Endotoxina y Lipopolisacárido

El lipopolisacárido (LPS), o endotoxina, es la molécula dominante de la capa externa de la membrana externa bacteriana Gram-negativa. A diferencia de las exotoxinas secretadas, es un componente estructural de la célula que se vuelve biológicamente activo cuando las bacterias se lisan: su anclaje de lípido A es un potente desencadenante de la inmunidad innata, y en exceso impulsa la inflamación sistémica de la sepsis por Gram-negativos.

Definition

El lipopolisacárido es un glicolípido de la membrana externa Gram-negativa compuesto por un lípido A de anclaje a la membrana, un oligosacárido central y un polisacárido de antígeno O variable; su porción de lípido A es el principio endotóxico que activa la señalización inmunitaria innata.

Scope

Este tema abarca la arquitectura del LPS (lípido A, oligosacárido central y antígeno O), cómo su porción de lípido A es detectada por el sistema inmunitario innato y por qué la endotoxina causa inflamación sistémica. Es un tema de referencia en patogénesis bacteriana y no aborda el manejo clínico de la sepsis.

Core questions

• ¿Cuáles son las tres regiones estructurales del LPS y qué aporta cada una?
• ¿Cómo reconoce el huésped el lípido A y a través de qué vía de señalización?
• ¿Por qué la endotoxina produce inflamación sistémica en lugar de una lesión localizada?

Key concepts

• Lípido A (principio endotóxico)
• Oligosacárido central
• Antígeno O
• Reconocimiento TLR4-MD2
• Activación de la inmunidad innata
• Endotoxina y sepsis por Gram-negativos

Mechanisms

El LPS tiene tres regiones: lípido A, un fosfolípido basado en glucosamina que ancla la molécula y porta su actividad tóxica; un oligosacárido central; y el antígeno O, un polisacárido repetitivo que varía entre cepas y contribuye a la diversidad serológica. El huésped detecta el lípido A a través del complejo del receptor tipo Toll 4 con MD-2, con la proteína de unión a LPS y CD14 entregando el ligando; su interacción desencadena una señalización que induce citocinas proinflamatorias. Este reconocimiento es protector a baja exposición, pero cuando el LPS es abundante (como en una infección diseminada por Gram-negativos), la misma vía impulsa una respuesta inflamatoria sistémica excesiva asociada con el choque séptico.

Clinical relevance

El reconocimiento de la endotoxina por la inmunidad innata explica por qué la bacteriemia por Gram-negativos puede producir una inflamación sistémica profunda, y la estructura del LPS subyace al serotipado bacteriano. Esta entrada resume la biología de la endotoxina como referencia y no es una guía para diagnosticar o tratar la sepsis.

History

El concepto de una endotoxina termoestable distinta de las exotoxinas secretadas se remonta a Richard Pfeiffer en la década de 1890. El siglo XX resolvió su química como lipopolisacárido y localizó su toxicidad en el lípido A, y el cambio de siglo identificó al receptor tipo Toll 4 como el sensor del huésped para la endotoxina, un trabajo reconocido en estudios de señalización inmunitaria innata.

Key figures

• Christian R. H. Raetz
• Bruce Beutler
• Ernst Th. Rietschel

Seminal works

• raetz-whitfield-2002
• beutler-rietschel-2003

Frequently asked questions

¿Por qué el LPS se denomina endotoxina en lugar de exotoxina?

No se secreta, sino que es una parte estructural integral de la membrana externa Gram-negativa, liberada principalmente cuando la bacteria se daña o se lisa, a diferencia de las exotoxinas que son proteínas exportadas activamente.

¿Qué parte del LPS es responsable de su toxicidad?

El anclaje de lípido A es el principio endotóxico; es la porción reconocida por el complejo TLR4-MD2 del huésped y el desencadenante de la respuesta inflamatoria.