Endotoksin dan Lipopolisakarida

Lipopolisakarida (LPS), atau endotoksin, adalah molekul dominan dari lapisan luar membran luar bakteri Gram-negatif. Berbeda dengan eksotoksin yang disekresikan, LPS adalah komponen struktural sel yang menjadi aktif secara biologis ketika bakteri mengalami lisis: jangkar lipid A-nya adalah pemicu kuat imunitas bawaan, dan dalam jumlah berlebih dapat mendorong peradangan sistemik pada sepsis Gram-negatif.

Definition

Lipopolisakarida adalah glikolipid dari membran luar Gram-negatif yang terdiri dari lipid A penambat membran, oligosakarida inti, dan polisakarida O-antigen yang bervariasi; bagian lipid A-nya adalah prinsip endotoksik yang mengaktifkan sinyal kekebalan bawaan.

Scope

Topik ini mencakup arsitektur LPS (lipid A, oligosakarida inti, dan O-antigen), bagaimana bagian lipid A-nya dideteksi oleh sistem kekebalan bawaan, dan mengapa endotoksin menyebabkan peradangan sistemik. Ini adalah topik referensi dalam patogenesis bakteri dan tidak membahas penanganan klinis sepsis.

Core questions

• Apa tiga daerah struktural LPS, dan apa kontribusi masing-masing?
• Bagaimana inang mengenali lipid A, dan melalui jalur sinyal apa?
• Mengapa endotoksin menghasilkan peradangan sistemik daripada cedera terlokalisasi?

Key concepts

• Lipid A (prinsip endotoksik)
• Oligosakarida inti
• O-antigen
• Pengenalan TLR4-MD2
• Aktivasi kekebalan bawaan
• Endotoksin dan sepsis Gram-negatif

Mechanisms

LPS memiliki tiga daerah: lipid A, fosfolipid berbasis glukosamin yang menambatkan molekul dan membawa aktivitas toksiknya; oligosakarida inti; dan O-antigen, polisakarida berulang yang bervariasi antar galur dan berkontribusi pada keragaman serologis. Inang mendeteksi lipid A melalui kompleks reseptor Toll-like 4 dengan MD-2, dengan protein pengikat LPS dan CD14 yang mengantarkan ligan; keterlibatan ini memicu sinyal yang menginduksi sitokin pro-inflamasi. Pengenalan ini bersifat protektif pada paparan rendah, tetapi ketika LPS melimpah (seperti pada infeksi Gram-negatif yang menyebar), jalur yang sama mendorong respons inflamasi sistemik yang berlebihan yang terkait dengan syok septik.

Clinical relevance

Pengenalan endotoksin oleh imunitas bawaan menjelaskan mengapa bakteremia Gram-negatif dapat menghasilkan peradangan sistemik yang mendalam, dan struktur LPS mendasari serotipe bakteri. Entri ini merangkum biologi endotoksin sebagai referensi dan bukan panduan untuk mendiagnosis atau mengobati sepsis.

History

Konsep endotoksin yang stabil terhadap panas dan berbeda dari eksotoksin yang disekresikan berasal dari Richard Pfeiffer pada tahun 1890-an. Abad kedua puluh memecahkan kimianya sebagai lipopolisakarida dan melokalisasi toksisitasnya pada lipid A, dan pergantian abad mengidentifikasi reseptor Toll-like 4 sebagai sensor endotoksin inang, sebuah karya yang diakui dalam studi sinyal kekebalan bawaan.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Mengapa LPS disebut endotoksin daripada eksotoksin?

LPS tidak disekresikan tetapi merupakan bagian struktural integral dari membran luar Gram-negatif, yang dilepaskan terutama ketika bakteri rusak atau lisis, berbeda dengan eksotoksin yang merupakan protein yang secara aktif diekspor.

Bagian LPS mana yang bertanggung jawab atas toksisitasnya?

Jangkar lipid A adalah prinsip endotoksik; ini adalah bagian yang dikenali oleh kompleks TLR4-MD2 inang dan pemicu respons inflamasi.