Den lipopolysakkarid (LPS) er de viktigste komponenter i celleveggen av gramnegative bakterier (75% av overflaten). LPS er komplekse kombinasjoner av lipider og karbohydrater som er veldig viktige for å opprettholde levedyktighet og overlevelse av bakterier.
Disse bakteriestoffene, også kalt endotoksiner, er distribuert i alle miljøer, fra bakterier i jord, luft, vann og dyrefor. På den annen side er de til stede i tarm-, vaginal- og orofaryngeal bakterieflora, og forurenser et stort utvalg av menneskers produkter.
LPS finnes i gramnegative bakterier, for eksempel Pseudomonas aeruginosa. Kilde: Y_tambe
Legg også merke til at lipopolysakkarider er potente indusere av pro-inflammatoriske stoffer som cytokininer, frie radikaler og produkter avledet fra arachidonsyre.
kjennetegn
LPS er ganske komplekse stoffer med høye molekylvekter, som varierer kjemisk mellom de forskjellige gruppene av gramnegative bakterier. De er veldig relatert til leukocytter, på denne måten når de kommer inn i blodet de fester til dem, hovedmålet er makrofager.
Produksjon av overflødig cytokininer kan forårsake alvorlige kliniske tilstander som sepsis og septisk sjokk. Videre er LPS involvert i modellering av patofysiologien til andre sykdommer som hemolytisk uremisk syndrom.
LPS er ansvarlig for å forårsake voldelige betennelsesreaksjoner hos mennesker, og det er derfor de er giftstoffer som finnes i kroppen (endotoksiner).
Generelt går ikke lipolysaccharides inn i sirkulasjonssystemet gjennom tarmen på grunn av de trange veikryssene som danner tarmepitel. Men når disse fagforeningene er kompromittert, er det tarmpermeabilitet, forårsaker skade og akselererer inflammatoriske prosesser.
LPS har immunogen og endotoksisk virkning og deltar i aktiveringen av immunsystemet og i medierende overholdelse av bakterier. I tillegg representerer de en virulensfaktor som bidrar til den patogene prosessen og unndragelsen av immunresponsen.
Struktur
Når det gjelder strukturen deres, kan det sies at de er heterogene molekyler, siden de består av en hydrofil region som består av polysakkarider og en lipofil region kalt lipid A.
Den første, er den mest eksterne med hensyn til bakterienes kropp, som utgjøres av en stor mengde polysakkarider med grener, som også er sammensatte og veldig spesifikke for arten av bakterier, også kjent som O-antigenet. Deretter kommer et lag med polysakkarider mindre komplekser, kalt "kjerne" eller kjerne av oligosakkarider.
Sistnevnte presenterer i sin ytterste region vanlige sukkerarter som D-glukose, D-Galaktose, N-acetyl D-glukosamin og N-acetyl D-galaktosamin og dens indre del med mindre vanlige sukkerarter som heptose.
Dette polysakkaridområdet binder seg til lipiddelen av molekylet (Lipid A) gjennom 3-keto-2-dexocioctonic acid (Kdo). Videre er lipid A kovalent bundet til den ytre membranen.
Regionen av lipid A består av et disakkarid som generelt er bisfosforylert, acylert med seks fettsyrer som kan ha 12 til 14 karbonatomer. Dette gjenkjennes på en spesifikk og sensitiv måte av komponenter med medfødt immunitet (fagocytter) og representerer LPS immunoreaktivt senter og en virulensfaktor.
Typer av LPS
Det er LPS som i strukturen inneholder de nevnte regionene, delen av lipid A, en oligosakkaridkjernen og O-antigenet, de kalles LPS S eller glatte lipopolysakkarider.
På den annen side kalles de der O-antigenet er fraværende LPS R eller grove lipolysakkarider eller også lipo-oligosakkarider.
Egenskaper
Hovedfunksjonen til LPS i bakterier er å gi en viss motstand mot fordøyelse av galle i galleblæren. Selv om LPS kjemisk er forskjellig fra fosfolipider, har lignende fysiske egenskaper; På denne måten kan de delta på samme måte i dannelsen av en membran.
Selv om LPS ikke har toksisitet i seg selv, er den toksiske effekten forårsaket av deres binding til monocytter eller makrofager av retikulumendotelet. Dette fører til syntese og frigjøring av forskjellige stoffer med pro-inflammatoriske egenskaper.
Disse stoffene inkluderer tumor nekrose faktor (TNF-α), interleukiner I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gamma (IFN-γ, trombocyttaktiverende faktor og forskjellige kjemokiner) Disse effektene er også forårsaket i epitelceller, endotelceller og glatte muskelceller med mer konserverte effekter.
LPS er kraftige aktivatorer for intravaskulær koagulering og de klassiske og alternative veier for komplementsystemet og sekresjon av arakidonsyrebiprodukter som prostaglandiner.
De sensibiliserer også andre celler ved å senke aktiveringstersklene for forskjellige agonister som induserer frigjøring av frie radikaler som de som er fri for oksygen og nitrogen, IFN-y, blant andre.
LPS i immunresponsen
LPS aktiverer den medfødte immunresponsen som bare er produsert av LPS-vert-interaksjonen, og setter i gang viktige mekanismer som fagocytose mediert av nukleære polymorfer (nøytrofiler) og makrofager.
På den annen side griper det inn i prosessene som genererer betennelse, induserer pro-inflammatoriske stoffer og aktiverer komplementsystemet som er formidlet av den alternative veien. Hvis denne medfødte immunresponsen ikke er tilstrekkelig, aktiveres den cellulære og humorale immunresponsen.
LPS-gjenkjennelse og signalering skjer når de frigjøres fra bakterievegg, noe som kan oppstå når bakterien dør eller gjennom LBP-proteinet (lipopolysakkaridbindende protein).
LBP, som er et plasmaprotein (lipidtransferase), danner LPS-LBP-komplekser i blodet. Deretter overfører dette proteinet LPS til CD14-molekylet, som utelukkende er ansvarlig for å gjenkjenne LPS og formidle dets biologiske funksjon.
CD14 kan være som et løselig protein i blodet eller forankret til membranen til celler som uttrykker TLR4 (reseptor), der de gir opp LPS fordi CD14 ikke kan krysse membranen og nå cytoplasma. Dette vil bare forhindre generering av LPS-responsen.
Patologier som utløser LPS
LPS brukes i laboratoriet for undersøkelse av forskjellige tilstander som Alzheimers, multippel sklerose, betennelsestilstand, diabetes og til og med autisme, på grunn av dens evne til å provosere betennelsesreaksjoner raskt. Hos pasienter med disse sykdommene er nivåene av lipolysaccharides i blodet høye.
Når TLR4 transduserer signalene om LPS-aktivitet, bidrar samekspresjon av proteiner relatert til TLR4 slik som MD-2 til å optimalisere signalet og danne et kompleks.
Dette komplekset favoriserer aktivering av et bredt nettverk av cytoplasmatiske proteiner og rekruttering av myeloid-differensieringsproteinet 88. Dette genererer translokasjon av transkripsjonsfaktorer som IRF3 og NF-KB, som deltar i uttrykk for gener relatert til produksjon av cytokininer, kjemokiner og aktiveringsmolekyler.
Alt dette fører til en sterk betennelsesreaksjon, celleaktivering og reguleringsmekanismer formidlet av IL-10. LPS i høye konsentrasjoner kan forårsake feber, økt hjertefrekvens og til og med septiske sjokk.
referanser
- Cabello, RR (2007). Mikrobiologi og menneskelig parasitologi / Mikrobiologi og menneskelig parasitt: etiologiske baser av smittsomme og parasittiske sykdommer / Etiologisk grunnlag for infeksjonssykdommer og parasittiske sykdommer. Panamerican Medical Ed.
- Hall, JE (2011). Guyton og Hall lærebok for medisinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
- Knirel, YA, & Valvano, MA (Eds.). (2011). Bakterielle lipopolysakkarider: struktur, kjemisk syntese, biogenese og interaksjon med vertsceller. Springer Science & Business Media.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger prinsipper for biokjemi. 4. utgave. Ed Omega. Barcelona (2005).
- Rabinovich, GA (2004). Molekylær immunopatologi: nye medisiner: en kobling mellom biomedisinsk forskning og klinisk praksis. Pan-American Medical,
- Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Mikrobiologi. Jeg snudde meg.