LIPOLYSACHARIDY: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Lipopolysacharid (LPS), sú hlavné zložky bunkovej steny gram-negatívnych baktérií (75% plochy). LPS sú komplexné kombinácie lipidov a uhľohydrátov, ktoré sú veľmi dôležité na udržanie životaschopnosti a prežitia baktérií.

Tieto bakteriálne látky, tiež nazývané endotoxíny, sa distribuujú vo všetkých prostrediach, od baktérií v pôde, vzduchu, vode a živočíšnych potravinách. Na druhej strane sú prítomné v črevnej, vaginálnej a orofaryngálnej bakteriálnej flóre, ktoré kontaminujú veľké množstvo ľudských produktov.

LPS sa nachádzajú v gramnegatívnych baktériách, ako napríklad Pseudomonas aeruginosa. Zdroj: Y_tambe

Tiež si všimnite, že lipopolysacharidy sú silnými induktormi prozápalových látok, ako sú cytokiníny, voľné radikály a produkty odvodené od kyseliny arachidónovej.

vlastnosti

LPS sú pomerne komplexné látky s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré sa chemicky líšia medzi rôznymi skupinami gramnegatívnych baktérií. Veľmi úzko súvisia s leukocytmi. Týmto spôsobom pri vstupe do krvi ich držia, pričom hlavným cieľom sú makrofágy.

Nadmerná produkcia cytokinínov môže spôsobiť vážne klinické stavy, ako je sepsa a septický šok. LPS sa okrem toho podieľa na modelovaní patofyziológie iných chorôb, ako je hemolytický uremický syndróm.

LPS sú zodpovedné za vyvolanie násilných zápalových reakcií u ľudí, a preto sú toxínmi nachádzajúcimi sa v tele (endotoxíny).

Všeobecne lipolysacharidy nevstupujú do obehového systému cez črevo kvôli tesným spojom, ktoré tvoria črevný epitel. Ak sú však tieto odbory ohrozené, dochádza k priepustnosti čriev, čo spôsobuje poškodenie a urýchľuje zápalové procesy.

LPS majú imunogénny a endotoxický účinok a podieľajú sa na aktivácii imunitného systému a na sprostredkovaní priľnavosti k baktériám. Okrem toho predstavujú virulenčný faktor, ktorý prispieva k patogénnemu procesu a úniku imunitnej odpovede.

štruktúra

Pokiaľ ide o ich štruktúru, možno povedať, že ide o heterogénne molekuly, pretože pozostávajú z hydrofilnej oblasti tvorenej polysacharidmi a lipofilnej oblasti nazývanej lipid A.

Prvý z nich je najviac vonkajší vzhľadom na telo baktérie, tvorený veľkým množstvom polysacharidov s vetvami, ktoré sú tiež zložité a veľmi špecifické pre druhy baktérií, tiež známe ako O antigén. Ďalej prichádza vrstva polysacharidov menej komplexy nazývané „jadro“ alebo jadro oligosacharidov.

Posledne uvedený vo svojej najvzdialenejšej oblasti predstavuje bežné cukry, ako je D-glukóza, D-galaktóza, N-acetyl-D-glukozamín a N-acetyl-D-galaktozamín a jeho vnútorná časť s menej bežnými cukrami, ako je napríklad heptóza.

Táto polysacharidová oblasť sa viaže na lipidovú časť molekuly (lipid A) prostredníctvom kyseliny 3-keto-2-dexocioktónovej (Kdo). Ďalej sa lipid A kovalentne viaže na vonkajšiu membránu.

Oblasť lipidu A je tvorená disacharidom, ktorý je všeobecne bisfosforylovaný, acylovaný šiestimi mastnými kyselinami, ktoré môžu mať 12 až 14 atómov uhlíka. Toto je rozpoznávané špecifickým a citlivým spôsobom zložkami vrodenej imunity (fagocyty) a predstavuje imunoreaktívne centrum LPS a faktor virulencie.

Typy LPS

Existujú LPS, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú vyššie uvedené oblasti, časť lipidu A, jadro oligosacharidov a antigén O, nazývajú sa LPS S alebo hladké lipopolysacharidy.

Na druhej strane tie, v ktorých O antigén chýba, sa nazývajú LPS R alebo drsné lipolysacharidy alebo tiež lipo-oligosacharidy.

Vlastnosti

Hlavnou funkciou LPS v baktériách je poskytnúť určitú odolnosť voči tráveniu žlče v žlčníku. LPS, hoci je chemicky odlišný od fosfolipidov, má podobné fyzikálne vlastnosti; Týmto spôsobom sa môžu rovnakým spôsobom podieľať na tvorbe membrány.

Aj keď LPS samy o sebe nemajú toxicitu, toxický účinok je spôsobený väzbou s monocytmi alebo makrofágmi endoteliálneho systému retikula. To spôsobuje syntézu a uvoľňovanie rôznych látok s prozápalovými vlastnosťami.

Medzi tieto látky patria tumor nekrotizujúci faktor (TNF-a), interleukíny I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferón gama (IFN-y, faktor aktivujúci doštičky a rôzne chemokíny). Tieto účinky sú tiež spôsobené bunkami epitelu, endotelu a buniek hladkého svalstva so zachovanými účinkami.

LPS sú silnými aktivátormi intravaskulárnej koagulácie a klasickými a alternatívnymi cestami komplementového systému a sekrécie vedľajších produktov kyseliny arachidónovej, ako sú napríklad prostaglandíny.

Senzibilizujú tiež iné bunky znížením aktivačných prahov pre rôznych agonistov, ktoré okrem iného indukujú uvoľňovanie voľných radikálov, ako sú napríklad radikály bez kyslíka a dusíka, IFN-y.

LPS v imunitnej odpovedi

LPS aktivuje vrodenú imunitnú reakciu, ktorá je produkovaná iba interakciou LPS-hostiteľ, zavedením do pohybu dôležitých mechanizmov, ako je fagocytóza sprostredkovaná jadrovými polymorfmi (neutrofily) a makrofágmi.

Na druhej strane zasahuje do procesov, ktoré vyvolávajú zápal, indukujú prozápalové látky a aktivujú komplementový systém sprostredkovaný alternatívnou cestou. Ak táto vrodená imunitná reakcia nie je dostatočná, aktivuje sa bunková a humorálna imunitná reakcia.

Rozpoznávanie a signalizácia LPS nastáva, keď sú uvoľňované z bakteriálnej steny, čo sa môže vyskytnúť, keď baktéria zomrie alebo prostredníctvom proteínu LBP (lipopolysacharid viažuci proteín).

LBP, čo je plazmatický proteín (lipid transferáza), tvorí v krvi komplexy LPS-LBP. Tento proteín potom prenáša LPS na molekulu CD14, ktorá je výlučne zodpovedná za rozpoznávanie LPS a sprostredkovanie jeho biologickej funkcie.

CD14 môže byť ako rozpustný proteín v krvi alebo ukotvený na membráne buniek, ktoré exprimujú TLR4 (receptor), kde sa vzdajú LPS, pretože CD14 nemôže prechádzať cez membránu a dosiahnuť cytoplazmu. Zabráni sa tým iba generovaniu reakcie LPS.

Patológie, ktoré spúšťajú LPS

LPS sa v laboratóriu používa na výskum rôznych stavov, ako je Alzheimerova choroba, roztrúsená skleróza, zápalové ochorenie čriev, cukrovka a dokonca aj autizmus, a to vďaka svojej schopnosti rýchlo vyvolať zápalové reakcie. U pacientov s týmito chorobami sú hladiny lipolysacharidov v krvi vysoké.

Keď TLR4 transdukuje signály aktivity LPS, koexpresia proteínov súvisiacich s TLR4, ako je MD-2, prispieva k optimalizácii signálu a vytvára komplex.

Tento komplex podporuje aktiváciu širokej siete cytoplazmatických proteínov a nábor myeloidného diferenciačného proteínu 88. To vytvára translokáciu transkripčných faktorov, ako sú IRF3 a NF-KB, ktoré sa podieľajú na expresii génov súvisiacich s produkciou. cytokinínov, chemokínov a aktivačných molekúl.

To všetko vedie k silnej zápalovej reakcii, aktivácii buniek a regulačným mechanizmom sprostredkovaným IL-10. LPS vo vysokých koncentráciách môže spôsobiť horúčku, zvýšenú srdcovú frekvenciu a dokonca septické otrasy.

Referencie

1. Cabello, RR (2007). Mikrobiológia a humánna parazitológia / Mikrobiológia a humánna parazitológia: Etiologický základ infekčných a parazitárnych chorôb / Etiologický základ infekčných a parazitárnych chorôb. Panamerican Medical Ed.
2. Hall, JE (2011). Guyton and Hall učebnica lekárskej fyziológie. Elsevier Health Sciences.
3. Knirel, YA a Valvano, MA (Eds.). (2011). Bakteriálne lipopolysacharidy: štruktúra, chemická syntéza, biogenéza a interakcia s hostiteľskými bunkami. Springer Science & Business Media.
4. Nelson, DL, a Cox, MM (2006). Lehningerove princípy biochémie. 4. vydanie. Ed Omega. Barcelona (2005).
5. Rabinovich, GA (2004). Molekulárna imunopatológia: nové hranice medicíny: spojenie medzi biomedicínskym výskumom a klinickou praxou. Panamerické lekárstvo,
6. Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Mikrobiológie. Obrátil som sa.