ЛИПОЛИЗАХАРИДИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На липополизахарид (LPS) са основните компоненти на клетъчната стена на грам-отрицателни бактерии (75% от повърхността). LPS са сложни комбинации от липиди и въглехидрати, които са много важни за поддържането на жизнеспособността и оцеляването на бактериите.

Тези бактериални вещества, наричани също ендотоксини, се разпространяват във всички среди, от бактерии в почвата, въздуха, водата и животинските храни. От друга страна, те присъстват в чревната, вагиналната и орофарингеалната бактериална флора, замърсявайки голямо разнообразие от продукти на човека.

LPS се намират в грам отрицателни бактерии, като Pseudomonas aeruginosa. Източник: Y_tambe

Също така имайте предвид, че липополизахаридите са мощни индуктори на противовъзпалителни вещества като цитокинини, свободни радикали и продукти, получени от арахидонова киселина.

характеристики

LPS са доста сложни вещества с високо молекулно тегло, които варират химически сред различните групи грам-отрицателни бактерии. Те са много свързани с левкоцитите, по този начин, когато постъпят в кръвта, която ги залепват, като основната мишена са макрофагите.

Производството на цитокинини в излишък може да причини сериозни клинични състояния като сепсис и септичен шок. Освен това LPS участват в моделирането на патофизиологията на други заболявания като хемолитичен уремичен синдром.

LPS са отговорни за причиняването на бурни възпалителни реакции при хората, поради което те са токсини, намиращи се в тялото (ендотоксини).

По принцип липолизахаридите не влизат в кръвоносната система през червата поради плътните кръстовища, които образуват чревния епител. Но когато тези съюзи са компрометирани, има чревна пропускливост, което води до увреждане и ускоряване на възпалителните процеси.

LPS имат имуногенно и ендотоксично действие и участват в активирането на имунната система и в медиирането на придържането към бактериите. В допълнение, те представляват фактор на вирулентност, който допринася за патогенния процес и избягването на имунния отговор.

структура

По отношение на тяхната структура може да се каже, че те са хетерогенни молекули, тъй като се състоят от хидрофилна област, съставена от полизахариди, и липофилна, наречена липид А.

Първият е най-външният по отношение на тялото на бактериите, съставен от голямо количество полизахариди с клони, които също са сложни и много специфични за видовете бактерии, известни още като антиген О. След това идва слой от полизахариди по-малко комплекси, наречени "ядро" или ядро ​​на олигозахариди.

Последният в най-отдалечения си регион представя общи захари като D-глюкоза, D-галактоза, N-ацетил D-глюкозамин и N-ацетил D-галактозамин и неговата вътрешна част с по-малко общи захари като хептоза.

Този полизахариден участък се свързва към липидната част на молекулата (Липид А) чрез 3-кето-2-дексоксоктонова киселина (Kdo). Освен това, липид А е ковалентно свързан с външната мембрана.

Областта на липида А е съставена от дизахарид, който обикновено е бисфосфорилиран, ацилиран с шест мастни киселини, които могат да имат 12 до 14 въглеродни атома. Това се разпознава по специфичен и чувствителен начин от компоненти на вродения имунитет (фагоцити) и представлява LPS имунореактивен център и фактор на вирулентност.

Видове LPS

Има LPS, които съдържат в своята структура гореспоменатите региони, порцията липид А, олигозахаридно ядро ​​и O антиген, те се наричат ​​LPS S или гладки липополизахариди.

От друга страна, тези, в които O антигенът липсва, се наричат ​​LPS R или груби липолизахариди или също липо-олигозахариди.

Характеристика

Основната функция на LPS при бактериите е да осигурява известна устойчивост на храносмилането в жлъчката в жлъчния мехур. LPS, макар и химически различен от фосфолипидите, имат сходни физически характеристики; По този начин те могат да участват по същия начин във формирането на мембрана.

Въпреки че LPS не притежават токсичност сами по себе си, токсичният ефект се причинява от свързването им с моноцити или макрофаги на ендотелната система на ретикулума. Това причинява синтеза и освобождаването на различни вещества с противовъзпалителни характеристики.

Тези вещества включват фактор на туморна некроза (TNF-α), интерлевкини I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, интерферон-гама (IFN-γ, фактор, активиращ тромбоцитите, и различни хемокини Тези ефекти се причиняват и в епителни, ендотелни и гладко мускулни клетки с по-запазени ефекти.

LPS са мощни активатори на вътресъдовата коагулация и класическите и алтернативни пътища на комплементарната система и секрецията на странични продукти от арахидонова киселина, като простагландини.

Те също така чувствителни други клетки чрез понижаване на праговете на активиране на различни агонисти, които индуцират освобождаването на свободни радикали, като тези, без кислород и азот, IFN-γ, между другото.

LPS в имунния отговор

LPS активират вродения имунен отговор, който се произвежда само от взаимодействието LPS-гостоприемник, като задейства в движение важни механизми като фагоцитоза, медиирана от ядрени полиморфи (неутрофили) и макрофаги.

От друга страна, той се намесва в процесите, които пораждат възпаление, предизвиквайки провъзпалителни вещества и активира системата на комплемента, медиирана от алтернативния път. Ако този вроден имунен отговор не е достатъчен, клетъчният и хуморалният имунен отговор се активира.

Разпознаването и сигнализирането на LPS се случва, когато се освободят от бактериалната стена, което може да възникне, когато бактерията умре или чрез протеина LBP (липополизахарид-свързващ протеин).

LBP, който е плазмен протеин (липидна трансфераза), образува LPS-LBP комплекси в кръвта. Тогава този протеин прехвърля LPS към молекулата CD14, която е единствено отговорна за разпознаването на LPS и посредничеството на неговата биологична функция.

CD14 може да бъде като разтворим протеин в кръвта или закотвен към мембраната на клетките, които експресират TLR4 (рецептор), където те се отказват от LPS, тъй като CD14 не може да премине мембраната и да достигне до цитоплазмата. Това само ще предотврати генерирането на LPS отговор.

Патологии, които задействат LPS

LPS се използва в лабораторията за изследвания на различни състояния като Алцхаймер, множествена склероза, възпалителни състояния на червата, диабет и дори аутизъм, поради способността му бързо да провокира възпалителни реакции. При пациенти с тези заболявания нивата на липолизахариди в кръвта са високи.

След като TLR4 трансдуцира сигналите за LPS активност, ко-експресията на протеини, свързани с TLR4, като MD-2, допринася за оптимизиране на сигнала, образувайки комплекс.

Този комплекс благоприятства активирането на широка мрежа от цитоплазмени протеини и набирането на миелоидния диференциращ протеин 88. Това генерира транслокацията на транскрипционни фактори като IRF3 и NF-KB, които участват в експресията на гени, свързани с производството на цитокинини, хемокини и активиращи молекули.

Всичко това води до силна възпалителна реакция, клетъчна активация и регулаторни механизми, медиирани от IL-10. LPS във високи концентрации може да причини висока температура, повишена сърдечна честота и дори септични шокове.

Препратки

1. Cabello, RR (2007). Микробиология и паразитология на човека / Микробиология и паразитология на човека: Етиологична основа на инфекциозни и паразитни болести / Етиологична основа на инфекциозни и паразитни болести. Panamerican Medical Ed.
2. Hall, JE (2011). Учебник по електронна книга по медицинска физиология на Гайтон и Хол. Elsevier Health Sciences.
3. Knirel, YA и Valvano, MA (ред.). (2011 г.). Бактериални липополизахариди: структура, химичен синтез, биогенеза и взаимодействие с клетки-гостоприемници. Springer Science & Business Media.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Принципи на биохимията на Ленингер. 4-то издание. Ед Омега. Барселона (2005).
5. Рабинович, Г. А. (2004). Молекулярна имунопатология: нови граници на медицината: връзка между биомедицинските изследвания и клиничната практика. Панамерикански медицински,
6. Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Микробиология. Обърнах се.