脂多糖的生物學功能介紹

一、脂多糖對細菌的保護作用

正常外膜對疏水性分子的通透性極低，保護細菌內環境穩定性，如果用EDTA處理細菌，由于鈣離子被EDTA螯合而導致外膜中脂多糖分子的橫向作用減弱，以及脂多糖分子從細胞壁中釋放出來，從而使細胞壁中的肽聚糖層更易受到溶菌酶消化分解，同時使外膜對許多疏水性的試劑如染料和去污劑（detergent）的通透性增高。粗糙型菌株Rd1、Rd2、Re突變株對疏水性分子的通透性增高，也證實了脂多糖分子對外膜起著保護性作用。目前認為，LPS為革蘭陰性菌的模式識別分子，該結構是其生存不可-缺少的分子，若該結構被宿主的受體，如CD14、TLR4等天然免疫反應分子所識別，導致GNB被宿主所清除，這種機制被認為是進化的結果。GNB可以發生某些改變，宿主的受體也發生相應的變化，但這些變化都是在識別其共同性結構方面，使其不能逃脫宿主的應答，也就是說是微生物和宿主的“軍備競賽"的表現。

目前尚未分離到核心糖脂部分，即KDO脂質A缺陷的菌株，說明脂質AKDO在細菌生長繁殖等生命活動中的重要性。

O抗原特異性多糖鏈具有親水性、帶負電荷，可以保護細菌抵抗吞噬細胞的調理吞噬作用，O抗原特異性多糖鏈的高度變異性，可以保護細菌免受宿主體內的已存在的抗體和消化酶對其的清除反應。具有光滑型脂多糖（即O抗原多糖鏈完整或較長的脂多糖分子）的菌株具有抗血清殺傷作用，是因為長的O抗原多糖鏈存在空間位阻效應，阻止補體復合物攻擊黏附在細胞璧的疏水性外膜上，從而避免遭受補體的損害。

二、增強宿主的非特異性免疫

小劑量內毒素能激活B淋巴細胞產生多克隆抗體；促進T淋巴細胞的發育成熟；激活NK細胞活性；激活巨噬細胞，增強其吞噬和消化能力，并合成分泌干擾素，腫瘤壞死因子、集落刺激因子、白細胞介素等細胞因子，調理免疫應答反應；此外，內毒素可以通過替代途徑激活補體，發揮補體激活的一系列生物學效應。所以，內毒素可以通過上述機制增強機體的非特異性免疫能力，抗輻射損傷，促進粒-單核細胞增殖、增強吞噬細胞免疫功能、誘導腫瘤壞死從而增強抵抗腫瘤能力，具有免疫佐劑活性等有益于宿主機體的作用。

動物注射內毒素后，肝、脾體積和重量均增加，肝、肺、淋巴結等單核-吞噬細胞系統組織增生，細胞分裂增速。

三、可誘導內毒素耐受

小劑量內毒素可以誘導內毒素耐受現象，這主要是有關受體表達和性質發生變化的結果，如TLR4表達下調（dow n-regulation）；以及轉錄調節因子活性改變，如核因子NF-κB復合物組成中p65升高，p50減低，使p65p50/p50p50 比例下降，影響核因子轉位入核，減少其管轄基因表達；而且IRAK（Interleukin-1 receptor associated kinase，白細胞介素-1受體與激酶結合）表達下降，且不與TLR4的胞質的DD（death domain）趨近和結合，因此不能激活內毒素信號轉導的下游分子，勢必影響轉錄因子的激活，無法使TNF-α，IL-1等表達。

四、誘導非特異性感染耐受

小劑量內毒素激活免疫細胞，其中NF-κB、AP-1，STAT等信號途徑為許多細胞因子所共有或在NF-κB等處會聚。NF-κB復合物等轉錄因子從胞質轉位進入細胞核內誘導其管轄的基因表達，影響其他細胞因子，病原體以及產物的信號傳導，并通過表達抑制性細胞因子，如IL-4、IL-10等作用產生非特異性感染耐受現象。

五、誘導腫瘤壞死和凋亡

內毒素可以激活機體組織中單核-巨噬細胞、中性粒細胞、內皮細胞等，其中單核-巨噬細胞等分泌出大量的TNF以及集落刺激因子等細胞因子，通過受體信號轉導途徑誘導腫瘤細胞發生壞死和凋亡（apoptosis）。免疫細胞效應受到細胞因子的刺激后其活性顯著增強，提高了對腫瘤細胞識別和殺傷能力，發揮抗腫瘤效應。

大劑量內毒素可以降低動物對腫瘤的抵抗力，如大白鼠經過注射大劑量的酵母多糖后，移植人的結腸癌較易成功。Keost（1973年）提出，內毒素可以使免疫衰老，從而導致與年齡有關的疾病和腫瘤的發生增加。經過內毒素處理的動物可發現有胸腺剝離（thymicablation）的現象，因為內毒素可使胸腺細胞發生凋亡，導致其實質細胞顯著減少。因而推測免疫監視作用已受到損害，故有利于腫瘤的發生。如由內毒素造成的移植物抗宿主反應（graft versus-host reaction，CVHR）的小鼠常常并發胸腺淋巴瘤，梭形肉瘤等腫瘤。但適量的內毒素又可以增強機體抗腫瘤的能力。

六、潛在免疫佐劑作用

內毒素與其他可溶性顆粒性抗原一起注射入機體中，能使后者刺激機體產生抗體的效價明顯增高。這是因為內毒素能夠激活免疫活性細胞（單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、樹突細胞，淋巴細胞等）和內皮細胞、上皮細胞等，所以內毒素具有免疫佐劑效應。例如：應用傷寒，副傷寒、破傷風類毒素或“白百破"三聯疫苗時，傷寒、副傷寒或百日咳桿菌中的脂多糖不但可作為預防性接種使用的疫苗，而且對類毒素來說，還可起到佐劑效應，從而增強免疫效果。