ЛІПОЛІСАХАРИДИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Липополисахарида (LPS) , є основними компонентами клітинної стінки грамнегативних бактерій (75% поверхні). LPS - це складні комбінації ліпідів та вуглеводів, які дуже важливі для підтримки життєздатності та виживання бактерій.

Ці бактеріальні речовини, які ще називають ендотоксинами, поширюються у всіх середовищах, від бактерій у ґрунті, повітрі, воді та продуктах тваринного походження. З іншого боку, вони присутні у бактеріальній флорі кишечника, піхви та ротоглотки, забруднюючи велику різноманітність продуктів людини.

LPS міститься в грамнегативних бактеріях, таких як Pseudomonas aeruginosa. Джерело: Y_tambe

Також зауважте, що ліпополісахариди є потужними індукторами протизапальних речовин, таких як цитокініни, вільні радикали та продукти, отримані з арахідонової кислоти.

характеристики

ЛПС - досить складні речовини з високою молекулярною масою, які хімічно відрізняються серед різних груп грамнегативних бактерій. Вони дуже споріднені з лейкоцитами, таким чином, коли вони потрапляють у кров, до якої вони прилягають, головна мета - макрофаги.

Вироблення цитокінінів у надлишку може спричинити серйозні клінічні стани, такі як сепсис та септичний шок. Крім того, ЛПС беруть участь у моделюванні патофізіології інших захворювань, таких як гемолітичний уремічний синдром.

ЛПС відповідають за спричинення бурхливих запальних реакцій у людини, саме тому вони є токсинами, які знаходяться всередині організму (ендотоксини).

Взагалі ліполісахариди не надходять в кровоносну систему через кишечник через тісні з’єднання, що утворюють кишковий епітелій. Але коли ці союзи порушені, виникає кишкова проникність, що спричиняє пошкодження і прискорює запальні процеси.

ЛПС мають імуногенну та ендотоксичну дію і беруть участь в активації імунної системи та в опосередкуванні прихильності до бактерій. Крім того, вони представляють фактор вірулентності, який сприяє патогенному процесу та ухиленню від імунної відповіді.

Будова

Щодо їх будови, то можна сказати, що вони є неоднорідними молекулами, оскільки складаються з гідрофільної області, що складається з полісахаридів, і ліпофільної області, що називається ліпід А.

Перший - найбільш зовнішній щодо організму бактерій, що складається з великої кількості полісахаридів із гілками, які також є складними та дуже специфічними для видів бактерій, також відомих як антиген О. Далі йде шар полісахаридів менше комплекси, що називаються «ядром» або ядром олігосахаридів.

Останній у своїй найбільш віддаленій області представляє загальні цукру, такі як D-глюкоза, D-галактоза, N-ацетил D-глюкозамін та N-ацетил D-галактозамін та його внутрішня частина з менш поширеними цукрами, такими як гептоза.

Ця полісахаридна область зв’язується з ліпідною частиною молекули (Ліпід А) через 3-кето-2-дексоксоктонову кислоту (Kdo). Крім того, ліпід А ковалентно пов'язаний із зовнішньою мембраною.

Область ліпіду А складається з дисахариду, який, як правило, бісфосфорильований, ацильований шістьма жирними кислотами, які можуть містити від 12 до 14 атомів вуглецю. Це визнається специфічним та чутливим чином за компонентами вродженого імунітету (фагоцити) і являє собою імунореактивний центр LPS та фактор вірулентності.

Типи ЛПС

Є ЛПС, які містять у своїй структурі вищезгадані області, порцію ліпіду А, олігосахаридне ядро ​​та антиген O, їх називають LPS S або гладкими ліпополісахаридами.

З іншого боку, ті, у яких антиген O відсутній, називаються LPS R або грубими ліполісахаридами або також ліпо-олігосахаридами.

Особливості

Основна функція ЛПС у бактерій полягає в наданні деякої стійкості до перетравлення жовчі в жовчному міхурі. ЛФС, хоча хімічно відрізняється від фосфоліпідів, має схожі фізичні характеристики; Таким чином вони можуть однаково брати участь у формуванні мембрани.

Хоча ЛПС не володіє токсичністю самі по собі, токсичний ефект викликається їх зв'язуванням з моноцитами або макрофагами ендотеліальної системи ретикулума. Це спричиняє синтез та виділення різних речовин із протизапальними характеристиками.

Ці речовини включають фактор некрозу пухлини (TNF-α), інтерлейкіни I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, інтерферон-гамму (IFN-γ, фактор активації тромбоцитів та різні хемокіни Ці ефекти також спричинені в епітеліальних, ендотеліальних та гладком’язових клітинах із більш збереженими ефектами.

ЛПС є потужними збудниками внутрішньосудинної коагуляції та класичними та альтернативними шляхами системи комплементу та секреції побічних продуктів арахідонової кислоти, таких як простагландини.

Вони також чутливі до інших клітин, знижуючи пороги активації для різних агоністів, які індукують вивільнення вільних радикалів, таких як вільний від кисню та азоту, IFN-γ, серед інших.

ЛПС в імунній відповіді

ЛПС активують вроджену імунну відповідь, яка виробляється лише взаємодією ЛПС-хазяїном, приводячи в рух важливі механізми, такі як фагоцитоз, опосередкований ядерними поліморфами (нейтрофілами) та макрофагами.

З іншого боку, він втручається в процеси, що породжують запалення, індукуючи прозапальні речовини та активуючи систему комплементу, опосередковану альтернативним шляхом. Якщо цієї вродженої імунної відповіді недостатньо, активізується клітинна та гуморальна імунна відповідь.

Розпізнавання та сигналізація ЛПС відбувається, коли вони вивільняються з бактеріальної стінки, що може статися, коли бактерія гине або через білок LBP (ліпополісахарид-білок).

LBP, який є білком плазми (ліпідна трансфераза), утворює в крові комплекси LPS-LBP. Потім цей білок переносить ЛПС до молекули CD14, яка несе виключну відповідальність за розпізнавання ЛПС та опосередкування його біологічної функції.

CD14 може бути розчинним білком у крові або прив’язаний до мембрани клітин, які експресують TLR4 (рецептор), де вони відмовляються від LPS, оскільки CD14 не може перетнути мембрану та досягти цитоплазми. Це лише запобіжить породженню реакції LPS.

Патології, що запускають ЛПС

ЛПС застосовується в лабораторії для досліджень різних станів, таких як Альцгеймер, розсіяний склероз, запальні стани кишечника, діабет і навіть аутизм, завдяки його здатності швидко провокувати запальні реакції. У пацієнтів із цими захворюваннями рівень ліполісахаридів у крові високий.

Як тільки TLR4 перетворює сигнали активності LPS, спільна експресія білків, пов'язаних з TLR4, такими як MD-2, сприяє оптимізації сигналу, утворюючи комплекс.

Цей комплекс сприяє активації широкої мережі цитоплазматичних білків та набору мієлоїдної диференціації білка 88. Це генерує транслокацію факторів транскрипції, таких як IRF3 та NF-KB, які беруть участь у експресії генів, пов'язаних з продукцією цитокінінів, хемокінів та молекул активації.

Все це призводить до сильної запальної реакції, активації клітин та регуляторних механізмів, опосередкованих IL-10. ЛПС у високих концентраціях може викликати лихоманку, почастішання серцебиття та навіть септичні потрясіння.

Список літератури

1. Cabello, RR (2007). Мікробіологія та паразитологія людини / Мікробіологія та паразитологія людини: етіологічні основи інфекційних та паразитарних захворювань / Етіологічні основи інфекційних та паразитарних захворювань. Panamerican Medical Ed.
2. Холл, JE (2011). Гайтон та Холл підручник з електронної книги з медичної фізіології. Науки про здоров’я Ельзев'є.
3. Найріл, Ю.А., Вальвано, Массачусетс (Ред.). (2011 р.). Бактеріальні ліпополісахариди: структура, хімічний синтез, біогенез та взаємодія з клітинами господаря. Springer Science & Business Media.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Принципи біохімії Ленінгера. 4-е видання. Ед Омега. Барселона (2005).
5. Рабінович, Г.А. (2004). Молекулярна імунопатологія: нові межі медицини: зв’язок між біомедичними дослідженнями та клінічною практикою. Панамериканський медичний,
6. Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Мікробіологія. Я перевернувся.