Lipolysacchariden kenmerken, structuur, functies

3678
David Holt

De lipopolysacchariden (LPS) zijn de belangrijkste componenten van de celwand van gramnegatieve bacteriën (75% van het oppervlak). LPS zijn complexe combinaties van lipiden en koolhydraten die erg belangrijk zijn voor het behoud van de levensvatbaarheid en overleving van bacteriën.

Deze bacteriële stoffen, ook wel endotoxinen genoemd, worden in alle omgevingen verspreid, van bacteriën in de bodem, lucht, water en dierlijk voedsel. Aan de andere kant zijn ze aanwezig in de darmflora, vaginale en orofaryngeale bacteriële flora en besmetten ze een grote verscheidenheid aan producten van de mens..

LPS wordt aangetroffen in gramnegatieve bacteriën, zoals Pseudomonas aeruginosa. Bron: Y_tambe [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Merk ook op dat lipopolysacchariden krachtige inductoren zijn van pro-inflammatoire stoffen zoals cytokinines, vrije radicalen en producten die zijn afgeleid van arachidonzuur..

Artikel index

  • 1 Kenmerken
  • 2 Structuur
  • 3 soorten LPS
  • 4 functies
    • 4.1 LPS in de immuunrespons
    • 4.2 Pathologieën die LPS veroorzaken
  • 5 referenties

Kenmerken

LPS zijn vrij complexe stoffen met een hoog molecuulgewicht, die chemisch variëren tussen de verschillende groepen gramnegatieve bacteriën. Ze zijn erg verwant aan leukocyten, op deze manier hechten ze zich eraan wanneer ze het bloed binnendringen, met als belangrijkste doelwit macrofagen..

De productie van overtollige cytokinines kan ernstige klinische aandoeningen veroorzaken, zoals sepsis en septische shock. Bovendien zijn LPS betrokken bij het modelleren van de pathofysiologie van andere ziekten, zoals het hemolytisch-uremisch syndroom..

LPS is verantwoordelijk voor het veroorzaken van heftige ontstekingsreacties bij mensen, daarom zijn het gifstoffen die in het lichaam worden aangetroffen (endotoxinen).

Over het algemeen komen lipolysacchariden niet via de darm in de bloedsomloop vanwege de nauwe kruispunten die het darmepitheel vormen. Maar wanneer deze vakbonden worden aangetast, is er darmdoorlaatbaarheid, ze veroorzaken schade en versnellen ontstekingsprocessen.

LPS heeft een immunogene en endotoxische werking en draagt ​​bij aan de activering van het immuunsysteem en het mediëren van de hechting aan bacteriën. Bovendien vertegenwoordigen ze een virulentiefactor die bijdraagt ​​aan het pathogene proces en het ontwijken van de immuunrespons..

Structuur

Met betrekking tot hun structuur kan worden gezegd dat het heterogene moleculen zijn, omdat ze bestaan ​​uit een hydrofiel gebied dat bestaat uit polysacchariden en een lipofiel gebied dat lipide A wordt genoemd..

De eerste is de meest externe met betrekking tot het lichaam van de bacterie, bestaande uit een grote hoeveelheid polysacchariden met vertakkingen, die ook complex en zeer specifiek zijn voor de bacteriesoort, ook wel bekend als het O-antigeen. polysacchariden zonder complexen, genaamd "kern" of kern van oligosacchariden.

De laatste, in het buitenste gebied, presenteert gewone suikers zoals D-glucose, D-galactose, N-acetyl D-glucosamine en N-acetyl D-galactosamine en het interne deel ervan met minder gebruikelijke suikers zoals heptosen.

Dit polysaccharidegebied bindt zich aan het lipidengedeelte van het molecuul (Lipide A) via 3-keto-2-dexocioctonzuur (Kdo). Bovendien is lipide A covalent gebonden aan het buitenmembraan.

Het gebied van lipide A bestaat uit een disaccharide dat in het algemeen bisfosforyleerd is, geacyleerd met zes vetzuren die 12 tot 14 koolstofatomen kunnen hebben. Dit wordt op een specifieke en gevoelige manier herkend door componenten van aangeboren immuniteit (fagocyten) en vertegenwoordigt het immuunreactieve centrum van LPS en een virulentiefactor..

Soorten LPS

Er zijn LPS die in hun structuur de bovengenoemde regio's bevatten, het gedeelte van lipide A, een kern van oligosacchariden en het antigeen O, ze worden LPS S of gladde lipopolysacchariden genoemd..

Aan de andere kant worden die waarin het O-antigeen ontbreekt, LPS R of ruwe lipolysacchariden of ook lipo-oligosacchariden genoemd..

Kenmerken

De belangrijkste functie van LPS in bacteriën is om enige weerstand te bieden tegen de spijsvertering door de gal van de galblaas. LPS heeft, hoewel chemisch verschillend van fosfolipiden, vergelijkbare fysische eigenschappen; op deze manier kunnen ze op dezelfde manier deelnemen aan de vorming van een membraan.

Hoewel LPS op zichzelf geen toxiciteit heeft, wordt het toxische effect veroorzaakt door hun binding met monocyten of macrofagen van het reticulum endotheliale systeem. Dit veroorzaakt de synthese en afgifte van verschillende stoffen met pro-inflammatoire eigenschappen..

Deze stoffen omvatten tumornecrosefactor (TNF-α), interleukinen I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gamma (IFN-γ, plaatjesactiverende factor en verschillende chemokinen. , endotheliale en gladde spiercellen met meer geconserveerde effecten..

LPS zijn krachtige activatoren van intravasculaire coagulatie en de klassieke en alternatieve routes van het complementsysteem en de uitscheiding van bijproducten van arachidonzuur, zoals prostaglandinen..

Ze sensibiliseren ook andere cellen door de activeringsdrempels te verlagen voor verschillende agonisten die het vrijkomen van vrije radicalen induceren, zoals die vrij van zuurstof en stikstof, onder andere IFN-γ..

LPS in de immuunrespons

LPS activeert de aangeboren immuunrespons die alleen wordt geproduceerd door de LPS-gastheerinteractie, en zet belangrijke mechanismen in gang zoals fagocytose gemedieerd door nucleaire polymorfen (neutrofielen) en macrofagen..

Aan de andere kant grijpt het in in de processen die ontstekingen veroorzaken, pro-inflammatoire stoffen induceren en het complementsysteem activeren dat wordt gemedieerd door de alternatieve route. Als deze aangeboren immuunrespons niet voldoende is, wordt de cellulaire en humorale immuunrespons geactiveerd..

De herkenning en signalering van LPS vindt plaats wanneer ze vrijkomen uit de bacteriële wand, wat kan gebeuren wanneer de bacterie sterft of via het LBP-eiwit (lipopolysaccharide-bindend eiwit).

LBP, een plasma-eiwit (lipidetransferase), vormt LPS-LBP-complexen in het bloed. Vervolgens draagt ​​dit eiwit het LPS over aan het CD14-molecuul, dat als enige verantwoordelijk is voor het herkennen van LPS en het bemiddelen van zijn biologische functie..

CD14 kan als een oplosbaar eiwit in het bloed zijn of verankerd zijn aan het membraan van cellen die TLR4 (receptor) tot expressie brengen, waar ze LPS opgeven omdat CD14 het membraan niet kan passeren en het cytoplasma kan bereiken. Dit voorkomt alleen het genereren van de LPS-respons..

Pathologieën die LPS veroorzaken

LPS wordt in het laboratorium gebruikt voor het onderzoeken van verschillende aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, multiple sclerose, inflammatoire darmaandoeningen, diabetes en zelfs autisme, vanwege het vermogen om snel ontstekingsreacties te veroorzaken. Bij patiënten met deze ziekten zijn de niveaus van lipolysacchariden in het bloed hoog..

Zodra TLR4 de signalen van LPS-activiteit transduceert, draagt ​​de co-expressie van eiwitten gerelateerd aan TLR4, zoals MD-2, bij aan het optimaliseren van het signaal en vormt een complex.

Dit complex bevordert de activering van een breed netwerk van cytoplasmatische eiwitten en de rekrutering van het myeloïde differentiatie-eiwit 88. Dit genereert de translocatie van transcriptiefactoren zoals IRF3 en NF-KB, die deelnemen aan de expressie van genen gerelateerd aan de productie van cytokinines, chemokinen en activeringsmoleculen.

Dit alles leidt tot een sterke ontstekingsreactie, cellulaire activering en regulerende mechanismen die worden gemedieerd door IL-10. LPS in hoge concentraties kan koorts, een verhoogde hartslag en zelfs septische schokken veroorzaken.

Referenties

  1. Cabello, R. R. (2007). Microbiologie en menselijke parasitologie / Microbiologie en menselijke parasitologie: etiologische basis van infectie- en parasitaire ziekten / Etiologische basis van infectie- en parasitaire ziekten. Panamerican Medical Ed..
  2. Hall, J. E. (2011). Guyton and Hall leerboek van medische fysiologie e-Book. Elsevier Gezondheidswetenschappen.
  3. Knirel, Y. A., & Valvano, M. A. (Eds.). (2011). Bacteriële lipopolysacchariden: structuur, chemische synthese, biogenese en interactie met gastheercellen. Springer Science & Business Media.
  4. Nelson, D. L., en Cox, M. M. (2006). Lehninger-principes van biochemie. 4e editie. Ed Omega. Barcelona (2005).
  5. Rabinovich, G.A. (2004). Moleculaire immunopathologie: nieuwe grenzen van de geneeskunde: een link tussen biomedisch onderzoek en klinische praktijk. Panamerican Medical,
  6. Stanier, R. Y., en Villanueva, J. R. (1996). Microbiologie. Omgekeerd.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.