Co to jest LPS i jakie ma znaczenie w klinice?
Lipopolisacharydy bakteryjne (LPSy) są głównymi składnikami błony zewnętrznej, obecnymi w prawie wszystkich bakteriach Gram-ujemnych. LPSy mogą stymulować wrodzoną odporność, ale w zbyt dużym stężeniu stanowią poważne zagrożenie dla życia i zdrowia.
Co to jest LPS?
LPSy działają jako niezwykle silne stymulatory wrodzonej odporności różnych gatunków zwierząt, są obecne zarówno u owadów, jak i u ludzi. LPS składa się z poli- lub oligosacharydu, który jest zakotwiczony w zewnętrznej błonie bakteryjnej przez specyficzną cząsteczkę węglowodanowo-lipidową, określaną jako lipid A.
Błona komórkowa bakterii Gram-ujemnych składa się z błony zewnętrznej i błony wewnętrznej. Błona zewnętrzna jest wystawiona na działanie środowiska zewnętrznego, podczas gdy błona wewnętrzna otacza cytoplazmę. W przeciwieństwie do zwykłej błony biologicznej, błona bakterii Gram-ujemnych nie ma dwuwarstwy fosfolipidowej, ale asymetryczną dwuwarstwę z LPS na zewnątrz i fosfolipidem wewnątrz.
Czym jest lipid A?
Składnik lipidowy A jest głównym centrum immunostymulującym LPS. Agonistyczne formy LPS lub lipidu A wywołują liczne fizjologiczne efekty immunostymulujące u ssaków, ale – w wyższych dawkach – mogą również prowadzić do reakcji patologicznych, takich jak indukcja wstrząsu septycznego.
Lipid A jest najbardziej bioaktywnym składnikiem LPS i silną częścią odpowiedzi endotoksynowej generowanej przez cząsteczkę. W związku z tym LPS może być wykorzystywany do wczesnego wykrywania infekcji, ponieważ indukuje wrodzoną odpowiedź immunologiczną, w szczególności poprzez receptory Toll-podobne (TLR).
Nawet gdy układ odpornościowy powoduje lizę komórek bakteryjnych, fragmenty błony zawierające lipid A uwalniane do krążenia powodują gorączkę, biegunkę, a w niekorzystnych okolicznościach prowadzą do wstrząsu septycznego (endotoksycznego).
LPS w kontekście klinicznym
LPS jest serologicznie reaktywną toksyną bakteryjną, a podanie dożylne już 1-2 mg może być śmiertelne. LPS może dostać się do krwiobiegu poprzez nieszczelną barierę jelitową. Słaby układ odpornościowy jest kolejnym naruszeniem bariery, która prowadzi do endotoksycznego działania LPS podczas procesu infekcji. Jeśli pozwoli się na jego niehamowany rozwój, może to prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak wstrząs septyczny.
Bakteryjne modyfikacje struktury LPS, głównie części lipidowej A, są wyrafinowaną strategią stosowaną przez bakterie Gram-ujemne w celu dostosowania się do środowiska gospodarza.
Ostatnio pojawiły się sugestie, że niektóre rodzaje chorób autoimmunologicznych i alergii mogą korelować z wyższym stężeniem LPS. Duże badanie kohortowe przeprowadzone na próbkach kału niemowląt z Europy Północnej wskazuje, że obecność LPS z gatunku Bacteroides jest związana z wyższym poziomem alergii pokarmowej i przeciwciał przeciwinsulinowych, co wskazuje na wczesne oznaki dysfunkcji układu odpornościowego.
Źródło: Farhana A, Khan YS. Biochemistry, Lipopolysaccharide. [Updated 2023 Apr 17]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554414/
Przeczytaj więcej:
