如何影响GNB的LPS合成,使LPS和GNB能容易被宿主识别和清除,也是一种治疗内毒素血症的措施。在肠源性内毒素血症中,大肠杆菌(E.coli)多具有典型的LPS结构,易逃避宿主的吞噬清除反应,表现出强烈的内毒素生物学活性,引发各种毒性效应,所以在内毒素研究中,常常使用大肠杆菌的LPS进行评估内毒素的生物学效应和对各种干预措施的评价;而在外源性GNB感染时,其LPS结构缺乏典型的LPS结构,毒性相对较低,易被宿主清除。
德国学者Seydel等将LPS聚集体大分子置于生理盐水中,以巨噬细胞分泌的IL-6作为指示剂,用同步辐射X线衍射技术分析不同LPS的立体结构,发现锥体结构(cubic conformation)的LPS具有强烈的生物学毒性作用,而圆柱体(cylindrical conformation)的立方体化学结构缺乏毒性,或毒性较低。来自E.coli的六脂酰脂质A ,为倒置立方体结构(inverted cubic conformation),而来自E.coli的五脂酰脂质A和四脂酰脂质A则形成多板层性结构(multilamellar structure),且向有轻微胶粒结构(micellar structure)的倾向发展;而c.jejuni脂质A为一个单层板层状结构(unilamellar structure),有轻微的向倒置立方体结构发展的趋向。其他脂质A无一例外地都形成多板层性结构。肠道细菌六脂酰的每个脂质A为圆锥形或凹面形,五脂酰的脂质主要为圆柱形,四脂酰脂质A为圆柱形,并存在向圆锥形或凸面发展的倾向(疏水区的横切面略小于亲水区的横切面)。
目前资料显示,内毒素中LPS存在一个共同的原则,仅仅圆锥形或凹面的物理形状脂质A具有高度生物学活性,如肠道的E.coli。LPS 缺乏激动剂活性,与脂质A的圆柱形具有相关性。缺乏脂酰基团的LPS并不说明能作为拮抗剂的前提,可能是当内毒素内化(internalization)到单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞后,由酰基羧基水解酶(acyloxyacyl hydrolase,AOAH)酶解,生成去酰基脂质A ,同时也改变其立体形态学,此时无毒性效应。可见LPS 中有无酰基,并不能说明其有无毒性,需要了解其立体结构。
内毒素的生物学效应与LPS 的负电荷的多少,酰基链的数目,以及酰基的分布、酰基链的脂肪酸饱和程度、立体构象的改变等均影响内毒素的活性,该结论可为设计LPS 的类似物创造理论依据,使之拮抗具有毒性的LPS的作用。