و lipopolysaccharide في (LPS) هي المكونات الرئيسية للجدار الخلية من البكتيريا سالبة الجرام (75٪ من السطح). LPS عبارة عن مجموعات معقدة من الدهون والكربوهيدرات التي تعتبر مهمة جدًا للحفاظ على بقاء البكتيريا.
يتم توزيع هذه المواد البكتيرية ، والتي تسمى أيضًا السموم الداخلية ، في جميع البيئات ، من البكتيريا الموجودة في التربة والهواء والماء والأطعمة الحيوانية. من ناحية أخرى ، فهي موجودة في النباتات البكتيرية المعوية والمهبلية والبلعومية ، مما يؤدي إلى تلويث مجموعة كبيرة ومتنوعة من منتجات الرجل.
تم العثور على LPS في البكتيريا سالبة الجرام ، مثل Pseudomonas aeruginosa. المصدر: Y_tambe
لاحظ أيضًا أن عديدات السكاريد الدهنية هي محفزات قوية للمواد المؤيدة للالتهابات مثل السيتوكينين والجذور الحرة والمنتجات المشتقة من حمض الأراكيدونيك.
مميزات
LPS هي مواد معقدة للغاية ذات أوزان جزيئية عالية ، والتي تختلف كيميائيًا بين المجموعات المختلفة من البكتيريا سالبة الجرام. ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالكريات البيض ، وبهذه الطريقة عندما تدخل الدم تلتصق بها ، والهدف الرئيسي هو الضامة.
يمكن أن يتسبب إنتاج السيتوكينينات الزائدة في حدوث حالات سريرية خطيرة مثل تعفن الدم والصدمة الإنتانية. علاوة على ذلك ، يشارك LPS في نمذجة الفيزيولوجيا المرضية لأمراض أخرى مثل متلازمة انحلال الدم اليوريمي.
LPS هي المسؤولة عن التسبب في ردود فعل التهابية عنيفة لدى البشر ، وهذا هو سبب وجود السموم داخل الجسم (السموم الداخلية).
بشكل عام ، لا تدخل عديدات السكاريد الدهنية إلى الدورة الدموية عبر الأمعاء بسبب الوصلات الضيقة التي تشكل ظهارة الأمعاء. ولكن عندما يتم اختراق هذه الاتحادات ، هناك نفاذية معوية ، مما يتسبب في تلف وتسريع عمليات الالتهاب.
LPS لها تأثير مناعي وتسمم داخلي وتشارك في تنشيط جهاز المناعة والتوسط في التقيد بالبكتيريا. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تمثل عامل ضراوة يساهم في العملية المسببة للأمراض وتجنب الاستجابة المناعية.
بناء
فيما يتعلق ببنيتها ، يمكن القول إنها جزيئات غير متجانسة ، لأنها تتكون من منطقة محبة للماء تتكون من عديد السكاريد ومنطقة محبة للدهون تسمى الدهون أ.
الأول هو الأكثر خارجية فيما يتعلق بجسم البكتيريا ، ويتكون من كمية كبيرة من السكريات ذات الفروع ، والتي هي أيضًا معقدة ومحددة جدًا لأنواع البكتيريا ، والمعروفة أيضًا باسم مستضد O. وبعد ذلك تأتي طبقة من السكريات الأقل معقدات تسمى "نواة" أو نواة السكريات القليلة العدد.
هذا الأخير ، في منطقته الخارجية ، يقدم السكريات الشائعة مثل D-glucose و D-Galactose و N-acetyl D-glucosamine و N-acetyl D-galactosamine وجزءه الداخلي مع سكريات أقل شيوعًا مثل هيبتوز.
ترتبط منطقة عديد السكاريد هذه بالجزء الدهني من الجزيء (Lipid A) من خلال حمض 3-keto-2-dexocioctonic (Kdo). علاوة على ذلك ، يرتبط الدهن A تساهميًا بالغشاء الخارجي.
تتكون منطقة الدهون أ من ثنائي السكاريد الذي يكون بشكل عام ثنائي الفوسفور ، مؤكسد بستة أحماض دهنية يمكن أن تحتوي على 12 إلى 14 ذرة كربون. يتم التعرف على هذا بطريقة محددة وحساسة من قبل مكونات المناعة الفطرية (البلعمة) ويمثل مركز LPS المناعي وعامل الفوعة.
أنواع LPS
هناك LPS التي تحتوي في بنيتها على المناطق المذكورة أعلاه ، وجزء من الدهون A ، ونواة قليل السكاريد ومستضد O ، وتسمى LPS S أو عديدات السكاريد الدهنية الملساء.
من ناحية أخرى ، تسمى تلك التي لا يوجد فيها مستضد O LPS R أو عديدات السكاريد الشحمية الخشنة أو السكريات الدهنية قليلة الشحوم.
المميزات
تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ LPS في البكتيريا في توفير بعض المقاومة لهضم الصفراء في المرارة. على الرغم من اختلاف LPS كيميائيًا عن الفوسفوليبيد ، إلا أنه يتمتع بخصائص فيزيائية متشابهة ؛ وبهذه الطريقة يمكنهم المشاركة بنفس الطريقة في تكوين الغشاء.
على الرغم من أن LPS لا تمتلك سمية بحد ذاتها ، إلا أن التأثير السام ناتج عن ارتباطها بالخلايا الوحيدة أو الضامة في النظام البطاني الشبكي. هذا يسبب تخليق وإطلاق مواد مختلفة ذات خصائص مؤيدة للالتهابات.
تشمل هذه المواد عامل نخر الورم (TNF-α) والإنترلوكينات I-L1 و I-L8 و IL-12 و IL-18 و interferon-gamma (IFN-γ وعامل تنشيط الصفائح الدموية والكيموكينات المختلفة تحدث هذه التأثيرات أيضًا في خلايا العضلات الظهارية والبطانية والملساء مع المزيد من التأثيرات المحفوظة.
LPS هي منشطات قوية للتخثر داخل الأوعية والمسارات الكلاسيكية والبديلة للنظام التكميلي وإفراز منتجات حمض الأراكيدونيك الثانوية مثل البروستاجلاندين.
كما أنها تعمل على توعية الخلايا الأخرى عن طريق خفض عتبات التنشيط للعديد من المنبهات التي تحفز إطلاق الجذور الحرة مثل تلك الخالية من الأكسجين والنيتروجين ، IFN-، من بين أمور أخرى.
LPS في الاستجابة المناعية
ينشط LPS الاستجابة المناعية الفطرية التي تنتج فقط عن طريق تفاعل LPS مع المضيف ، مما يؤدي إلى تحريك آليات مهمة مثل البلعمة بوساطة تعدد الأشكال النووية (العدلات) والضامة.
من ناحية أخرى ، يتدخل في العمليات التي تولد الالتهاب ، ويحفز المواد المسببة للالتهابات وينشط النظام التكميلي بوساطة المسار البديل. إذا كانت هذه الاستجابة المناعية الفطرية غير كافية ، يتم تنشيط الاستجابة المناعية الخلوية والخلوية.
يحدث التعرف على LPS وإشاراته عندما يتم إطلاقها من جدار البكتيريا ، والتي يمكن أن تحدث عندما تموت البكتيريا أو من خلال بروتين LBP (بروتين ربط عديد السكاريد الدهني).
LBP ، وهو بروتين بلازما (ترانسفيراز الدهون) ، يشكل مجمعات LPS-LBP في الدم. ثم ينقل هذا البروتين LPS إلى جزيء CD14 ، وهو المسؤول الوحيد عن التعرف على LPS والتوسط في وظيفته البيولوجية.
يمكن أن يكون CD14 كبروتين قابل للذوبان في الدم أو مثبتًا في غشاء الخلايا التي تعبر عن TLR4 (المستقبل) ، حيث تتخلى عن LPS لأن CD14 لا يمكنه عبور الغشاء والوصول إلى السيتوبلازم. سيؤدي هذا فقط إلى منع توليد استجابة LPS.
الأمراض التي تسبب LPS
يستخدم LPS في المختبر للبحث في حالات مختلفة مثل مرض الزهايمر والتصلب المتعدد وأمراض الأمعاء الالتهابية ومرض السكري وحتى التوحد ، نظرًا لقدرته على إثارة ردود فعل التهابية بسرعة. في المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض ، تكون مستويات السكريات الدهنية في الدم مرتفعة.
بمجرد تحويل TLR4 لإشارات نشاط LPS ، يساهم التعبير المشترك للبروتينات المتعلقة بـ TLR4 مثل MD-2 في تحسين الإشارة ، وتشكيل مجمع.
يفضل هذا المركب تنشيط شبكة واسعة من البروتينات السيتوبلازمية وتوظيف بروتين التمايز النخاعي 88. ويؤدي هذا إلى انتقال عوامل النسخ مثل IRF3 و NF-KB ، والتي تشارك في التعبير عن الجينات المتعلقة بالإنتاج من السيتوكينين والكيموكينات وجزيئات التنشيط.
كل هذا يؤدي إلى تفاعل التهابي قوي وتنشيط الخلايا والآليات التنظيمية بوساطة IL-10. يمكن أن يسبب LPS بتركيزات عالية الحمى وزيادة معدل ضربات القلب وحتى الصدمات الإنتانية.
المراجع
- كابيلو ، ر. ر (2007). علم الأحياء الدقيقة والطفيليات البشرية / علم الأحياء الدقيقة والطفيليات البشرية: الأساس المسببات للأمراض المعدية والطفيلية / الأساس المسببات للأمراض المعدية والطفيلية. عموم أمريكا الطبية Ed.
- هول ، جي إي (2011). كتاب جايتون وهال للكتاب الإلكتروني لعلم وظائف الأعضاء الطبي. العلوم الصحية Elsevier.
- Knirel ، YA ، و Valvano ، MA (محرران). (2011). عديدات السكاريد الدهنية البكتيرية: التركيب والتوليف الكيميائي والتكوين الحيوي والتفاعل مع الخلايا المضيفة. Springer Science & Business Media.
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2006). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. الطبعة الرابعة. إد أوميجا. برشلونة (2005).
- رابينوفيتش ، جورجيا (2004). علم أمراض المناعة الجزيئية: آفاق جديدة للطب: رابط بين البحث الطبي الحيوي والممارسة السريرية. عموم أمريكا الطبية ،
- ستانير ، آر واي ، وفيلانويفا ، جي آر (1996). علم الاحياء المجهري. أنا عكس.