňky snížením aktivačních prahů pro různé agonisty, které kromě jiného vyvolávají uvolňování volných radikálů, jako jsou radikály bez kyslíku a dusíku, IFN-y.
LPS v imunitní odpovědi
LPS aktivuje vrozenou imunitní odpověď, která je produkována pouze interakcí s hostitelem LPS, a uvádí do pohybu důležité mechanismy, jako je fagocytóza zprostředkovaná nukleárními polymorfy (neutrofily) a makrofágy.
Na druhé straně zasahuje do procesů, které vytvářejí zánět, indukují prozánětlivé látky a aktivuje komplementový systém zprostředkovaný alternativní cestou. Pokud tato vrozená imunitní odpověď není dostatečná, aktivuje se buněčná a humorální imunitní reakce.
K rozpoznávání a signalizaci LPS dochází, když jsou uvolňovány z bakteriální stěny, k čemuž může dojít, když bakterie umírá nebo prostřednictvím proteinu LBP (lipopolysacharid vázající protein).
LBP, což je plazmatický protein (lipid transferáza), tvoří v krvi komplexy LPS-LBP. Pak tento protein přenáší LPS na molekulu CD14, která je výhradně zodpovědná za rozpoznávání LPS a zprostředkování jeho biologické funkce.
CD14 může být jako rozpustný protein v krvi nebo ukotven k membráně buněk, které exprimují TLR4 (receptor), kde se vzdávají LPS, protože CD14 nemůže procházet membránou a dosáhnout cytoplazmy. To zabrání pouze generování odpovědi LPS.
Patologie, které spouštějí LPS
LPS se v laboratoři používá pro výzkum různých stavů, jako je Alzheimerova choroba, roztroušená skleróza, zánětlivé střevní stavy, cukrovka a dokonce i autismus, díky své schopnosti rychle vyvolat zánětlivé reakce. U pacientů s těmito onemocněními jsou hladiny lipolysacharidů v krvi vysoké.
Jakmile TLR4 transdukuje signály aktivity LPS, koexprese proteinů souvisejících s TLR4, jako je MD-2, přispívá k optimalizaci signálu a vytváří komplex.
Tento komplex podporuje aktivaci široké sítě cytoplazmatických proteinů a nábor myeloidního diferenciačního proteinu 88. To generuje translokaci transkripčních faktorů, jako jsou IRF3 a NF-KB, které se podílejí na expresi genů souvisejících s produkcí cytokininů, chemokinů a aktivačních molekul.
To vše vede k silné zánětlivé reakci, aktivaci buněk a regulačním mechanismům zprostředkovaným IL-10. LPS ve vysokých koncentracích může způsobit horečku, vyšší srdeční frekvenci a dokonce septické šoky.
Reference
- Cabello, RR (2007). Mikrobiologie a humánní parazitologie / Mikrobiologie a humánní parazitologie: Etiologický základ infekčních a parazitárních nemocí / Etiologický základ infekčních a parazitárních nemocí. Panamerican Medical Ed.
- Hall, JE (2011). Guyton a Hall učebnice lékařské fyziologické e-knihy. Elsevier Health Sciences.
- Knirel, YA a Valvano, MA (Eds.). (2011). Bakteriální lipopolysacharidy: struktura, chemická syntéza, biogeneze a interakce s hostitelskými buňkami. Springer Science & Business Media.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehningerovy principy biochemie. 4. vydání. Ed Omega. Barcelona (2005).
- Rabinovich, GA (2004). Molekulární imunopatologie: nové hranice medicíny: souvislost mezi biomedicínským výzkumem a klinickou praxí. Pan-American Medical,
- Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Mikrobiologie. Obrátil jsem se.