脂多糖的生物学功能介绍

一、脂多糖对细菌的保护作用

正常外膜对疏水性分子的通透性极低，保护细菌内环境稳定性，如果用EDTA处理细菌，由于钙离子被EDTA螯合而导致外膜中脂多糖分子的横向作用减弱，以及脂多糖分子从细胞壁中释放出来，从而使细胞壁中的肽聚糖层更易受到溶菌酶消化分解，同时使外膜对许多疏水性的试剂如染料和去污剂（detergent）的通透性增高。粗糙型菌株Rd1、Rd2、Re突变株对疏水性分子的通透性增高，也证实了脂多糖分子对外膜起着保护性作用。目前认为，LPS为革兰阴性菌的模式识别分子，该结构是其生存不可-缺少的分子，若该结构被宿主的受体，如CD14、TLR4等天然免疫反应分子所识别，导致GNB被宿主所清除，这种机制被认为是进化的结果。GNB可以发生某些改变，宿主的受体也发生相应的变化，但这些变化都是在识别其共同性结构方面，使其不能逃脱宿主的应答，也就是说是微生物和宿主的“军备竞赛"的表现。

目前尚未分离到核心糖脂部分，即KDO脂质A缺陷的菌株，说明脂质AKDO在细菌生长繁殖等生命活动中的重要性。

O抗原特异性多糖链具有亲水性、带负电荷，可以保护细菌抵抗吞噬细胞的调理吞噬作用，O抗原特异性多糖链的高度变异性，可以保护细菌免受宿主体内的已存在的抗体和消化酶对其的清除反应。具有光滑型脂多糖（即O抗原多糖链完整或较长的脂多糖分子）的菌株具有抗血清杀伤作用，是因为长的O抗原多糖链存在空间位阻效应，阻止补体复合物攻击黏附在细胞璧的疏水性外膜上，从而避免遭受补体的损害。

二、增强宿主的非特异性免疫

小剂量内毒素能激活B淋巴细胞产生多克隆抗体；促进T淋巴细胞的发育成熟；激活NK细胞活性；激活巨噬细胞，增强其吞噬和消化能力，并合成分泌干扰素，肿瘤坏死因子、集落刺激因子、白细胞介素等细胞因子，调理免疫应答反应；此外，内毒素可以通过替代途径激活补体，发挥补体激活的一系列生物学效应。所以，内毒素可以通过上述机制增强机体的非特异性免疫能力，抗辐射损伤，促进粒-单核细胞增殖、增强吞噬细胞免疫功能、诱导肿瘤坏死从而增强抵抗肿瘤能力，具有免疫佐剂活性等有益于宿主机体的作用。

动物注射内毒素后，肝、脾体积和重量均增加，肝、肺、淋巴结等单核-吞噬细胞系统组织增生，细胞分裂增速。

三、可诱导内毒素耐受

小剂量内毒素可以诱导内毒素耐受现象，这主要是有关受体表达和性质发生变化的结果，如TLR4表达下调（dow n-regulation）；以及转录调节因子活性改变，如核因子NF-κB复合物组成中p65升高，p50减低，使p65p50/p50p50 比例下降，影响核因子转位入核，减少其管辖基因表达；而且IRAK（Interleukin-1 receptor associated kinase，白细胞介素-1受体与激酶结合）表达下降，且不与TLR4的胞质的DD（death domain）趋近和结合，因此不能激活内毒素信号转导的下游分子，势必影响转录因子的激活，无法使TNF-α，IL-1等表达。

四、诱导非特异性感染耐受

小剂量内毒素激活免疫细胞，其中NF-κB、AP-1，STAT等信号途径为许多细胞因子所共有或在NF-κB等处会聚。NF-κB复合物等转录因子从胞质转位进入细胞核内诱导其管辖的基因表达，影响其他细胞因子，病原体以及产物的信号传导，并通过表达抑制性细胞因子，如IL-4、IL-10等作用产生非特异性感染耐受现象。

五、诱导肿瘤坏死和凋亡

内毒素可以激活机体组织中单核-巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞等，其中单核-巨噬细胞等分泌出大量的TNF以及集落刺激因子等细胞因子，通过受体信号转导途径诱导肿瘤细胞发生坏死和凋亡（apoptosis）。免疫细胞效应受到细胞因子的刺激后其活性显著增强，提高了对肿瘤细胞识别和杀伤能力，发挥抗肿瘤效应。

大剂量内毒素可以降低动物对肿瘤的抵抗力，如大白鼠经过注射大剂量的酵母多糖后，移植人的结肠癌较易成功。Keost（1973年）提出，内毒素可以使免疫衰老，从而导致与年龄有关的疾病和肿瘤的发生增加。经过内毒素处理的动物可发现有胸腺剥离（thymicablation）的现象，因为内毒素可使胸腺细胞发生凋亡，导致其实质细胞显著减少。因而推测免疫监视作用已受到损害，故有利于肿瘤的发生。如由内毒素造成的移植物抗宿主反应（graft versus-host reaction，CVHR）的小鼠常常并发胸腺淋巴瘤，梭形肉瘤等肿瘤。但适量的内毒素又可以增强机体抗肿瘤的能力。

六、潜在免疫佐剂作用

内毒素与其他可溶性颗粒性抗原一起注射入机体中，能使后者刺激机体产生抗体的效价明显增高。这是因为内毒素能够激活免疫活性细胞（单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突细胞，淋巴细胞等）和内皮细胞、上皮细胞等，所以内毒素具有免疫佐剂效应。例如：应用伤寒，副伤寒、破伤风类毒素或“白百破"三联疫苗时，伤寒、副伤寒或百日咳杆菌中的脂多糖不但可作为预防性接种使用的疫苗，而且对类毒素来说，还可起到佐剂效应，从而增强免疫效果。