Lipopolysaccharide (LPS) הם המרכיבים העיקריים של דופן התא של חיידקים גרם שליליים (75% מכלל השטח). LPS הם שילובים מורכבים של ליפידים ופחמימות החשובים מאוד לשמירה על הכדאיות וההישרדות של חיידקים.
חומרים חיידקיים אלה, המכונים גם אנדוטוקסינים, מופצים בכל הסביבות, מחיידקים באדמה, באוויר, במים ובמזונות מהחי. מצד שני, הם נמצאים בפלורת החיידקים במעי, בנרתיק ובאורפינית, ומזהמים מגוון גדול של מוצרי האדם.
LPS נמצאים בחיידקים גרם שליליים, כמו Pseudomonas aeruginosa. מקור: Y_tambe
כמו כן, שים לב כי ליפופוליסכרידים הם ממריצים חזקים של חומרים פרו-דלקתיים כמו ציטוקינינים, רדיקלים חופשיים ומוצרים שמקורם בחומצה ארכידונית.
מאפיינים
LPS הם חומרים מורכבים למדי עם משקל מולקולרי גבוה, המשתנים כימית בין הקבוצות השונות של חיידקים שליליים גרם. הם קשורים מאוד ללוקוציטים, בדרך זו כאשר הם נכנסים לדם הם דבקים בהם, המטרה העיקרית היא מקרופאגים.
ייצור עודף של ציטוקינינים עלול לגרום למצבים קליניים רציניים כמו אלח דם וזעזוע ספיגה. יתר על כן, LPS מעורבים במודלים של הפתופיזיולוגיה של מחלות אחרות כמו תסמונת אורמולית המוליטית.
LPS אחראים לגרימת תגובות דלקתיות אלימות אצל בני אדם, וזו הסיבה שהם רעלים שנמצאים בגוף (אנדוטוקסינים).
באופן כללי, הליפוליסכרידים אינם נכנסים למערכת הדם דרך המעי עקב הצמתים ההדוקים המהווים את אפיתל המעי. אך כאשר האיגודים הללו נפגעים, יש חדירות במעי, גרימת נזק ומאיץ תהליכים דלקתיים.
ל- LPS יש פעילות חיסונית ואנדוטוקסית ומשתתפים בהפעלת מערכת החיסון ובתיווך הדבקות בחיידקים. בנוסף הם מייצגים גורם נגיף התורם לתהליך הפתוגני ולהתחמקות מהתגובה החיסונית.
מִבְנֶה
לגבי המבנה שלהם, ניתן לומר שמדובר במולקולות הטרוגניות, מכיוון שהן מורכבות מאזור הידרופילי המורכב מפוליסכרידים ואזור ליפופילי הנקרא ליפיד A.
הראשון, הוא החיצוני ביותר ביחס לגוף החיידק, המורכב מכמות גדולה של פוליסכרידים עם ענפים, שהם גם מורכבים וספציפיים מאוד למין החיידקים, המכונים גם אנטיגן O. הבא מגיע שכבה של פוליסכרידים פחות קומפלקסים, המכונים "ליבה" או גרעין של אוליגוסכרידים.
האחרון, באזור החיצוני ביותר שלו, מציג סוכרים נפוצים כמו D- גלוקוזה, D-Galactose, N-Acetyl D-glucosamine ו- N-Acetyl D-Galactosamine והחלק הפנימי שלו עם סוכרים פחות נפוצים כמו הפטוזה.
אזור פוליסכריד זה נקשר לחלק השומנים של המולקולה (ליפיד A) דרך חומצה 3-קטו-2-דקסוציוקונית (Kdo). יתר על כן, השומנים A נקשרים באופן קוולנטי לקרום החיצוני.
אזור הליפיד A מורכב מדסכריד שבדרך כלל ביספוספורילציה, מצופה בשש חומצות שומן שיכולות להכיל 12 עד 14 אטומי פחמן. זה מוכר באופן ספציפי ורגיש על ידי רכיבים של חסינות מולדת (פגוציטים) ומייצג את המרכז החיסוני LPS וגורם נגיף.
סוגי LPS
ישנם LPS המכילים במבנה שלהם את האזורים הנזכרים, את החלק של הליפיד A, גרעין של אוליגוסכרידים ואת האנטיגן O, הם נקראים LPS S או ליפופוליסכרידים חלקים.
מצד שני, אלה שבהם נוגד האוגן O נקראים LPS R או ליפוליסכרידים גסים או גם ליפו-אוליגוסכרידים.
מאפיינים
התפקיד העיקרי של LPS בחיידקים הוא לספק עמידות מסוימת לעיכול מרה בכיס המרה. LPS, למרות שהוא שונה מבחינה כימית מפוספוליפידים, יש מאפיינים פיזיים דומים; בדרך זו הם יכולים להשתתף באותה צורה ביצירת קרום.
למרות של- LPS אין רעילות בפני עצמם, ההשפעה הרעילה נגרמת כתוצאה מהקשר שלהם למונוציטים או מקרופאגים של מערכת האנדותל של הרטיקולום. זה גורם לסינתזה ושחרור של חומרים שונים בעלי מאפיינים דלקתיים.
חומרים אלה כוללים גורם נמק הגידול (TNF-α), אינטרלוקינים I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, אינטרפרון-גמא (IFN-γ, גורם מפעיל טסיות, וכימוקינים שונים) תופעות אלה נגרמות גם בתאי אפיתל, אנדותל וחלקה של שרירים בעלי השפעות שמורות יותר.
LPS הם פעילים חזקים של קרישה תוך-וסקולרית והמסלולים הקלאסיים והחלופיים של מערכת המשלים והפרשת תוצרי לוואי של חומצה ארכידונית כמו פרוסטגלנדינים.
הם גם רגישים תאים אחרים על ידי הורדת ספי ההפעלה עבור אגוניסטים שונים הגורמים לשחרור של רדיקלים חופשיים כמו אלה נטולי חמצן וחנקן, IFN-γ, בין היתר.
LPS בתגובה החיסונית
LPS מפעיל את התגובה החיסונית המולדת המיוצרת רק על ידי האינטראקציה בין מארח ה- LPS, ומפעילה מנגנונים חשובים כמו פגוציטוזה המתווכת על ידי פולימורפים גרעיניים (נויטרופילים) ומקרופאגים.
מצד שני, הוא מתערב בתהליכים המייצרים דלקת, משרה חומרים פרו-דלקתיים ומפעיל את מערכת המשלים המתווכת במסלול האלטרנטיבי. אם אין די בתגובה חיסונית מולדת זו, מופעלת התגובה החיסונית התאית וההומוררית.
זיהוי ואיתות LPS מתרחשים כאשר הם משתחררים מדופן החיידק, שיכולים להתרחש כאשר החיידק מת או דרך חלבון LBP (חלבון המחייב ליפופוליסכריד).
LBP, שהוא חלבון פלזמה (העברת ליפידים), יוצר קומפלקסים LPS-LBP בדם. ואז חלבון זה מעביר את ה- LPS למולקולת CD14, האחראית הבלעדית להכיר ב- LPS ולתווך את תפקודו הביולוגי.
CD14 יכול להיות כחלבון מסיס בדם או מעוגן לקרום התאים המבטאים TLR4 (קולטן), שם הם מוותרים על LPS מכיוון ש- CD14 לא יכול לחצות את הממברנה ולהגיע לציטופלזמה. זה ימנע רק את יצירת תגובת ה- LPS.
פתולוגיות המפעילות LPS
LPS משמש במעבדה למחקר על מצבים שונים כמו אלצהיימר, טרשת נפוצה, מצבי מעי דלקתיים, סוכרת ואפילו אוטיזם, בשל יכולתו לעורר במהירות תגובות דלקתיות. בחולים עם מחלות אלה, רמות הליפוליסכרידים בדם הן גבוהות.
ברגע ש- TLR4 מעביר את האותות של פעילות LPS, ביטוי משותף של חלבונים הקשורים ל- TLR4 כמו MD-2, תורמים לייעול האות ויוצרים קומפלקס.
קומפלקס זה מעדיף הפעלה של רשת רחבה של חלבונים ציטופלסמיים וגיוס חלבון המבדל המיאלואידי 88. זה מייצר טרנסלוקציה של גורמי שעתוק כמו IRF3 ו- NF-KB, המשתתפים בביטוי גנים הקשורים לייצור של ציטוקינינים, כימוקינים ומולקולות הפעלה.
כל זה מוביל לתגובה דלקתית חזקה, הפעלת תאים ומנגנוני ויסות המתווכים על ידי IL-10. LPS בריכוזים גבוהים עלול לגרום לחום, לעלייה בדופק ואפילו לזעזוע ספיגה.
הפניות
- Cabello, RR (2007). מיקרוביולוגיה ופרזיטולוגיה אנושית / מיקרוביולוגיה וטפילות אנושיות: בסיס אטיולוגי של מחלות זיהומיות וטפיליות / בסיס אטיולוגי של מחלות זיהומיות וטפיליות. פנמריקנית רפואית אד.
- הול, JE (2011). ספר לימוד של גייטון והול לפיזיולוגיה רפואית. מדעי הבריאות Elsevier.
- Knirel, YA, & Valvano, MA (Edds). (2011). ליפופוליסכרידים בקטריאליים: מבנה, סינתזה כימית, ביוגנזה ואינטראקציה עם תאים מארחים. ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2006). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורה רביעית. אד אומגה. ברצלונה (2005).
- רבינוביץ ', ג'ורג'יה (2004). אימונופתולוגיה מולקולרית: גבולות חדשים לרפואה: קשר בין מחקר ביו-רפואי לפרקטיקה קלינית. פאן-אמריקאית רפואית,
- Stanier, RY, & Villanueva, JR (1996). מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה. התהפכתי.