LIPOLIZAHARIDE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Lipopolizaharida (LPS) sunt principalele componente ale peretelui celular al bacteriilor gram negative (75% din suprafață). LPS sunt combinații complexe de lipide și carbohidrați care sunt foarte importante pentru menținerea viabilității și supraviețuirii bacteriilor.

Aceste substanțe bacteriene, denumite și endotoxine, sunt distribuite în toate mediile, de la bacteriile din sol, aer, apă și alimente animale. Pe de altă parte, ele sunt prezente în flora bacteriană intestinală, vaginală și orofaringiană, contaminând o mare varietate de produse ale omului.

LPS se găsesc în bacterii gram negative, cum ar fi Pseudomonas aeruginosa. Sursa: Y_tambe

De asemenea, rețineți că lipopolizaharidele sunt inductorii puternici ai substanțelor pro-inflamatorii, cum ar fi citokininele, radicalii liberi și produsele derivate din acidul arahidonic.

caracteristici

LPS sunt substanțe destul de complexe, cu greutăți moleculare mari, care variază chimic între diferitele grupuri de bacterii gram-negative. Sunt foarte înrudite cu leucocitele, în acest fel atunci când intră în sânge le aderă, ținta principală fiind macrofagele.

Producția în exces de citokinine poate provoca afecțiuni clinice grave, cum ar fi sepsis și șoc septic. Mai mult, LPS este implicat în modelarea fiziopatologiei altor boli, cum ar fi sindromul uremic hemolitic.

LPS sunt responsabile de provocarea reacțiilor inflamatorii violente la om, motiv pentru care sunt toxine care se găsesc în interiorul organismului (endotoxine).

În general, lipolizaharidele nu intră în sistemul circulator prin intestin din cauza joncțiunilor strânse care formează epiteliul intestinal. Dar când aceste uniuni sunt compromise, există o permeabilitate intestinală, care provoacă leziuni și accelerează procesele inflamatorii.

LPS au acțiune imunogenă și endotoxică și participă la activarea sistemului imunitar și la medierea aderării la bacterii. În plus, ele reprezintă un factor de virulență care contribuie la procesul patogen și la evaziunea răspunsului imun.

Structura

În ceea ce privește structura lor, se poate spune că sunt molecule eterogene, deoarece constau dintr-o regiune hidrofilă formată din polizaharide și o regiune lipofilă numită lipid A.

Primul, este cel mai extern în ceea ce privește corpul bacteriilor, constituit dintr-o cantitate mare de polizaharide cu ramuri, care sunt, de asemenea, complexe și foarte specifice speciilor de bacterii, cunoscut și sub numele de antigen O. Următorul vine un strat de polizaharide mai puțin complexe, numite „miez” sau nucleu de oligozaharide.

Acesta din urmă, în regiunea sa extremă, prezintă zaharuri comune precum D-glucoză, D-galactoză, N-acetil D-glucozamină și N-acetil D-galactozamină și partea sa internă cu zaharuri mai puțin obișnuite, cum ar fi heptoza.

Această regiune polizaharidică se leagă de porțiunea lipidică a moleculei (Lipid A) prin acidul 3-ceto-2-dexocioctonic (Kdo). Mai mult, lipida A este legată covalent de membrana exterioară.

Regiunea lipidelor A este formată dintr-un dizaharid care este în general bisfosforilat, acilat cu șase acizi grași care pot avea 12 până la 14 atomi de carbon. Aceasta este recunoscută într-un mod specific și sensibil de către componentele imunității înnăscute (fagocite) și reprezintă centrul imunoreactiv LPS și un factor de virulență.

Tipuri de LPS

Există LPS care conțin în structura lor regiunile menționate mai sus, porțiunea lipidelor A, un nucleu oligozaharidic și antigenul O, ele sunt denumite LPS S sau lipopolizaharide netede.

Pe de altă parte, cei în care antigenul O este absent se numesc LPS R sau lipolizaharide brute sau, de asemenea, lipo oligozaharide.

Caracteristici

Principala funcție a LPS în bacterii este de a oferi o anumită rezistență la digestia biliară a vezicii biliare. LPS, deși chimic diferit de fosfolipide, prezintă caracteristici fizice similare; În acest fel, ei pot participa în același mod la formarea unei membrane.

Deși LPS nu au toxicitate de la sine, efectul toxic este cauzat de legarea lor cu monocite sau macrofage ale sistemului endotelial al reticulului. Aceasta provoacă sinteza și eliberarea diferitelor substanțe cu caracteristici pro-inflamatorii.

Aceste substanțe includ factorul de necroză tumorală (TNF-α), interleucinele I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gamma (IFN-y, factorul de activare a plachetelor și diferite chemokine Aceste efecte sunt de asemenea cauzate de celulele musculare epiteliale, endoteliale și netede, cu efecte mai conservate.

LPS sunt activatori puternici ai coagulării intravasculare și ale căilor clasice și alternative ale sistemului de complement și ale secreției de produse secundare ale acidului arahidonic, cum ar fi prostaglandinele.

De asemenea, sensibilizează alte celule prin scăderea pragurilor de activare pentru diverși agoniști care induc eliberarea radicalilor liberi, cum ar fi cei fără oxigen și azot, IFN-y, printre altele.

LPS în răspunsul imun

LPS activează răspunsul imun înnăscut, care este produs numai de interacțiunea LPS-gazdă, punând în mișcare mecanisme importante, cum ar fi fagocitoza mediate de polimorfe nucleare (neutrofile) și macrofage.

Pe de altă parte, intervine în procesele care generează inflamații, inducând substanțe pro-inflamatorii și activează sistemul complementului mediat de calea alternativă. Dacă acest răspuns imun înnăscut nu este suficient, răspunsul imun celular și umoral este activat.

Recunoașterea și semnalizarea LPS are loc atunci când sunt eliberate din peretele bacterian, care poate apărea atunci când bacteria moare sau prin proteina LBP (proteină de legare a lipopolizaharidelor).

LBP, care este o proteină plasmatică (transferaza lipidică), formează complexe LPS-LBP în sânge. Apoi, această proteină transferă LPS în molecula CD14, care este responsabilă exclusiv de recunoașterea LPS și mediarea funcției sale biologice.

CD14 poate fi ca o proteină solubilă în sânge sau ancorată la membrana celulelor care exprimă TLR4 (receptor), unde renunță la LPS, deoarece CD14 nu poate traversa membrana și nu poate ajunge la citoplasmă. Acest lucru va preveni generarea răspunsului LPS.

Patologii care declanșează LPS

LPS este utilizat în laborator pentru cercetarea diferitelor afecțiuni cum ar fi Alzheimer, scleroza multiplă, afecțiuni inflamatorii intestinale, diabet și chiar autism, datorită capacității sale de a provoca rapid reacții inflamatorii. La pacienții cu aceste boli, nivelul lipolizaharidelor din sânge este ridicat.

Odată ce TLR4 transduce semnalele activității LPS, co-exprimarea proteinelor legate de TLR4, cum ar fi MD-2, contribuie la optimizarea semnalului, formând un complex.

Acest complex favorizează activarea unei rețele largi de proteine ​​citoplasmice și recrutarea proteinei de diferențiere mieloidă 88. Aceasta generează translocarea factorilor de transcripție, precum IRF3 și NF-KB, care participă la exprimarea genelor legate de producție. de citokinine, chemokine și molecule de activare.

Toate acestea conduc la o reacție inflamatorie puternică, activarea celulelor și mecanisme de reglare mediate de IL-10. LPS în concentrații mari poate provoca febră, creșterea frecvenței cardiace și chiar șocuri septice.

Referințe

1. Cabello, RR (2007). Microbiologie și parazitologie umană / Microbiologie și parazitologie umană: baze etiologice ale bolilor infecțioase și parazitare / Bazele etiologice ale bolilor infecțioase și parazitare. Editura Medicală Panamericană.
2. Hall, JE (2011). Cartea manuală de fiziologie medicală Guyton and Hall. Științele sănătății Elsevier
3. Knirel, YA și Valvano, MA (Eds.). (2011). Lipopolizaharide bacteriene: structură, sinteză chimică, biogeneză și interacțiune cu celulele gazdă. Springer Media științifică și de afaceri.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Principiile biochimiei Lehninger. Ediția a 4-a. Ed Omega. Barcelona (2005).
5. Rabinovich, GA (2004). Imunopatologia moleculară: noile frontiere ale medicinei: o legătură între cercetarea biomedicală și practica clinică. Panamericane medicale,
6. Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). Microbiologie. Am inversat.