Nội độc tố và Lipopolysaccharide

Lipopolysaccharide (LPS), hay nội độc tố, là phân tử chủ yếu của lớp ngoài cùng của màng ngoài vi khuẩn Gram âm. Không giống như các ngoại độc tố được tiết ra, nó là một thành phần cấu trúc của tế bào và trở nên hoạt động sinh học khi vi khuẩn bị ly giải: phần neo lipid A của nó là một tác nhân mạnh mẽ kích hoạt miễn dịch bẩm sinh, và khi dư thừa, nó thúc đẩy tình trạng viêm toàn thân trong nhiễm trùng huyết Gram âm.

Definition

Lipopolysaccharide là một glycolipid của màng ngoài Gram âm bao gồm một lipid A neo màng, một oligosaccharide lõi và một polysaccharide kháng nguyên O biến đổi; phần lipid A của nó là nguyên tắc nội độc tố kích hoạt tín hiệu miễn dịch bẩm sinh.

Scope

Chủ đề này bao gồm kiến trúc của LPS (lipid A, oligosaccharide lõi và kháng nguyên O), cách phần lipid A của nó được hệ thống miễn dịch bẩm sinh nhận biết, và tại sao nội độc tố gây viêm toàn thân. Đây là một chủ đề tham khảo trong bệnh sinh vi khuẩn và không đề cập đến việc quản lý lâm sàng nhiễm trùng huyết.

Core questions

• Ba vùng cấu trúc của LPS là gì, và mỗi vùng đóng góp gì?
• Vật chủ nhận biết lipid A như thế nào, và thông qua con đường tín hiệu nào?
• Tại sao nội độc tố gây viêm toàn thân thay vì tổn thương cục bộ?

Key concepts

• Lipid A (nguyên tắc nội độc tố)
• Oligosaccharide lõi
• Kháng nguyên O
• Nhận biết TLR4-MD2
• Kích hoạt miễn dịch bẩm sinh
• Nội độc tố và nhiễm trùng huyết Gram âm

Mechanisms

LPS có ba vùng: lipid A, một phospholipid gốc glucosamine neo phân tử và mang hoạt tính độc hại của nó; một oligosaccharide lõi; và kháng nguyên O, một polysaccharide lặp lại thay đổi giữa các chủng và góp phần vào sự đa dạng huyết thanh học. Vật chủ phát hiện lipid A thông qua phức hợp thụ thể Toll-like 4 với MD-2, với protein gắn LPS và CD14 cung cấp phối tử; sự gắn kết kích hoạt tín hiệu gây ra các cytokine tiền viêm. Sự nhận biết này có tính bảo vệ khi tiếp xúc ở mức thấp nhưng, khi LPS dồi dào (như trong nhiễm trùng Gram âm lan tỏa), cùng một con đường này thúc đẩy phản ứng viêm toàn thân quá mức liên quan đến sốc nhiễm trùng.

Clinical relevance

Sự nhận biết nội độc tố bởi miễn dịch bẩm sinh giải thích tại sao nhiễm khuẩn huyết Gram âm có thể gây ra tình trạng viêm toàn thân nghiêm trọng, và cấu trúc LPS là cơ sở cho việc phân loại huyết thanh vi khuẩn. Mục này tóm tắt sinh học nội độc tố để tham khảo và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị nhiễm trùng huyết.

History

Khái niệm về một nội độc tố bền nhiệt khác biệt với các ngoại độc tố được tiết ra có từ Richard Pfeiffer vào những năm 1890. Thế kỷ XX đã làm rõ hóa học của nó là lipopolysaccharide và xác định độc tính của nó nằm ở lipid A, và đầu thế kỷ đã xác định thụ thể Toll-like 4 là cảm biến nội độc tố của vật chủ, công trình được công nhận trong các nghiên cứu về tín hiệu miễn dịch bẩm sinh.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Tại sao LPS được gọi là nội độc tố chứ không phải ngoại độc tố?

Nó không được tiết ra mà là một phần cấu trúc không thể thiếu của màng ngoài Gram âm, được giải phóng chủ yếu khi vi khuẩn bị tổn thương hoặc ly giải, trái ngược với ngoại độc tố là các protein được xuất khẩu một cách chủ động.

Phần nào của LPS chịu trách nhiệm về độc tính của nó?

Phần neo lipid A là nguyên tắc nội độc tố; nó là phần được phức hợp TLR4-MD2 của vật chủ nhận biết và là tác nhân kích hoạt phản ứng viêm.