Lipolissacarídeos: características, estrutura, funções - Ciência - 2023

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o lipopolissacarídeos (LPS) são os componentes mais importantes da parede celular das bactérias gram-negativas (75% da área de superfície). LPS são combinações complexas de lipídios e carboidratos que são muito importantes para manter a viabilidade e sobrevivência das bactérias.

Essas substâncias bacterianas, também chamadas de endotoxinas, são distribuídas em todos os ambientes, desde bactérias no solo, ar, água e alimentos de origem animal. Por outro lado, estão presentes na flora bacteriana intestinal, vaginal e orofaríngea, contaminando uma grande variedade de produtos do homem.

Observe também que os lipopolissacarídeos são indutores potentes de substâncias pró-inflamatórias, como citocininas, radicais livres e produtos derivados do ácido araquidônico.

Caracteristicas

LPS são substâncias bastante complexas com altos pesos moleculares, que variam quimicamente entre os vários grupos de bactérias gram-negativas. Estão muito relacionados com os leucócitos, desta forma, quando entram no sangue aderem a eles, sendo o alvo principal os macrófagos.

A produção de citocininas em excesso pode causar graves condições clínicas, como sepse e choque séptico. Além disso, os LPS estão envolvidos na modelagem da fisiopatologia de outras doenças, como a síndrome hemolítico-urêmica.

Os LPS são responsáveis por causar reações inflamatórias violentas em humanos, razão pela qual são toxinas encontradas dentro do corpo (endotoxinas).

Em geral, os lipolissacarídeos não entram no sistema circulatório através do intestino devido às junções que formam o epitélio intestinal. Porém, quando essas uniões são comprometidas, ocorre a permeabilidade intestinal, causando danos e acelerando os processos inflamatórios.

Os LPS têm ação imunogênica e endotóxica e participam da ativação do sistema imunológico e da mediação da adesão às bactérias. Além disso, representam um fator de virulência que contribui para o processo patogênico e para a evasão da resposta imune.

Estrutura

Em relação à sua estrutura, pode-se dizer que são moléculas heterogêneas, uma vez que consistem em uma região hidrofílica composta por polissacarídeos e uma lipofílica denominada lipídeo A.

O primeiro, é o mais externo em relação ao corpo da bactéria, constituído por uma grande quantidade de polissacarídeos com ramificações, também complexas e muito específicas às espécies de bactérias, também conhecidas como antígeno O. Em seguida, vem uma camada de polissacarídeos a menos complexos, chamados de "núcleo" ou núcleo de oligossacarídeos.

Esta última, em sua região mais externa, apresenta açúcares comuns como D-glicose, D-Galactose, N-acetil D-glucosamina e N-acetil D-galactosamina e sua parte interna com açúcares menos comuns, como a heptose.

Essa região polissacarídica se liga à porção lipídica da molécula (Lipídeo A) por meio do ácido 3-ceto-2-dexocioctônico (Kdo). Além disso, o lipídeo A está covalentemente ligado à membrana externa.

A região do lipídeo A é composta por um dissacarídeo geralmente bifosforilado, acilado com seis ácidos graxos que podem ter de 12 a 14 átomos de carbono. Este é reconhecido de forma específica e sensível pelos componentes da imunidade inata (fagócitos) e representa o centro imunorreativo do LPS e um fator de virulência.

Tipos de LPS

Existem LPS que contêm em sua estrutura as regiões citadas, a porção do lipídeo A, um núcleo de oligossacarídeos e o antígeno O, são denominados LPS S ou lipopolissacarídeos lisos.

Por outro lado, aqueles em que o antígeno O está ausente são chamados de LPS R ou lipolisacarídeos rugosos ou também lipooligossacarídeos.

Características

A principal função do LPS nas bactérias é fornecer alguma resistência à digestão da bile na vesícula biliar. Os LPS, embora quimicamente diferentes dos fosfolipídios, têm características físicas semelhantes; desta forma, eles podem participar da mesma forma na formação de uma membrana.

Embora os LPS não tenham toxicidade por si próprios, o efeito tóxico é causado por sua ligação com monócitos ou macrófagos do sistema endotelial do retículo. Isso provoca a síntese e liberação de várias substâncias com características pró-inflamatórias.

Essas substâncias incluem fator de necrose tumoral (TNF-α), interleucinas I-L1, I-L8, IL-12, IL-18, interferon-gama (IFN-γ, fator de ativação plaquetária e diferentes quimiocinas Esses efeitos também são causados em células epiteliais, endoteliais e musculares lisas com efeitos mais conservados.

Os LPS são poderosos ativadores da coagulação intravascular e das vias clássicas e alternativas do sistema complemento e da secreção de subprodutos do ácido araquidônico, como as prostaglandinas.

Eles também sensibilizam outras células ao diminuir os limiares de ativação para vários agonistas que induzem a liberação de radicais livres, como os livres de oxigênio e nitrogênio, IFN-γ, entre outros.

LPS na resposta imune

Os LPS ativam a resposta imune inata que é produzida apenas pela interação LPS-hospedeiro, colocando em movimento mecanismos importantes, como a fagocitose mediada por polimorfos nucleares (neutrófilos) e macrófagos.

Por outro lado, intervém nos processos que geram inflamação, induzindo substâncias pró-inflamatórias e ativa o sistema complemento mediado pela via alternativa. Se essa resposta imune inata não for suficiente, a resposta imune celular e humoral é ativada.

O reconhecimento e a sinalização dos LPS ocorrem quando são liberados da parede bacteriana, o que pode ocorrer quando a bactéria morre ou por meio da proteína LBP (proteína ligadora de lipopolissacarídeo).

A LBP, que é uma proteína plasmática (transferase lipídica), forma complexos LPS-LBP no sangue. Em seguida, essa proteína transfere o LPS para a molécula CD14, que é a única responsável por reconhecer o LPS e mediar sua função biológica.

O CD14 pode ser uma proteína solúvel no sangue ou ancorado na membrana das células que expressam o TLR4 (receptor), onde liberam o LPS porque o CD14 não consegue atravessar a membrana e atingir o citoplasma. Isso apenas impedirá a geração da resposta LPS.

Patologias que desencadeiam LPS

O LPS é usado em laboratório para pesquisas em várias condições, como Alzheimer, esclerose múltipla, doenças inflamatórias intestinais, diabetes e até autismo, devido à sua capacidade de provocar reações inflamatórias rapidamente. Em pacientes com essas doenças, os níveis de lipolisacarídeos no sangue são elevados.

Uma vez que o TLR4 transduz os sinais da atividade do LPS, a coexpressão de proteínas relacionadas ao TLR4, como o MD-2, contribui para otimizar o sinal, formando um complexo.

Esse complexo favorece a ativação de uma ampla rede de proteínas citoplasmáticas e o recrutamento da proteína de diferenciação mieloide 88. Isso gera a translocação de fatores de transcrição como IRF3 e NF-KB, que participam da expressão de genes relacionados à produção de citocininas, quimiocinas e moléculas de ativação.

Tudo isso leva a uma forte reação inflamatória, ativação celular e mecanismos regulatórios mediados pela IL-10. LPS em altas concentrações pode causar febre, aumento da freqüência cardíaca e até choques sépticos.

Referências

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