Lipopolisacàrid
| Substància química | classe estructural d'entitats químiques  |
|---|
Els lipopolisacàrids (LPS) són biomolècules grans que consten d'un lípid i un polisacàrid units covalentment; es troben a la membrana exterior de bacteris gramnegatius, fan d'endotoxines i provoquen una forta resposta immunitària en animals. Són el component majoritari de la paret cel·lular de molts bacteris.[1]
Funcions[modifica]
LPS és un component essencial de la membrana exterior de bacteris gramnegatius, contribuint en gran manera a la integritat estructural dels bacteris, i protegint la membrana de certs tipus d'atac químic. LPS també augmenta la càrrega negativa de la membrana cel·lular i ajuda a estabilitzar l'estructura de membranes global. Són d'importància crucial en les cèl·lules bacterianes gramnegatives, ja que mutacions i delecions en els gens implicats en la seva síntesi i regulació provoquen la seva inviabilitat. LPS és una endotoxina i provoca una forta resposta dels sistemes immunitaris animals normals. Serveix de l'endotoxina prototípica perquè s'uneix al complex de receptors de CD14/TLR4/MD2, que promou la transcripció de gens de citocines proinflamatòries en molts tipus de cèl·lules, però especialment en macròfags. Un "Desafiament de LPS" en la immunologia és exposar del subjecte a un LPS que pot servir com a toxina.
LPS és addicionalment un pirogen exogen (compost que provoca febre).
El paper clau del lipopolisacàrid en bacteris gramnegatius, fa que el LPS i els seus receptors siguin una important diana per a potencials fàrmacs antimicrobians.
Composició[modifica]
Comprèn tres parts:
- Lípid A.
- Nucli oligosacàrid o core (oligosacàrid bàsic en el gènere Neisseria).
- Antigen O o polisacàrid O (cadenes exteriorss).
Lípid A[modifica]
El lípid A conté àcids grassos inusuals (p. ex. àcid hidroxi-mirístic) i és incrustat a la membrana exterior mentre la resta del LPS projecta de la superfície. El lípid A és un disacàrid amb cues d'àcid gras múltiples que s'integren per lipofília a la membrana. Aquesta és la clau en la toxicitat. Quan les cèl·lules bacterianes són lisades prop del sistema immunitari en òptim funcionament, fragments de membrana que contenen el lípid A s'alliberen a la circulació, provocant febre, diarrea que en alguns casos pot acabar conduint a una commoció endotòxica fatal també anomenat xoc sèptic, com ocorre sovint en el còlera.
Nucli oligosacàrid[modifica]
El nucli o core (anglès) d'oligosacàrid conté sucres inusuals (p. ex. KDO, cetodesoxioctonat i heptosa). El nucli d'oligosacàrid bàsic és adjunt al lípid A, que és també en part responsable de la toxicitat de bacteris gramnegatius.
Antigen O[modifica]
La cadena lateral o terminal del LPS és l'antigen O dels bacteris. La cadena lateral O o antigen O és també una cadena feta de polisacàrids que s'estén a partir del nucli oligosacàrid. La composició química de la cadena O varia molt entre les soques bacterianes gramnegatives. La presència o absència de cadenes O determinen si el LPS es considera aspre (rough) o llis (smooth). La plena llargada que les cadenes O deixaria llis el LPS mentre l'absència o reducció d'O-chains faria l'esbós de LPS.[2] Bacteria amb LPS aspre normalment tenen més membranes cel·lulars penetrables a antibiòtics hidròfobs, ja que un esbós LPS és més hidròfob.[3]
Les cadenes de costat O són fàcilment reconegudes pels anticossos de l'amfitrió, tanmateix, la natura de la cadena pot ser fàcilment modificada per bacteris gramnegatius per evitar la seva descoberta. L'estructura del nucli i l'O-antigen està determinada sovint per anàlisi de metilació o NMR-espectroscopia.
Modificacions de LPS[modifica]
La fabricació de LPS es pot modificar per presentar una estructura de sucres específica. Aquests poden ser reconeguts per un altre LPS (que permet inhibir toxines de LPS) o per glicosiltransferases que usen aquesta estructura de sucres per a afegir sucres més específics. Recentment s'ha demostrat que un enzim específic de l'intestí (fosfatasa alcalina) pot desintoxicar els LPS traient els dos grups fosfat trobats en carbohidrats de LPS.[2] Això pot funcionar com a mecanisme adaptable per ajudar l'hoste (biologia) a gestionar efectes potencialment tòxics causats per bacteris gramnegatius normalment trobats a l'intestí prim.
Variabilitat i efecte a especificitat[modifica]
Els antigens O (carbohidrats exteriors) són la porció més variable de la molècula dels LPS, transmetent l'especificitat antigènica, en comparació el lípid A és més conservat en part. Tanmateix, la composició del lípid A també pot variar (p. ex., en el nombre i natura de cadenes d'acil fins i tot dintre o entre gèneres). Algunes d'aquestes variacions poden transmetre propietats antagòniques a aquests LPS. Per exemple el lípid de Rhodobacter sphaeroides difosforil A (RsDPLA) és un antagonista potent dels LPS en cèl·lules humanes, però és un agonista en hàmster i cèl·lules equines.
S'ha especulat que aquest lípid A cònic (p. ex. des d'E. coli) són lípids més agonístic, menys cònic que els A com aquells de Porphyromonas gingivalis poden activar un senyal diferent (TLR2 en comptes de TLR4), i lípid completament cilíndric que a A els agrada allò de Rhodobacter sphaeroides és contrari a TLRs.[4][5]
Els grups de gens que codifiquen per a la síntesi de LPS són altament variables entre soques diferents, subespècies i espècies de patògens bacterians en plantes i animals.[6][7]
Resposta immunitària[modifica]
La funció de LPS ha estat sota investigació experimental durant uns quants anys a causa del seu paper activant molts factors de transcripció. LPS també produeix molts tipus de mediadors implicats en el xoc sèptic.
Referències[modifica]
- ↑ Brock. Biología de los microorganismos. Madigan, Martinko, Parker. 8a Ed. Prentice Hall ©1998. ISBN 84-89660-36-0
- ↑ 2,0 2,1 Bates J.M. et al «Intestinal alkaline phosphatase detoxifies lipopolysaccharide and prevents inflammation in zebrafish in response to the gut microbiota». Cell Host and Microbe, 2(6), 2007, pàg. 371–382. DOI: 10.1016/j.chom.2007.10.010. PMID: 18078689.
- ↑ Tsujimoto H et al «Diffusion of macrolide antibiotics through the outer membrane of Moraxella catarrhalis». Journal of Infection and Chemotherapy, 74, 2003, pàg. 1045–1055. PMID: 11810516.
- ↑ Netea M et al «Does the shape of lipid A determine the interaction of LPS with Toll-like receptors?». Trends Immunol, 23, 3, 2002, pàg. 135–9. DOI: 10.1016/S1471-4906(01)02169-X. PMID: 11864841.
- ↑ Seydel U, Oikawa M, Fukase K, Kusumoto S, Brandenburg K «Intrinsic conformation of lipid A is responsible for agonistic and antagonistic activity». Eur J Biochem, 267, 10, 2000, pàg. 3032–9. DOI: 10.1046/j.1432-1033.2000.01326.x. PMID: 10806403.
- ↑ Reeves P, Wang L «Genomic organization of LPS-specific loci». Curr Top Microbiol Immunol, 264, 1, 2002, pàg. 109–35. PMID: 12014174.
- ↑ Patil P, Sonti R «Variation suggestive of horizontal gene transfer at a lipopolysaccharide (lps) biosynthetic locus in Xanthomonas oryzae pv. oryzae, the bacterial leaf blight pathogen of rice». BMC Microbiol, 4, 1, 2004, pàg. 40. DOI: 10.1186/1471-2180-4-40. PMID: 15473911.
Vegeu també[modifica]
Enllaços externs[modifica]
- «Lipopolisacàrid» (en anglès). Medical Subject Headings.