лпс что это в медицине

ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ

ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ — сложные биополимеры, построенные из свойственного грамотрицательным бактериям гликолипида и полисахарида; обязательные структурные компоненты внешнего слоя наружной мембраны грамотрицательных бактерий, обладают широкой биол, активностью, являясь, напр., эндотоксинами (см. Токсины), соматическими антигенами (см. Бактерии) и специфическими рецепторами бактериофагов.

Л. вызывают гибель экспериментальных животных, обладают пирогенными свойствами, могут быть причиной гипотонии, лейкопении, лейкоцитоза, гипоферремии, появления артрита, местной анафилактической реакции (реакции Шварцманна), некроза костного мозга, выкидыша, инактивации комплемента (см.), активации фактора Хагемана (см. Свертывающая система крови) и индукции активатора плазминогена. Л. обладают также адъювантной активностью, митогенной активностью, способны вызвать активацию макрофагов, индуцирование синтеза иммуноглобулинов, интерферона и простагландинов и т. д.

Первые указания на существование токсинов в бактериальных экстрактах и лизатах в научной литературе появились в 1856 г. [Панум (Р. L. Panum)] и в 1892 г. (Р. Пфейффер). Из-за высокой пирогенной активности обнаруженные токсины были названы пирогенами [Бердон-Сандерсон (J. Burdon-Sunderson), 1876] и пиротоксинами [Чентанни (Е. Centanni), 1893]. Дальнейшие мед.-биол, и хим. исследования показали, что активным биол, началом бактериальных экстрактов являлись Л. В результате объединенных усилий химиков и биохимиков были выяснены основные принципы строения Л., их биосинтез и его генетический контроль, а также взаимосвязь хим. строения Л. с антигенными и фагорецепторными свойствами. Эти исследования, а также комплексное изучение биол, свойств Л. стали возможными после разработки метода получения нативных, химически однородных препаратов Л. Экстрагирование бактериальных клеток водным р-ром фенола при нагревании приводит к получению чистого Л. (так наз. антиген Вестфаля); выделение Л. из клеток бактериальных R-мутантов (см. Диссоциация бактерий) осуществляется смесью фенол-хлороформ-петролейный эфир. Л., полученные фенольным методом, являются химически однородными и биологически активными.

Как правило, Л. построены по единому плану и состоят из трех структурных участков — липида А, короткого гетерополисахарида, так наз. кора и O-специфического полисахарида. Липид А присоединен непосредственно к мембране клетки и является тем активным токсическим началом, к-рое проявляется только после высвобождения Л. из клетки, напр, в результате лизиса. К липиду А лабильной ковалентной связью присоединен кор, к к-рому в свою очередь прочно присоединен О-специфический полисахарид. Антигенная и фагорецепторная специфичности Л. обусловлены именно этой полисахаридной цепью. В состав О-специфических полисахаридов различных Л. входят разнообразные сахара: гексозы (см.), гексозамины (см. Аминосахара), дезоксигексозы, дидезоксигексозы, дезоксигексозамины и др.; всего таких сахаров идентифицировано ок. 50, и число это постоянно растет. Соединяясь связями различных типов и в различной последовательности, эти сахара обеспечивают многообразие О-специфических полисахаридов, проявляющееся в многообразии серол, типов бактерий.

О-Специфическиe полисахариды построены из регулярно чередующихся олигосахаридных звеньев, в состав которых входит от трех до шести моносахаридных остатков. Один из моносахаридов, как правило, находящийся в боковой цепи, является иммунодоминантным и входит в состав всех Л., относящихся к одной серол, группе. Так, напр., четыре 3,6-дидезоксигексозы — паратоза, абеквоза, тивелоза и колитоза являются иммунодоминантными сахарами серол, групп А, В, С и D соответственно бактерий рода Salmonella.

O-Специфический полисахарид присоединяется к кору. Кор в принципе состоит из двух частей: нейтральной части, построенной из гексоз (глюкозы, галактозы, глюкозамина), и заряженной части, построенной из гептоз, кетодезоксиоктоновой к-ты и фосфатных групп.

Кор присоединен кетозидной связью одной из кетодезоксиоктоновых к-т к липиду А. Термин «липид А» не относится к конкретной структуре, а обозначает целый класс глико-липидов, встречающихся в природе только в составе Л.

Некоторые из токсических свойств Л., напр, пирогенность, местная анафилактическая реакция (реакция Шварцманиа) и др., подавляются антисывороткой, полученной при иммунизации животных клетками «глубоких» бактериальных R-мутантов, предварительно покрытых слоем липида А. Индуцируемые антитела специфичны к липиду А и вследствие этого преципитируют Л., выделенные из разных бактерий. Однако антисыворотка против липида А провоцирует развитие патол, процессов у некоторых животных, к-рым были введены Л., т. к. ткани органов, аккумулирующих Л., подвергаются непрерывной атаке антител и фагоцитов. С другой стороны, известно, что сыворотка нормальных животных и человека всегда содержит антитела к липиду А, поэтому не исключено, что до определенной степени токсическое действие Л. имеет в своей основе аутоиммунный характер.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Открытие

Функции у бактерий

ЛПС необходим для правильной конформации активности омптина ; однако гладкий LPS будет стерически препятствовать омптинам.

Состав

Он состоит из трех частей:

О-антиген

Основной

Основной домен всегда содержит олигосахаридный компонент, который присоединяется непосредственно к липиду А и обычно содержит сахара, такие как гептоза и 3-дезокси-D-манноокт-2-улозоновая кислота (также известная как KDO, кето-дезоксиоктулозонат). Ядра LPS многих бактерий также содержат неуглеводные компоненты, такие как фосфатные, аминокислотные и этаноламиновые заместители.

Липид А

Липоолигосахариды

Модификации ЛПС

Изготовление LPS может быть изменено, чтобы представить специфическую структуру сахара. Они могут распознаваться либо другими LPS (что позволяет ингибировать токсины LPS), либо гликозилтрансферазами, которые используют эту структуру сахара для добавления более специфических сахаров. Высококонсервативный фермент-хозяин может детоксифицировать ЛПС, когда он проникает в ткани животных или вырабатывается в них. Он также может превращать ЛПС в кишечнике в ингибитор ЛПС. Нейтрофилы, макрофаги и дендритные клетки продуцируют эту липазу, ацилоксиацилгидролазу (AOAH), которая инактивирует ЛПС, удаляя две вторичные ацильные цепи из липида А с образованием тетраацил-ЛПС. Если им вводят ЛПС парентерально, у мышей, у которых отсутствует АОАГ, развиваются высокие титры неспецифических антител, развивается длительная гепатомегалия и наблюдается длительная толерантность к эндотоксинам. Инактивация ЛПС может потребоваться животным для восстановления гомеостаза после парентерального воздействия ЛПС. Хотя у мышей есть много других механизмов для ингибирования передачи сигналов LPS, ни один из них не может предотвратить эти изменения у животных, у которых отсутствует AOAH.

Биосинтез и транспорт

Биологическое воздействие на хозяев, инфицированных грамотрицательными бактериями

Иммунная реакция

ЛПС также является экзогенным пирогеном (вызывающим жар).

Дефосфорилирование LPS с помощью кишечной щелочной фосфатазы может уменьшить тяжесть Salmonella tryphimurium и Clostridioides несговорчивых инфекций восстанавливая нормальный кишечный флор.

Имея решающее значение для грамотрицательных бактерий, эти молекулы являются кандидатами в мишени для новых противомикробных агентов.

Брюс Бейтлер был удостоен части Нобелевской премии по физиологии и медицине 2011 года за свою работу, демонстрирующую, что TLR4 является рецептором LPS.

Влияние вариабельности на иммунный ответ

О-антигены (внешние углеводы) являются наиболее вариабельной частью молекулы ЛПС, придающей антигенную специфичность. Напротив, липид А является наиболее консервативной частью. Однако состав липида A также может варьироваться (например, по количеству и природе ацильных цепей даже внутри или между родами). Некоторые из этих вариантов могут придавать этим LPS антагонистические свойства. Например, дифосфориллипид A Rhodobacter sphaeroides (RsDPLA) является мощным антагонистом ЛПС в клетках человека, но является агонистом в клетках хомяков и лошадей.

Было высказано предположение, что конический липид A (например, из E. coli ) более агонистичен, менее конический липид A, как у Porphyromonas gingivalis, может активировать другой сигнал ( TLR2 вместо TLR4), и полностью цилиндрический липид A, как у Rhodobacter. sphaeroides антагонистичен TLR.

Кластеры генов LPS сильно различаются между разными штаммами, подвидами, видами бактериальных патогенов растений и животных.

Неканонические пути распознавания LPS

Воздействие на здоровье

Эндотоксемия

Аутоиммунное заболевание

Связь с ожирением

Системы лабораторных исследований и производства биотехнологий

Кроме того, яичный альбумин часто загрязнен эндотоксинами. Яичный альбумин является одним из широко изученных белков на животных моделях, а также установленным модельным аллергеном гиперчувствительности дыхательных путей (AHR). Коммерчески доступный овальбумин, загрязненный LPS, может полностью активировать эндотелиальные клетки в тесте in vitro на первой стадии воспаления и фальсифицирует результаты исследований, поскольку не отражает точно влияние единственного белкового антигена на физиологию животных.

Стандартный тест для обнаружения присутствия эндотоксина является Limulus амебоцитов лизат (LAL) анализа, используя кровь из краба подковы ( Limulus Полифемом ). Очень низкие уровни ЛПС могут вызывать коагуляцию лизата лимулуса из-за мощной амплификации за счет ферментативного каскада. Однако из-за сокращающейся популяции подковообразных крабов и того факта, что существуют факторы, мешающие анализу LAL, были предприняты усилия по разработке альтернативных анализов, наиболее многообещающими из которых являются тесты ELISA с использованием рекомбинантной версии белка в анализ LAL, фактор C.

Источник

Кишечная микробиота в клинической диагностике

Микробиота кишечника как инструмент диагностики в клинической практике

Параметры микробиоты кишечника, потенциально полезные в клинической перспективе

СОДЕРЖАНИЕ

Резюме

Интерес к анализу микробиоты кишечника находится на рекордно высоком уровне. Считается, что микробиота кишечника связана с растущим спектром заболеваний, представляющих интерес для врачей и диетологов. Избыточный вес, ожирение, реакция на диету, метаболический синдром, воспаление низкой степени, диабет и новообразования толстой кишки, возможно, можно было бы наблюдать через анализ микробиоты, если бы были имелись доступные маркеры. Возможные биомаркеры, такие как соотношение Firmicutes / Bacteroidetes, соотношение грамположительные / грамотрицательные, соотношение Prevotella / Bacteroides и соотношение Fusobacterium nucleatum / Faecalibacterium prausnitzii, рассматриваются здесь в повествовательной форме в попытке подчеркнуть их возможную будущую роль в повседневной практике и клинически значимой диагностике.

1. Поиск биомаркеров

Логика, лежащая в основе анализа микробиоты, совпадает с возможностью перехвата параметров, интерпретируемых как показатели, по крайней мере предполагаемые, некоторой деформации по сравнению со стандартом. Как показали многие авторы, эта точная потребность может быть удовлетворена биоразнообразием [1,2,3,4,5,6,7,8,9], размером и составом по родам [10,11,12,13,14,15,16] и классификацией по энтеротипам [17,18,19]. Однако научные исследования выявили существование других возможных маркеров, полезных для интерпретации консорциума фекальных бактерий. Среди них потенциально наиболее полезными могут быть: соотношение Firmicutes / Bacteroidetes (соотношение между типами), соотношение грамположительные / грамотрицательные (соотношение между группами таксонов), соотношение Prevotella / Bacteroides (соотношение между родами) и соотношение Fusobacterium nucleatum / Faecalibacterium prausnitzii (соотношение между видами).

2. Соотношение Firmicutes / Bacteroidetes

3. Активная роль Firmicutes в предрасположенности к набору веса

4. Метаболическая эндотоксемия

Рисунок 3. В отношении высокого уровня ЛПС, способного преодолевать барьер энтероцитов, достигая циркуляции плазмы, могут возникать такие явления, как метаболическая эндотоксемия, которые ставятся под сомнение для объяснения некоторых форм ожирения в сочетании с метаболическим синдромом. Повышенный процент грамотрицательных видов бактерий вместе с состоянием высокой кишечной проницаемости может способствовать этому явлению.

5. Грамположительные и грамотрицательные бактерии

6. Бактериальный липополисахарид ( ЛПС )

На рисунке: Структура липополисахарида

С точки зрения структуры, у большинства Enterobacteriaceae ЛПС состоит из четырех различных частей [49]: липида А, настоящего фосфолипида, содержащего в среднем 6-8 жирных кислот и соответствующего части ЛПС, «застрявшей» во внешнем липидном слое второй мембраны грамотрицательных видов; структуры полисахарида, называемой ядром (на рис. core), которое, в свою очередь, может быть разделено на самую внутреннюю часть (внутреннее ядро) и на самую внешнюю часть (внешнее ядро); наконец, длинной внешней полисахаридной цепи, так называемого O-антигена, который может содержать до 50 повторяющихся сахаридных единиц и по отдельности состоит из 4-8 моносахаридных остатков. По-другому, в таких таксонах, как Neisseria, Haemophilus, Bordetella, Acinetobacter и Bacteroides, ЛПС «сжимается» до трех компонентов, поскольку O-антиген отсутствует. Наконец, у таких бактерий, как Chlamydia, внешнее ядро ​​также отсутствует, и поэтому ЛПС сводится только к двум компонентам. Что касается структурной изменчивости среди различных грамотрицательных видов, она, по-видимому, очень высока для O-антигена, высока для внешнего ядра, умеренно высока для внутреннего ядра и низка для липида A. Липид A, безусловно, является наиболее консервативной структурой внутри ЛПС, однако, его можно проследить до трех различных типов, известных просто как A (типичный для Escherichia / Shigella, Campylobacter, Haemophilus), B (типичный для Chromobacterium) и C (типичный для Rhodospirillum) [50].

На рисунке: клеточная стенка грамотрицательных бактерий

7. Токсичность и иммуногенность ЛПС

9. Грамотрицательная микробиота толстой кишки и метаболическая эндотоксемия

10. Соотношение грамположительные / грамотрицательные (бактерии)

11. Соотношение Prevotella / Bacteroides

12. Соотношение Fusobacterium nucleatum / Faecalibacterium prausnitzii

13. Выводы

Недавние достижения в области технических возможностей для анализа микробиоты кишечника человека привели к взрывному росту исследований микробиома. Это, безусловно, вызвало у клиницистов большой интерес к применению этих методов у своих пациентов, чтобы улучшить способность выявлять возможные заболевания. В этом обзоре, написанном в повествовательной форме и с подходом упрощения некоторых чрезмерных сложностей, типичных для кишечной микробиоты, были приняты во внимание некоторые возможные маркеры при попытке оценить, могут ли они и как способствовать лучшему пониманию состояния пациента. Особое внимание было уделено некоторым соотношениям, легко выводимым после анализа микробиоты стула, таким как F/B, P/B, G+/G− и Fn/Fp. Безусловно, эти маркеры нуждаются в дальнейшем изучении и все еще имеют некоторые ограничения. Тем не менее, они показывают возможные перспективы на будущее, и продолжение их обсуждения, как это было сделано в этом описательном обзоре, может побудить исследователей предпринять новые и более точные попытки улучшить методы, необходимые для их улучшения, и может ускорить путь к их обычному клиническому применению.

В заключение, измененный состав кишечных бактерий был связан с предрасположенностью и/или патогенезом многих заболеваний. Некоторые параметры (F/B, G+/G−, P/B и Fn/Fp) можно использовать для лучшей классификации и понимания этих измененных консорциумов и разработки возможного плана вмешательства.

Дополнительная информация:

Литература

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник

Лпс что это в медицине

Липополисахариды (ЛПС) являются неотъемлемыми компонентами оболочки грамотрицательных бактерий, в том числе и ассоциативных свободноживущих ризобактерий рода Azospirillum. Данный род микроорганизмов широко распространен в природе и активно используется в последнее время в качестве компонентов биоудобрений [11]. Известно, что азоспириллы способны экскретировать ЛПС в составе ЛПБК в окружающую среду, однако механизм и степень их воздействия на макроорганизмы слабо изучены.

ЛПС обладает свойствами эндотоксина и способен индуцировать ряд биологических процессов: активацию макрофагов и лейкоцитов, cтимуляцию продукции эндогенного пирогена, интерферона, интерлейкинов и других медиаторов, активацию синтеза белков острой фазы, митогенный эффект и иное вплоть до эндотоксинового шока и острой полиорганной недостаточности. Тем не менее воздействие эндотоксинов на организм оценивается неоднозначно [8]. Биологический эффект ЛПС в отношении теплокровных животных и человека в значительной степени зависит от его состава и структуры, а также от концентрации полимера. Ранее в исследованиях in vitro нами было показано, что ЛПС Azospirillum lipoferum Sp59b (ЛПС_Sp59b) в диапазоне концентраций 0,01-1 мкг/мл активирует процесс фагоцитоза, стимулирует продукцию миелопероксидазы макрофагами, индуцирует синтез основных провоспалительных цитокинов ИЛ-1b, ИЛ-8 и ФНО-a клетками цельной крови человека, а также оказывает выраженное пролиферативное действие на мышиные спленоциты [7]. В связи с этим целью данной работы стало выявление влияния ЛПС_Sp59b in vivo на активность ключевых ферментов белкового, углеводного, липидного обменов, а также на метаболическое состояние лейкоцитов белых мышей.

Материалы и методы исследования

В экспериментах использовали 42 лабораторные белые мыши весом 18-21 г, содержание и эвтаназия которых соответствовали требованиям Европейской конвенции по защите экспериментальных животных 86/609 ЕЕС. Острую токсичность ЛПС_Sp59b определяли при однократном внутрибрюшинном введении мышам, предварительно сенсибилизированным 3,2%-ным D-галактозамингидрохлоридом [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Исследование физиологической активности ЛПС имеет практический интерес только в том случае, если предполагаемый протекторный эффект препарата сочетается с его низкой собственной токсичностью. В предварительных экспериментах при изучении острой токсичности ЛПС_Sp59b на мышах определена LD₅₀, которая составила 8,9 мкг, что было в 60 раз меньше по сравнению с действием классического эндотоксина ЛПС Escherichia coli 055:В5. Полученные данные свидетельствуют о слабой токсичности препарата ЛПС_Sp59b, состав жирных кислот липида А и структура О-специфического полисахарида которого исследованы ранее [1, 9]. Данные о низкой токсичности препаратов ЛПС_Sp59b азоспирилл коррелируют с результатами, полученными для ЛПС штамма A. brasilense Sp245 [6], а также данными польских коллег [10].

Для исследования выбрано внутрибрюшинное введение препарата в дозе 0,1 мкг/мышь, поскольку данная концентрация в экспериментах in vitro индуцировала достоверные изменения иммунологических и биохимических показателей в клетках человека и экспериментальных животных. Сроки наблюдения (1-е, 3-и и 5-е сутки) определили исходя из известных данных о возникновении обменных нарушений в течение первых суток после попадания классического эндотоксина в организм, а на 3-5-е сутки приходится начало восстановительных процессов.

Таблица

Влияние ЛПС_59b на биохимические, гематологические показатели сыворотки крови и функционально-метаболическое состояние мышиных лейкоцитов

Время после введения ЛПС_59b, сут

Источник

Гемосорбция

Гемосорбция — это метод экстракорпоральной гемокоррекции, основанный на выведении из крови пациента патогенных веществ эндогенной и экзогенной природы в результате перфузии цельной крови через специальный сорбент.

Гемосорбция: общая схема проведения процедуры

Для проведения процедуры гемосорбции необходимо использовать перфузионный блок с двумя перистальтическими роликовыми насосами для крови и антикоагулянта.

Преимуществом гемосорбции является отсутствие дорогостоящей стадии плазмосепарации. Это существенно упрощает процедуру, позволяя использовать данный метод в интенсивной терапии и делая его более доступным для практического здравоохранения.

К данному виду процедуры относится ЛПС сорбция.

Описание метода

Процедура ЛПС сорбции заключается в селективной гемосорбции эндотоксинов (липополисахаридов) грамотрицательных бактерий при лечении сепсиса и септического шока.

Процедура

В процессе процедуры гемосорбции цельная кровь пациента протекает через колонку, при этом циркулирующие эндотоксины (липополисахариды) грамотрицательных бактерий селективно связываются с сорбентом, а очищенная кровь возвращается пациенту. Рекомендованный объем процедуры: 1-2 объема циркулирующей крови.

Историческая справка

Уже более 20 лет за рубежом и в нашей стране для лечения пациентов с септическим шоком применяют сорбционные колонки для экстракорпорального удаления из крови эндотоксинов (ЛПС).

За этот период проведено множество доказательных исследований, демонстрирующих положительные клинические эффекты ЛПС-адсорбции при тяжелом сепсисе и септическом шоке, в том числе значимое снижение летальности. Использование сорбционных колонок для удаления эндотоксина входит в стандарты лечения септического шока в Японии.

Показания к применению

Показанием к проведению процедуры ЛПС сорбции являются:
— лечение и/или профилактика развития сепсиса и/или септического шока, вызванного грамотрицательными бактериями.

Теоретическое обоснование применения Лп(а) Афереза

Согласно современным представлениям, эндотоксин — бактериальный липополисахарид (ЛПС) — является ключевой молекулой в патогенезе инфекции, воспаления, сепсиса, полиорганной недостаточности и септического шока.

Эндотоксин обладает обширным набором патогенных свойств, которые проявляются, когда его концентрация в общем кровотоке превышает физиологически допустимые нормы.

Современные клинические исследования свидетельствуют, что высокий уровень эндотоксина в системном кровотоке коррелирует с плохими клиническими исходами. За последние 20 лет получены достоверные данные, демонстрирующие положительные клинические эффекты ЛНП сорбции, в том числе снижение летальности.

Источник