Den lipopolysackarid (LPS) är de huvudsakliga komponenterna i cellväggen hos gramnegativa bakterier (75% av ytan). LPS är komplexa kombinationer av lipider och kolhydrater som är mycket viktiga för att bibehålla bakteriernas livskraft och överlevnad.
Dessa bakteriella ämnen, även kallade endotoxiner, distribueras i alla miljöer, från bakterier i jord, luft, vatten och djurfoder. Å andra sidan finns de i tarm-, vaginal- och orofaryngeal bakterieflora, vilket förorenar en stor mängd människors produkter.
LPS finns i gramnegativa bakterier, såsom Pseudomonas aeruginosa. Källa: Y_tambe
Observera också att lipopolysackarider är potenta inducerare av proinflammatoriska substanser såsom cytokininer, fria radikaler och produkter härledda från arakidonsyra.
egenskaper
LPS är ganska komplexa ämnen med höga molekylvikter, som varierar kemiskt mellan olika grupper av gramnegativa bakterier. De är mycket besläktade med leukocyter, på det här sättet när de kommer in i blodet fäster de vid dem, det främsta målet är makrofager.
Produktion av överskott av cytokininer kan orsaka allvarliga kliniska tillstånd som sepsis och septisk chock. Vidare är LPS involverat i modellering av patofysiologin för andra sjukdomar såsom hemolytiskt uremiskt syndrom.
LPS är ansvariga för att orsaka våldsamma inflammatoriska reaktioner hos människor, varför det är toxiner som finns i kroppen (endotoxiner).
I allmänhet kommer lipolysackarider inte in i cirkulationssystemet genom tarmen på grund av de trånga korsningarna som bildar tarmepitelet. Men när dessa fackföreningar äventyras finns det tarmpermeabilitet, orsakar skador och påskyndar inflammatoriska processer.
LPS har immunogen och endotoxisk verkan och deltar i aktiveringen av immunsystemet och i att förmedla vidhäftning till bakterier. Dessutom representerar de en virulensfaktor som bidrar till den patogena processen och undvikandet av immunsvaret.
Strukturera
När det gäller deras struktur kan man säga att de är heterogena molekyler, eftersom de består av en hydrofil region som består av polysackarider och en lipofil region som kallas lipid A.
Den första är den mest externa med avseende på bakteriens kropp, som utgörs av en stor mängd polysackarider med grenar, som också är komplexa och mycket specifika för de arter av bakterier, även känd som O-antigenet. Därefter kommer ett lager av polysackarider mindre komplex, kallad "kärna" eller kärnan i oligosackarider.
Den senare, i dess yttersta region, presenterar vanliga sockerarter såsom D-glukos, D-Galaktos, N-acetyl D-glukosamin och N-acetyl D-galaktosamin och dess inre del med mindre vanliga sockerarter såsom heptos.
Denna polysackaridregion binder till lipiddelen av molekylen (Lipid A) genom 3-keto-2-dexocioctonsyra (Kdo). Vidare är lipid A kovalent bunden till det yttre membranet.
Regionen av lipid A består av en disackarid som i allmänhet bisfosforyleras, acylerad med sex fettsyror som kan ha 12 till 14 kolatomer. Detta känns igen på ett specifikt och känsligt sätt av komponenter medfödd immunitet (fagocyter) och representerar LPS-immunreaktiva centrum och en virulensfaktor.
Typer av LPS
Det finns LPS som i deras struktur innehåller de ovannämnda regionerna, delen av lipid A, en oligosackaridkärna och O-antigenet, de kallas LPS S eller släta lipopolysackarider.
Å andra sidan kallas de där O-antigenet saknas LPS R eller grova lipolysackarider eller även lipo-oligosackarider.
Funktioner
Huvudfunktionen för LPS i bakterier är att ge viss motstånd mot matsmältning genom gallblåsan. LPS, även om den kemiskt skiljer sig från fosfolipider, har liknande fysikaliska egenskaper; På detta sätt kan de delta på samma sätt i bildandet av ett membran.
Även om LPS inte själva har toxicitet, orsakas den toxiska effekten av deras bindning med monocyter eller makrofager i retikulum endotelsystemet. Detta orsakar syntes och frisättning av olika ämnen med pro-inflammatoriska egenskaper.
Dessa ämnen inkluderar tumornekrosfaktor (TNF-a), interleukiner I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gamma (IFN-y, blodplättaktiverande faktor och olika kemokiner) Dessa effekter orsakas också i epitelceller, endotelceller och släta muskelceller med mer konserverade effekter.
LPS är kraftfulla aktivatorer för intravaskulär koagulering och de klassiska och alternativa vägarna för komplementsystemet och utsöndring av arakidonsyrabiprodukter såsom prostaglandiner.
De sensibiliserar också andra celler genom att sänka aktiveringströsklarna för olika agonister som inducerar frisättningen av fria radikaler såsom de som är fria från syre och kväve, IFN-y, bland andra.
LPS i immunsvaret
LPS aktiverar det medfödda immunsvaret som endast produceras genom LPS-värdinteraktion, och sätter igång viktiga mekanismer såsom fagocytos förmedlade av kärnpolymorfer (neutrofiler) och makrofager.
Å andra sidan ingriper det i processerna som genererar inflammation, inducerar pro-inflammatoriska substanser och aktiverar komplementsystemet medierat av den alternativa vägen. Om detta medfödda immunsvar inte är tillräckligt aktiveras det cellulära och humorala immunsvaret.
LPS-igenkänning och signalering sker när de frigörs från bakterieväggen, vilket kan uppstå när bakterien dör eller genom LBP-proteinet (lipopolysackaridbindande protein).
LBP, som är ett plasmaprotein (lipidtransferas), bildar LPS-LBP-komplex i blodet. Sedan överför detta protein LPS till CD14-molekylen, som ensam ansvarar för att känna igen LPS och förmedla dess biologiska funktion.
CD14 kan vara som ett lösligt protein i blodet eller förankrat till membranet hos celler som uttrycker TLR4 (receptor), där de ger upp LPS eftersom CD14 inte kan korsa membranet och når cytoplasma. Detta kommer bara att förhindra att LPS-svar genereras.
Patologier som utlöser LPS
LPS används i laboratoriet för undersökning av olika tillstånd såsom Alzheimers, multipel skleros, inflammatoriska tarmsjukdomar, diabetes och till och med autism, på grund av dess förmåga att snabbt orsaka inflammatoriska reaktioner. Hos patienter med dessa sjukdomar är nivåerna av lipolysackarider i blodet höga.
När TLR4 transducerar signalerna om LPS-aktivitet bidrar samuttryckningen av proteiner relaterade till TLR4 såsom MD-2 till att optimera signalen och bilda ett komplex.
Detta komplex gynnar aktiveringen av ett brett nätverk av cytoplasmatiska proteiner och rekryteringen av det myeloida differentieringsproteinet 88. Detta genererar omlokalisering av transkriptionsfaktorer såsom IRF3 och NF-KB, som deltar i uttrycket av gener relaterade till produktion av cytokininer, kemokiner och aktiveringsmolekyler.
Allt detta leder till en stark inflammatorisk reaktion, cellaktivering och regleringsmekanismer förmedlade av IL-10. LPS i höga koncentrationer kan orsaka feber, ökad hjärtfrekvens och till och med septiska chocker.
referenser
- Cabello, RR (2007). Mikrobiologi och mänsklig parasitologi / Mikrobiologi och mänsklig parasitologi: Etiologisk grund för infektionssjukdomar och parasitiska sjukdomar / Etiologisk grund för infektionssjukdomar och parasitiska sjukdomar. Panamerican Medical Ed.
- Hall, JE (2011). Guyton och Halls lärobok för medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
- Knirel, YA, & Valvano, MA (Eds.). (2011). Bakteriella lipopolysackarider: struktur, kemisk syntes, biogenes och interaktion med värdceller. Springer Science & Business Media.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger principer för biokemi. 4: e upplagan. Ed Omega. Barcelona (2005).
- Rabinovich, GA (2004). Molekylär immunopatologi: nya medicinska gränser: en koppling mellan biomedicinsk forskning och klinisk praxis. Pan-American Medical,
- Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Mikrobiologi. Jag vänt.