Aktywność biologiczna lipopolisacharydu bakteryjnego

A C T A U N I V E R S I T A T I S L O D Z I E N S I S

F O L IA B IO C H 1M 1C A E T B IO P H Y S IC A 14, 1999

Joanna Saluk-Juszczak, Barbara Wachowicz

AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNA LIPOPOLISACHARYDU BAKTERYJNEGO

Celem prezentow anej pracy jest przedstaw ienie stru k tu ry i aktyw ności biologicznej en d o to k sy n y bakteryjnej. E n d o to k s y n a (lip o p o lisach ary d , L P S ) je s t głów nym sk ła d ­ nikiem błony zew nętrznej ściany k om órkow ej b ak terii G ram -u je m n y ch . LPS składa się z d w ó ch części: h y d ro fo b o w eg o lipidu A i hydrofilow ego łań c u ch a p o lis a c h ary ­ d o w eg o , p o siad ający ch o d m ie n n ą budow ę chem iczną i ró ż n e w łaściw ości fizyczne. T o k sy c zn a ak ty w n o ść LPS jest głów nie zw iązana z częścią lipidow ą. L P S zdolny je s t d o a k ty w o w a n ia u k ła d u im m u n o lo g icz n eg o p o p rz e z d z ia łan ie n a k o m ó rk i im m unologicznie k o m p eten tn e: głów nie m o n o cy ty , m ak ro fa g i, g ran u lo cy ty , ale tak ż e n a pły tk i krw i i k o m ó rk i śró d b ło n k a . P o w o d u je uw a ln ian ie m ed ia to ró w zapalnych: e ik o zan o id ó w , cytokin, c h em o k in , cząsteczek adhezyjnych, reak ty w n y ch w olnych ro d n ik ó w , czynnika ak ty w u jąceg o płytki (P A F ) i tlenku a zo tu N O '. L PS zd o ln y jest d o w iązan ia się z osoczow ym i lip o p ro tein am i o dużej gęstości (H D L ) i białkiem w iążącym lip o p o lisa ch a ry d (L B P). T a k i k o m p le k s m a d u ż e p o w in o w a c tw o d o re c e p to ra C D 14 obecnego n a leukocytach, m o n o cy tach i m a k ro fa g ac h i p o w o d u je ak ty w ację tych k o m ó re k in d u k u ją c stany patofizjologiczne, tak ie ja k zapalenie czy szok septyczny, p ro w a d zą ce n aw et d o śmierci. K onsekw encje z ak ażen ia m a k ro o r- g anizm u w y n ik ają nie ty lk o z toksycznej aktyw ności L P S , ale tak że zależą od u ru c h o m ien ia m ech an izm ó w o b ro n n y c h g o sp o d arza.

W S T Ę P

B u d o w a lip o p o lis a c h a r y d u

E n d o to k sy n y bakteryjn e (lipopolisacharydy, LPS) są in teg ra ln ą częścią ściany k om órko w ej bakterii G ram -ujem ny ch [1, 2], K o m ó rk i tych b akterii o k ry te są specyficzną dla nich b łoną zew nętrzną pełniącą wiele istotn ych funkcji i od pow iedzialną za znacznie m niejszą, niż w p rz y p a d k u bakterii G ra m -d o d a tn ic h , w rażliw ość na czynniki an ty b ak tery jn e. C ząsteczki en- d o to k sy n tw o rzą sztyw ną osłonkę n a pow ierzchni w ytw arzających je bakterii u n iem o żliw iając w n ik a n ie a n ty b io ty k ó w zw alczający ch zak aże n ie .

Z e względu n a swoje zew nątrzkom ó rkow e w ystępow anie, LPS oddziałuje z k o m ó rk a m i u k ła d u im m u n o lo g icz n eg o o rg a n iz m ó w w yższych, k tó re dzięki ch arak tery sty c zn ej stru k tu rz e en d o to k sy n y ro z p o z n a ją w n ik ające d ro b n o u stro je [3, 4]. O gólny plan budow y lipopolisacharydów p o c h o d z ą ­ cych z różnych rodzajó w bakterii G ram -ujem n ych w ykazuje d uże p o d o ­ b ień stw o , co p o z w a la n a sch e m a ty czn e p rz e d sta w ie n ie s tru k tu ry ty ch zw iązków.

Z chem icznego term in u lipopolisach ary d w ynika, że en d o to k sy n a b a k ­ teryjna jest heteropolim erem zbudow anym z części lipidow ej i z części polisacharydow ej [3-5], H y d ro fo b o w ą część lipidow ą stanow i tzw. lipid A, w skład k tó reg o wchodzi dw usacharyd, zwykle g lu ko zo am in o -g lu k o zo am i- now y p odstaw iony dw iem a resztam i fosforanow ym i p rzyp adający m i po jed n ej n a k ażd y m o n o sa c h a ry d (w pozycjach 4 ’ i 1) o ra z acy lo w an y resztam i kw asów tłuszczow ych. Lipidy A pochodzące z różnych bakterii G ram -ujem nych ró ż n ią się zwykle w zorem p o dstaw ien ia kw asów tłusz­ czow ych, a czasam i także długością reszt kw asow ych o ra z rod zajem w y­ stępującego w lipidzie A dw u sach ary d u [3, 4]. Lipid A utrzym uje LPS w ścianie k o m ó rk i bakteryjnej, gdyż jest w budow any d o zew nętrznej w a rs­ tw y ściany k o m ó rk o w e j tych d ro b n o u s tro jó w [1, 5], P o n a d to lipid A, będący najbardziej konserw atyw ną częścią LPS, odpow iedzialny jest za toksyczne w łaściw ości endo to k sy n y o ra z jej w ieloraką ak ty w n ość bio lo g i­ czną. F ra g m e n t p o lisach ary d o w y m oże w ykazyw ać pew ien m o d u lu ją c y w pływ na w łaściw ości części lipidow ej, np. p o p rz ez zm ianę p ły n n o ści kw asów tłuszczow ych lipidu A [1, 3, 4],

Lipid A łączy się z częścią w ielocukrow ą poprzez reszty kw asu K d o (2-keto-3-deoksyoktonow ego C O O II-C O -C H 2-(C H O H )4-C H 2O H ). Część ta z b u d o w an a jest z dw óch, syntezow anych oddzielnie i różniących się b u d o w ą chem iczną frag m entów cukrow ych: rdzenia i łań cucha O -sw oistego. B ezpo­ średnio z lipidem A łączy się tzw. oligosacharyd rdzeniow y, w k tó ry m w yróżnia się region w ew nętrzny i region zew nętrzny. R egion w ew nętrzny zaw iera kw as K d o o raz różnego typu heptozy, stąd też nazy w a się go region em h ep to zo w y m , n a to m ia st frag m en t zew nętrzny, ze w zględu n a w ystępow anie w nim cukrów 6 węglowych, nazyw a się regionem heksozow ym . R egion zew nętrzny połączony jest z częścią O -sw oistą LPS (tzw. antygenem O -sw oistym ). O ligosacharydy O -sw oiste poszczególnych rod zajów bak terii w ykazują o g ro m n ą ró ż n o ro d n o ść stru k tu ra ln ą , różniąc się zaró w n o typem w ystępujących m o n o sach ary d ó w ja k i całko w itą długością łańcuchów . Ł a ń ­ cuchy O -sw oiste zaw ierają od dw óch do ośm iu reszt cu krow ych tw orzących jed n o stk i p o w tarzające się. Ich ilość m oże doch od zić naw et d o 40. R egion O -sw oisty w ykazujący b ard zo d u ż ą zm ienn ość o d p o w ied z ia ln y je s t za sw oistość an ty genow ą bakterii [4],

W łaściwości lipopolisacharydu

B adania dotyczące właściwości en d o to k sy n bak teryjnych p ro w ad zo n e są ju ż od wielu dziesiątków lat, a ich początek sięga k o ń ca X IX w., kiedy to R o b e rt K o ch stw ierdził, że k aż d a c h o ro b a za k aźn a w yw oływ ana jest przez specyficzny d ro b n o u stró j. O becnie w iadom o, że substancjam i c h o ro b o tw ó r­ czymi poch odzenia bakteryjnego są toksyny odpow iedzialne za liczne objaw y ch o ró b zakaźnych. W śród nich wydzielono z kolei end o to k sy n y , k tó ry ch w ystępow anie charakterystyczne jest dla w szystkich bakterii G ram -ujem nych.

P ostęp w dziedzinie analizy chem icznej, jak i n astąp ił w połow ie XX w., pozw olił prow adzić d o k ład n e b a d a n ia nad n a tu rą en d o to k sy n i określić skom plikow aną stru k tu rę tych związków. W ykryto, że wszystkie endo to ksy ny pochodzące z różn o ro d n y ch rodzajów bakterii stan o w ią m od yfikacje tej sam ej cząsteczki. Je d n a k aby w pełni zrozum ieć m ech an izm d z ia ła n ia en d o to k sy n należało jeszcze w yjaśnić szereg szczegółów dotyczący ch ich chem icznej budow y. W to k u b ad ań p row ad zo n y ch w ciągu o statn ich lat w yjaśniono wiele niezw ykłych cech en d otoksyn bakteryjnych. W iad o m o ju ż, że endo to k sy n y to cząsteczki potencjalnie bard zo szkodliw e dla zdro w ia człow ieka, a często naw et zagrażające jego życiu. Są w ytw arzane m . in. przez bakterie, k tó re w yw ołują cholerę, dżum ę, krztusiec, czy zapalenie o p o n m ózgow o-rdzeniow ych [1, 3],

O becne w organizm ie en dotoksyny w yw ołują szero ką gam ę oddziaływ ań biologicznych. Z d o ln e są d o in d u k o w a n ia z a ró w n o fizjologicznych ja k i m o rfo lo g icz n y ch zm ian w wielu tk a n k a c h . Z a n ajb ard ziej n eg aty w n e efekty d ziałania LPS m o żn a uznać jego zdolność do w yw oływ ania u ludzi i zw ierząt takich objaw ów ch o robo w ych ja k dreszcze, podw yższenie te m ­ p e ra tu ry ciała, objaw y g ry p o p o d o b n e o ra z induk ow an ie szoku septycznego zw iązanego z zaburzeniam i krążenia, k tó re p ro w a d zą d o p o w sta n ia we­ w nątrznaczyniow ego rozsianego w ykrzepiania (D IC ) i do niepraw idłow ego fu n k cjo n o w an ia n arząd ó w całego ciała, a w konsekw encji n aw et d o śm ierci

[1, 2, 6- 8],

O bjaw y d ziałania LPS zależą od g atu n k u zakażonego zw ierzęcia o ra z od szczepu bakteryjnego będącego daw cą endotoksyny. M o g ą one obejm ow ać za ró w n o odczyn uogólniony ja k i m iejscowy: leukopenię z n astę p u ją c ą leukocy tozą, hiperglikem ię, nadciśnienie płucne, krw aw ienie, całkow ite w y­ cz erp a n ie o rg a n iz m u , a tak że n ekrozę k o m ó re k szpiku k o stn e g o o ra z som nogenność. L ipopolisacharyd bakterii G ram -ujem n ych jest głów ną p rz y ­ czyną posocznicy, której pow ikłaniem jest szok en do to ksyczny k ończący się w wielu p rzy p ad k ac h śm iercią [3, 9],

T e sam e cząsteczki endoto k sy n , k tó re są zagrożeniem życia ludzkiego, byw ają jednocześnie b ard zo pożyteczne d la człow ieka. S ty m ulując u k ła d

im m unologiczny, aktyw ując klasyczną i altern aty w n ą d ro gę dopełniacza o ra z czynnik H ag em an a, czy też działając nekrotycznie n a k o m ó rk i n o w o ­ tw orow e, LPS zwiększa ogólną o dporność organizm u na zakażenia bakteryjne i w irusow e oraz na procesy now o tw orow e [3].

A by zrozum ieć, w jak i sposób endo to ksy ny m o g ą daw ać tak przeciw ­ staw ne efekty, należy poznać i wyjaśnić m echanizm ich d ziałania. W ielo­ ra k a aktyw ność bak teryjnych lipopolisacharydów nic jest jeszcze całk ow i­ cie w yjaśniona, ale obecnie w iadom o już, że en d o to k sy n a, aby osągnąć swój biologiczny efekt, m usi być uw oln io n a z pow ierzchni k o m ó rk i b a k ­ teryjnej. Z jaw isko to zachodzi zarów no w trak cie p odziałów bakteryjnych ja k i w chwili śm ierci bakterii. U w alniane z pow ierzchni b akterii cząste­

czki en d o to k sy n nie zabijają k o m ó rek organizm u, ani też nie w yw ołują bezpośredniej odpow iedzi. D ziałanie LPS zw iązane jest przede wszystkim z p o b u dzaniem ko m ó rek g osp o d arza d o w ydzielania ró ż n o ro d n y ch m e d ia ­ to ró w zapalnych. M ed iato ry te uw alniane są w w yniku o d d ziały w ania LPS z k o m ó rk am i fagocytarnym i, ko m ó rk am i ś ró d b ło n k a naczyń k rw io ­ nośnych o ra z z płytkam i krw i [1, 10]. D o k om ó rek aktyw ow anych przez en d o to k sy n ę należą głównie m ak ro fag i, a tak że m o n o cy ty i gran ulo cyty. T e o b ro n n e k o m ó rk i organizm u w w yniku d ziałania LPS w ydzielają wiele ró ż n o ro d n y ch cząsteczek określanych ja k o m ed iato ry zap aln e, k tó re w y­ w ołują i w zm acniają sw oistą i niesw oistą odpow iedź im m u no lo giczn ą gos­ p o d a rz a [1, 3, 9, 11, 12]. L ipopolisacharyd w ykazuje także aktyw ność m ito g e n n ą w obec lim focytów B. B ędąc an ty g en em grasiczon iezależn ym w zm aga m. in. aktyw ność k o m ó rek N K w obec syngenicznych i allogenicz- nych k o m ó rek now otw orow ych [1, 3]. D ziała rów nież n a leukocyty oboję- tn o ch ło n n e i zasadochło nne, uw alniając z nich czynnik aktyw ujący płytki (P A F ) [1, 13],

L ipopo lisacharyd w ykazuje rów nież aktyw ność biologiczną, k tó ra nie je st zw iązana z pośrednictw em m ed iato ró w zapalnych. M a o n bow iem zd olność aktyw ow ania klasycznej drogi dopełn iacza poprzez b ezpośrednie w iązanie lipidu A do czynnika C l, a także przez kom pleks LPS-przeciw ciało. P o n a d to , zupełnie niezależnie, LPS m oże aktyw ow ać alte rn a ty w n ą drog ę kom plem entu poprzez łańcuch O-sw oisty oraz rdzeniow ą część p olisach aryd u [1, 3]. U ruchom ienie k ask a d y kom plem entu przez LPS p ow o d u je aktyw ację cz ynnika C5, k tó ry ja k o akty w n a an a filo to k sy n a C 5a stym uluje serię reakcji zap aln y ch prow adzących do uszkodzenia naczyń krw ionośnych i w zro stu ich przepuszczalności. C 5a aktyw uje k o m ó rk i zapalne (neutrofile, m a k ro fag i, bazofile i płytki krw i) do pro dukcji cytokin zapalnych, p ow o d u je w ybuch tlenow y n eu tro filó w i uw aln ian ie w olnych ro d n ik ó w o ra z w ydzielanie sero to n in y i histam iny przez płytki krw i [1].

Bez udziału m ed iato ró w zap alnych LPS uczestniczy w p ro cesach k rz ep ­ nięcia krw i. W układzie w ew nątrzpochodnym LPS aktyw uje czynnik X II,

n a to m ia st pozanaczyniow o uw alnia z m o nocylów i k o m ó rek śró d b ło n k a czynnik tk an k o w y , co w obu przy p ad k ach rozpoczyn a k ask a d ę krzepnięcia krw i [1, 3, 6],

D Z IA Ł A N IE E P S P O P R Z E Z M E D IA T O R Y Z A P A L N E

A ktyw acja m ak ro fag ó w , granulocytów i m o n o cy tó w wiąże się z wy­ dzielaniem przez te kom órki cząsteczek przekaźnikowych zwanych m ediatoram i zapalnym i. M ed iato ram i m ogą być tak ie zw iązki chem iczne jak: peptydy, białka, lipidy oraz w olne rodniki. D ziałają one jednocześnie lub w o d ­ pow iedniej kolejności w yw ołując szereg różn o ro d n y ch efektów biologicznych. M ediatory uczestniczą w działaniu LPS działając lokalnie w miejscu uwolnienia lub rozprzestrzeniając się w raz z k rążącą krw ią [14-17],

O bjaw y szoku septycznego, d o którego dochodzi w w yniku za k ażen ia bakteriam i G ram -ujem nym i są skutkiem aktyw acji m o n ocy tó w , m ak ro fag ó w , i g ranu locytów w ielojądrzastych. W w yniku tej aktyw acji uw aln ian e są cytokiny pro zap aln e, enzymy, eikozanoidy i czynniki p rok o ag u lacji. D o cytokin wydzielanych przez p o b u d zo n e en d o to k sy n ą k o m ó rk i należą: inter- leukiny (IL-1, IL-6, IL-8), interferon y(IFN -y) i czynnik m artw icy n o w o tw o ru (T N F -a ) - głów ny m e d ia to r zapalny odpow iedzialny za rozw ój ostry ch reakcji zapalnych w szoku septycznym [1, 7, 9, 12, 14, 18]. Są to zw iązki 0 budow ie polipeptydów lub glikopolipeptydów odpow iedzialne za iniekcje 1 stany zapalne z podw yższoną te m p e ra tu rą ciała, senność i ja d ło w strę t, schorzenia im m unologiczne i procesy now otw orow e [3]. W ykazują właściwości ch e m o ta k ty c zn e w zględem m o n o cy tó w , m a k ro fa g ó w i n e u tro iiló w o ra z w zm agają cytotoksyczność tych k om órek. D zięki tem u, uw alniane w m iejscu zakażenia lub p o w stan ia guza now otw orow ego, po w o d u ją napływ k o m ó rek o b ro n n y c h g o sp o d arza i rozw ój reakcji zapalnych [19-21], W yw ołują tak że degranulację k o m ó rek fagocytarnych i uw alnianie enzym ów proteolityczn ych o ra z generują duże ilości w olnych rodników tlenow ych [20], O ddziaływ anie cy to k in ze śró db ło n k iem pow oduje w zrost jego przepuszczalności i ak tyw uje krzepnięcie. P o n a d to peptydy te h am u ją fibrynolizę o bn iżając ekspresję tk ankow ego ak ty w a to ra plazm inogenu i w zm agając syntezę jeg o inh ib ito ró w . O dpow iedzialne są rów nież za adhezję lim focytów , m on o cy tó w i neu tro filó w d o k o m ó rek śró d b ło n k a naczyń. W ykazano także, że cytokiny od działując ze śród bło nkiem stym ulują produkcję P A F , co m a zn aczącą rolę w in ­ d u k o w a n iu szoku septycznego [1, 3, 19, 21—23]. W w yniku d z ia ła n ia endotoksyny P A F uw alniany jest z licznych kom órek gospodarza: neutrofilów , m ak ro fag ó w , k o m ó rek śró d b ło n k a naczyń i z płytek krw i [13, 24, 25], S ynteza P A F w czasie zak ażen ia bakteriam i G ram -u jem n ym i zw iązana jest

zaró w n o z bezpośrednim działaniem LPS na w ym ienione k o m ó rk i, ja k i z p o śre d n ią ich stym ulacją przez wydzielane w czasie zapalen ia m ed iato ry zapalne, głów nie T N F i IL-1 [19, 23],

P A F (l-0 -alkil-2-acetyl-sn-glicero-3-fosfo ch olin a) jest endog enn ie p ro d u ­ kow anym zw iązkiem fosfolipidow ym m ającym w ielorakie właściw ości fizjo­ logiczne. Synteza P A F zachodzi w organizm ie zaró w n o de novo w w yniku reakcji przeniesienia fosfocholiny z CD P-choliny na 1 -O-alkil-2-acctyl-sn-glicerol katalizow anej przez enzym ch olinofosfotransferazę, ja k i n a d ro d z e p rz eb u ­ dow y. W tym drugim przy p ad k u dochodzi d o katalizow anej przez fosfolipazę A 2 (P L A 2) hydrolizy l-0-alkil-2-acyl-sn-glicero-3-fosfocholiny obecnej w bło­ nach kom órkow ych i do pow stania w w yniku tej hydrolizy l-O -alkil-2-lizo-sn- -glicero-3-fosfocholiny czyli lizoP A F , któ ry ulega n astępn ie acetylacji przez specyficzną acetylotransferazę. G w ałto w n a synteza P A F , d o jakiej d och od zi w w yniku stym ulacji k o m ó rek , zachodzi głównie n a d ro d z e przebu do w y zależnej od aktyw ności P L A 2 [13]. F o sfo lip a za A 2 odgryw a tak że kluczow ą rolę w u w alnianiu z fosfolipidów błon kom ó rk ow ych kw asu arach ido no w ego - su b stra tu dla syntezy eikozan oidów będących lipidow ym i m e d iato ra m i zapalnym i [3, 13].

D ziałając poprzez specyficzny recep to r należący do receptorów m etab o - tro p o w y c h (serpentynow ych), P A F m o że fu n k c jo n o w ać ja k o m e d ia to r zew nątrzk o m ó rk o w y , odpow iedzialny za przekazyw anie sygnału pom iędzy k o m ó rk am i, lub też m oże działać ja k o przekaźnik w ew n ątrzk o m ó rk o w y [19]. U czestniczy w patogenezie zapalenia, w szoku w yw ołanym działaniem e n d o to k s y n i w u szk o d z en iu tk a n e k in d u k o w a n y m z a ró w n o L PS ja k i T N F -a [25, 26]. P ow oduje także sp adek ciśnienia krw i i zm niejszenie ilości krw inek płytkow ych. Proces ten jest o d w rotn ie p ro p o rcjo n aln y d o ilości syntetyzow anego P A F [27]. W raz z T N F -a , in terleuk in am i p ro zap aln y m i i tro m b in ą P A F w zm aga adhezję neutrofiló w do śró d b ło n k a naczyń k rw io ­ nośnych, co m a o grom ne znaczenie w ostrych stan ach zapalnych [25], P A F będąc silnym agonistą zaró w n o płytek krw i ja k i w ielojądrzastych granu- locytów o b o jętnochłonny ch uczestniczy w po w staw an iu lipidow ych czyn­ ników zapalnych przez generow anie syntezy eikozanoidów .

E ik ozan o id y , w tym prostag lan d y n y , p ro stacyk lin a, tro m b o k s a n T X A 2, leu kotrieny , kw asy epoksy- i hy drok sy eik o zatetraen o w e o ra z lipoksyny są tlenow ym i pochodnym i kw asu arachido no w ego pow stającym i w w yniku przem ian enzym atycznych na d rodze lipooksygenazy lub cyklooksygenazy [1, 15]. G łó w n ą rolę o dgryw ają pro stag lan d y n y szeregu E (P G E ) o ra z p ro stac y k lin a (P G I2), k tó re w skutek właściwości rozszerzających naczynia k rw io n o śn e p o w o d u ją zw iększenie d o p ły w u krw i d o m iejsca z a p a le n ia i p rzyczyniają się d o w ysięku w ognisku zapalnym . Przypuszcza się, że zw iązki te w zm ag ają d ziałan ie h istam in y i b ra d y k in in y p o tę g u ją c ból i p o w o d u jąc gorączkę [28],

P A F w yka/ujc zdolność d o generow ania a n io n o ro d n ik a po nadtlenkow ego w k o m ó rk ac h fagocytarnych [26], D ziałając na m o no cyty P A F , analogicznie ja k i T N F -a i IF N -y, pow oduje długotrw ałe utrzym yw anie się w ysokiego poziom u w olnych rodników tlenow ych [15]. D o d a n ie d o k u ltu ry m o n o cy tó w LPS lub P A F pow oduje, tak jak i w przy p ad k u d o d a n ia T N F -a i IF N -y , p o n ad 96-godzinne utrzym yw anie się dużego stężenia a n io n o ro d n ik a p o n a d ­ tlenko w ego, co m oże być b lo k o w an e przez w p ro w ad zen ie in h ib ito ró w p ro te a z serynow ych [29].

Sam lip o p o lisac h ary d w yw ołuje stres oksy dacyjn y i je st zd o ln y d o generow ania ró żn o ro d n y ch w olnych rodników : w spom nianego ju ż wcześniej a n io n o ro d n ik a ponadtlenkow ego 0 2- , wysoce reaktyw nego ro d n ik a h y d ro ­ ksylowego O H ', a także ro d n ik a tlenku azotu N O ' i H 20 2 [8, 30]. O dpow iedź k o m ó rk i n a LPS jest gw ałtow na, a wolne rod niki po w stają n aty ch m iast po zadziałaniu toksyny. T e wysoce reaktyw ne cząsteczki działają ja k o przekaźniki sygnału, czyli pełnią rolę m ed iato ró w zapalnych, a p o n a d to zd olne są do zw alczania d ro b n o u stro jó w w nikających do k o m ó rek go sp o d arza. Je d n a k po w staw a n ie dużych ilości w olnych ro d n ik ó w tlen ow ych p ro w a d zi d o przesunięcia rów now agi reakcji red-ox w stro nę zw iększonego u tlen ian ia i m oże pow odow ać znaczne uszkodzenia k o m ó rek organizm u [30].

N a o ddzielną uwagę zasługuje ind ukow any w w yniku d ziała n ia LPS, ro d n ik tlenku azotu N O '. Jest on w ielofunkcyjną re ak ty w n ą cząsteczką syntezow aną przez wiele rodzajów kom órek: m ak ro fagi, kom órki śró d b ło n k a, fib ro b lasty , k o m ó rk i m ięśni gładkich i neurony. T lenek a z o tu pow staje w w yniku konw ersji L -argininy do L -cytruliny, k tó ra jest k atalizo w an a przez syntazę tlenku azo tu (E C 1.14.13.39) [7, 10, 31]. Enzym ten w ystępuje w trzech izoform ach: konstytutyw nej neuronalnej (cN O S) i k o n sty tuty w nej endotelialnej (cN O S) zależnych od jon ów C a 42 i k alm o d u lin y o ra z in ­ duko w an ej (iN O S ) w zbudzanej głównie w m ak ro fag ac h przez ró ż n o ro d n e czynniki fizyczne i chem iczne m . in. endoto ksy ny i cytokiny: IL -l/J, I L 4 , T N F -a i IF N -y [4, 22, 10, 32, 33].

Płytki krw i, k tó re ja k o kom ó rk i pozbaw ione ją d ra k o m ó rk o w eg o nie zdolne są d o syntezy białek, posiadają obie form y syntazy tlen k u azotu: konstytutyw ną i indukow aną. U w aża się, że enzymy te pochodzą z jądrzastych m egak ario cy tó w , z k tó ry ch w w yniku sekw estracji p o w stają płytki krw i. Nie p o b u d zo n e , p ozo stające w stanie spoczynku krw inki płytkow e nie w ykazują aktyw ności syntazy tlenku azotu. Enzym staje się aktyw ny dopiero w w yniku ich agregacji [31, 34, 35], O becne w różnych k o m ó rk ac h k o n sty tu ty w n e form y syntazy N O ' generują niskie stężenia tego ro d n ik a i odpow iedzialne są za utrzym anie prawidłow ych fizjologicznych w arunków przepływ u i ciśnienia krw i, agregacji płytek i neurotransm isji. E kspresja in d uk ow anej izoform y enzym u iN O S zawsze zw iązana jest z aktyw acją k o m ó rek przez czynniki im m unologiczne. Pow stający w skutek tego ro d n ik tlenku azo tu zaangażow any

jest w cytostatyczny lub cytotoksyczny m echanizm o b ro n n y skierow any przeciwko kom órkom now otw orow ym lub wnikającym do organizm u d ro b n o ­ ustrojom [10, 31, 36], Uczestniczy w zabijaniu (przez zaktyw ow ane m akrofagi) b a k te rii, grzybów , p ierw o tn ia k ó w , k o m ó re k n o w o tw o ro w y ch , a naw et w ielokom órkow ych pasożytów [4, 22], ale uw alniany w dużych ilościach podczas zakażenia, działa toksycznie nie tylko na pato gen y, ale także n a liczne k o m ó rk i g o sp o d arza [35],

R o d n ik N O ' jest związkiem endogennym , działa m iejscow o, przejściow o ro zszerza n aczynia krw io n o śn e (jest w a zo d ilato rem ), h am u je ag reg ację i adhezję płytek krw i, indukuje proliferację lim focytów i k om ó rek m ięśni gładkich o ra z wywołuje chem otaksję neutrofilów [4, 35, 37], O dpow iedzialny jest za spadek ciśnienia krw i w yw ołany działaniem en d o to k sy n y , a jego n ad m iern a synteza prow adzi d o niedociśnienia, przed którym m oże ch ron ić podanie równocześnie z LPS inhibitora syntazy NOS [36, 38, 39], Zastosow anie przeciw ciał skierow anych przeciw ko T N F -a i IL -l/i rów nież o b n iża znacznie pro d u k cję tlenku azo tu in d u k o w an ą LPS [7, 36],

N iedobór N O ' prowadzi d o agregacji płytek krwi i pow staw ania zakrzepów naczyniow ych [31, 35].

R o d n ik tlen k u az o tu je st ściśle za an g ażo w an y w p ato g en ezę szoku septycznego w yw ołanego działaniem LPS. L ip op olisachary d, ja k o głów ny egzogenny czynnik szoku w zm aga ekspresję iN O S pow o dując n ad p ro d u k cję N O ', co prow adzi d o zab urzenia hom eostazy organizm u. W zro st stężenia N O ' w odpow iedzi n a działanie LPS m a tak że swoje im plikacje w innych im m unologicznych stanach patologicznych takich ja k np. re u m a to id a ln e zapalenie staw ów [14, 10, 31, 35, 36],

R ó ż n o ro d n o ść m e d ia to ró w za p aln y ch u w alniany ch w czasie infekcji b ak teriam i G ram -ujem nym i m oże stw arzać o g ro m ne m ożliw ości zw alczania za k ażen ia przez k o m ó rk i o b ro n n e gospod arza. Je d n a k ilość w ytw arzan ych m ed iato ró w jest ró ż n a w zależności od ilości d o starczo n y ch przez b akterie en d o to k sy n . Jeśli niew ielka liczba d ro b n o u stro jó w atak u je o rganizm gos­ p o d a rz a n astępuje niegroźne zakażenie, k tó re dzięki uw alnianiu czynników za p aln y ch zostaje szybko z a h am o w an e p o przez w yw ołanie m iejscow ej, k o n tro lo w an ej odpow iedzi im m unologicznej. D ocho dzi w ów czas d o p o d ­ w yższenia tem p eratu ry ciała i p o b u d zen ia uk ład u o d p orno ściow eg o, co przyśpiesza proces w yzdrow ienia i ch ro n i przed innym i zakażeniam i b a k ­ teryjnym i.

Przy ciężkim zakażeniu duże ilości en d o to k sy n g ro m adzon e są w krążącej krw i i p o w o d u ją uw alnianie znacznych ilości m ed iato ró w , co p ro w adzi do zaburzeń w krążeniu krw i i m oże spow odow ać w strząs zagrażający życiu.

W yn ika stąd, że to nie tylko b akterie i ich en d o to k sy n y są b ezpo śred nio zagrożeniem d la organizm u, ale is to tn ą rolę odgryw ać m oże o d po w iedź

gospodarza. T o uogólnione, niekontrolow ane i sam oniszczące reakcje o b ro n n e za każonego organizm u czynią cn dotoksyny aż tak niebezpiecznym i. U ru ­ chom ienie wszystkich możliwych m echanizm ów prew enqi pow oduje niszczenie kom órek gospodarza znajdujących się w pobliżu ogniska zapalnego, co w efek­ cie m oże prow adzić d o w yniszczenia całego organizm u.

BIA ŁK A W IĄ Ż Ą C E L P S

A by wyjaśnić, ja k cn doto ksyny bakteryjne u ru ch am iają całą k ask a d ę m echanizm ów o b ronnych w zakażonym organizm ie i ja k d o cho dzi do ró ż n o ro d n y ch interakcji pom iędzy LPS a k o m ó rk am i g o sp o d arza, należy przeanalizo w ać dokładnie m echanizm aktyw acji k o m ó rek uczestniczących w procesach zapalnych. Z aró w n o we krwi ja k i w tk a n k a c h organizm ów wyższych zn ajd u ją się liczne białka, k tó re o d działują z LPS m o d u lu ją c jego biologiczną aktyw ność [40].

Istnieją liczne doniesienia, że LPS działa n a k o m órki p o p rzez specyficzny recep to r C D 14. Jest to glikoproteina o m asie cząsteczkow ej 55 k D a , k tó ra w ystępuje w dw óch form ach (m C D 14): w postaci zw iązanej z b ło n ą k o m ó r­ kow ą poprzez fosfatydyloinozytol (obecna n a m ak ro fag ac h , m o n o cy tac h i gran u lo cy tach ) o raz w form ie rozpuszczalnej (sC D 14), w w a ru n k ach fizjologicznych obecnej w osoczu w stężeniu ok. 2-6 //g/m l [1, 17, 20, 41]. P raw dopodobn ie receptor CD 14 obecny jest także n a k om ó rk ach epitelialnych różnych narząd ó w , co pozw ala endoto ksyn ie uczestniczyć w reakcjach zapaln ych licznych tkanek [11]. W ydaje się, że w iązanie LPS do re cep to ra C D 14 jest w arunkiem niezbędnym do aktyw acji w iększości k o m ó rek uczes­ tniczących w patogenezie zakażenia, przynajm niej przy niskich stężeniach cn d o to k sy n y [1, 9].

R ece p to r C D 14 jest zaangażow any w p ro d u k cję cy to k in zapalnych in d u k o w a n ą LPS (jest o n a blo k o w an a poprzez przeciw ciała an ty-C D 1 4), a także w p ro dukcję P A F , T X A 2, N O ’, p ro stag lan d y n , leu ko trienó w i ro d n ik ó w tlenow ych [42, 43], Precyzyjna rola, ja k ą od gryw a ten antygen w przekazyw aniu sygnału nie jest jeszcze całkow icie w yjaśniona. C ząsteczka C D 14 m usi zaw ierać w ew nątrzk o m ó rk o w ą sekwencję k on ieczn ą dla p rz e k a ­ zan ia sygnału (ale nie określono jeszcze ja k zachow uje się ten re cep to r po zadziałaniu lipopolisacharydu) [43], N ajp raw d o p o d o b n iej re cep to r C D 14 w ogóle nie wiąże sam ego LPS, ale kom pleks utw o rzo ny przez cząsteczkę en d o to k sy n y z krążącym we krw i białkiem w iążącym LPS (L B P) [2, 17, 19, 41], Jest to białko ostrej fazy syntezow ane w w ątrobie. W stan ac h zap alny ch jego ilość w zrasta w surowicy p onad 10-krotnie [20]. Jest 60 k D a glikoproteiną osoczow ą, k tó ra wiąże się z lipidem A lip o p o lisach ary d u tw orząc k o m plek s

L P S-L B P o dużym pow inow actw ie do re cep to ra C D 14. B ędąc ko-ligandem d la L PS, białko LBP w zm aga od 100 do p on ad 1000 razy odpo w iedź k o m ó rek zaw ierających antygen C D 14 na działanie end o to k sy n y [1, 2, 19, 41]. R o la b iałka LBP w przekazyw aniu sygnału nie została jeszcze je d n o ­ znacznie p o tw ierdzona, ale w ykazano, że pełni on o isto tn ą funkcję w tra n s ­ porcie lipopolisacharydu we krwi [41]. T w orząc kom pleks z LBP en do to k sy n a jest d o stę p n a zarów no d la błonow ej ja k i rozpuszczalnej form y re cep to ra C D 14. W tym o statnim p rzy p ad k u w iązanie LPS d o LBP nie jest niezbędne, ale po w stanie takiego kom pleksu znacznie przyspiesza reakcję k o m ó rek pozbaw ionych receptora m C D 14, np. k o m órek śró d b ło n k a n a niskie stężenia LPS. R o zp u szc zaln a fo rm a re c e p to ra jest o d p o w ied z ia ln a za zd o ln o ść en d o to k sy n y d o aktyw ow ania ko m ó rek , k tó re nic m a ją błonow ego re cep to ra C D 14 [19, 41].

B iałko LB P, w ykazując zdolność w iązania i tra n s p o rtu LPS, uczestniczy tak że w neutralizacji jego aktyw ności poprzez przeniesienie i in terak cję z cząstkam i lipo p ro tein osocza (H D L ) [2, 44, 45], D e to k sy k acja LPS m oże następow ać n a skutek internalizacji kom pleksu LB P-LPS-C D 14 przez kom órki g ranulocytów obojętn o ch ło n n y ch [2].

B iałko w iążące lipopolisacharyd (LB P) należy d o ro dzin y białek osoczo- w ych przenoszących lipidy. D o grupy tej zaliczane są również: b iałko zw iększające p rzepuszczalność b ak terii (B PI), b iałk o p rzen o szące estry ch olestero lu (C E T P ) i uczestniczące także w tran sp o rcie trój glicerydów i fosfolipidów o ra z białko przenoszące fosfolopidy (P L T P ). W ym ienione białka w ykazują w ysoką hom ologię sekwencji i charakteryzują się pow inow ac­ twem d o su b strató w lipidow ych [2, 44]. Są zasocjow ane w surow icy krw i z lipopro teinam i o dużej gęstości (IID L ) [44], B iałko LB P w ykazuje 45% hom ologii sekwencji z B PI, 24% z P L T P i 23% z C E T P . Ze w zględu n a ta k znaczny stopień podobieństw a budow y tych białek i p o d o b n e właściwości przypuszcza się, że w szystkie one są zdolne d o w iązan ia i p rzenoszenia lip o p o lisach ary d u [44, 45],

O prócz LBP, najlepiej poznane jest 55 k D a k atio no w e białko BPI obecne w azurofilowych ziarnistościach dojrzałych neutrofilów. Wiąże ono LPS z więk­ szym pow inow actw em niż LBP dając przy tym kom pleks, k tó ry nie stym uluje ko m ó rek poprzez żadną z form receptora C D 14. D latego też asocjacja białka BPI z LPS ham uje w pew nym sto p n iu toksyczną aktyw ność en d o to k sy n y ograniczając m ożliwość tw orzenia reaktyw nego kom pleksu LPS-LBP [2, 5, 46]. Z aró w n o L B P ja k i BPI zaw ierają po 456 am inokw asów i w yk azu ją 45 % ho m ologię budow y. O b a b iałka przyłączają LPS do swego N -term in aln eg o regionu . R egion C -term inalny b iałka LB P zaang ażow any jest w in terak cję z receptorem C D 14, a białko BPI p o siad a zdolność neutralizacji LPS. G eny tych białek leżą w sąsiednich regionach genom u ludzkiego. T o sugeruje, że LB P i BPI m ogły naw et pow stać przez du plikację tego sam ego genu [2].

Z d o ln o ść inaktyw acji LPS poprzez w iązanie się z nim p o siad ają także inne białka znajdujące się w krw iobiegu: składnik d op ełn iacza C lq , lak to - feryna, alb u m in a, tran sfery n a, lizozym, a tak że w szystkie frakcje lip o p ro tein osoczow ych V L D L , L D L , H D L . Ł ącząc się z LPS b iałk a te og ran iczają oddziaływ anie en dotoksyny z k o m órkam i im m unologicznie k o m p eten tnym i i przez to ograniczają jej aktyw ność biologiczną [1, 4, 9, 40, 45, 47, 48],

Najlepiej poznanym białkiem jest lizozym (L Z M ), enzym ro zk ład ający peptydoglikan y ścian k om órk ow ych b akterii, k tó ry łącząc się z LPS tw orzy kom pleks L Z M -L P S ham ujący p rodu kcję m ed iato ró w zapalnych T N F -a , IL-1, IL-6. Lizozym wiąże się zarów n o z LPS, ja k i z sam ym lipidem A. W iązanie się L ZM z LPS o d by w a się poprzez h yd ro fo b o w e oddziaływ anie z lipidem A i prow adzi nie tylko do neutralizacji im m uno sty m u lu jący ch właściwości LPS, ale także d o h am o w an ia enzym atycznej aktyw ności LZM [24, 40]. P odo b n ie, poprzez lipid A wiąże się LPS z albu m iną. Je d n a k to połączenie nie ogranicza spektrum d ziałania en d otok syn y. M o żn a p rzy p u sz­ czać, że a lb u m in a pełni jed y n ie funkcję p rz en o śn ik a łącząc się z LPS w sto su n k u 1 :2 [47].

W e krw i zn a jd u ją się także białka, k tó re w iążąc się z LPS w zm agają jeg o biologiczną aktyw ność. G łów ną rolę pełni tu opisane wcześniej b iałko LBP. P o d o b n e właściwości w ykazuje rów nież h em o g lo b in a (H b). O d d ziały ­ w anie hem o g lo b in y z LPS prow dzi do zm iany w łaściw ości fizycznych e n d o to k sy n y i p o w sta n ia trw ałych k om pleksów H b -L P S . H e m o g lo b in a uczestniczy w interakcji LPS z k o m ó rk am i śró d b ło n k a, co w zm aga (naw et 10-krotnie) in d u k o w an ą en d o to k sy n ą p ro d ukcję w śró d b ło n k u cz y nn ik a tk an k o w eg o (T F ) biorącego udział w procesie krzepnięcia [49, 50].

H e m o g lo b in a, p o d o b n ie ja k i b iałk o L B P, p o tęg u je d ziała n ie LPS p o p rzez dezagregację lipopolisacharydow ych agregatów i d o starczan ie d o k o m ó re k docelow ych m o n o m eró w LPS, k tó re w ykazują znacznie wyższą ak ty w n o ść b iologiczną niż jeg o agregaty. P o p rzez zm niejszenie s to p n ia agregacji cząsteczek zostaje obniżo n a m asa cząsteczkow a i gęstość w nikającej end o to k sy n y . LPS staje się przez to lepiej rozpuszczalny, a tym sam ym bardziej toksyczny [45, 49], N ie jest w ykluczone, że H b , op ró cz dezagregacji L PS, m oże p ow odow ać chem iczną m odyfikację cząsteczek lip o p o lisach ary d u (np. peroksydację lipidów ) [49]. M o żn a sądzić, że h em o g lo b in a u w aln ian a d o krw io b ieg u w w yniku hem olizy ery tro cy tó w w yw ołanej zak ażen iem b ak teriam i G ram -ujem nym i oddziałuje z e n d o to k sy n ą w zm agając jej p a to ­ logiczne d ziałanie [9, 49].

W śród białek w ykazujących zdolność w iązania LPS p ra w d o p o d o b n ie zn a jd u ją się tak że n iektóre receptory k om ó rk o w e inne niż antygen C D 14. Istn ieją doniesienia w skazujące n a rolę re cep to ra P A F , białek integrynow ych z p o d jed n o stk ą fi2 integryn o raz 73-kD a proteiny w aktyw acji k o m ó rek zap aln y ch przez LPS [6, 12], Sugeruje się, że przyłączenie LPS d o re cep to ra

d la P A F pow oduje w zrost w ew nątrzk om ó rk ow ego stężenia jo n ó w C a +2 w różnego typu k om órk ach np. w m akro fag ach , ncutrofilach, czy w płytkach krw i o ra z w zm aga agregację p łytek. E fekty te są b lo k o w an e p o p rz ez inhib ito ry recep to ra P A F [12, 51, 52], A ntagoniści re cep to ra P A F nie p o w o d u ją je d n a k zaham o w an ia syntezy T N F -a ani p rodukcji a n io n o ro d n ik a po nad tlen k o w eg o 0 2 [12, 52]. D lateg o m o żn a przypuszczać, że istnieją przy n ajm n iej dw ie ró ż n e d ro g i aktyw acji k o m ó rek przez e n d o to k sy n ę , z k tó ry ch je d n a zw iązana jest z receptorem P A F i m oże odgryw ać isto tn ą rolę w p ow staw aniu zakrzepów w trakcie zakażenia, podczas gdy d ru g a jest niezależna od receptora P A F i przekazyw ania sygnału poprzez jo n y C a '1 2 [51, 52],

D o g likoprotcin z rodziny integryn /12 w iążących LPS należą receptory: C D lla /C D 1 8 , C D I lb /C D 1 8 i C D llc /C D 1 8 obecne n a n eu tro filach , m a k ­ rofagach i m o n o cy tach [4, 22, 40]. LPS oddziałując z tym i recep to ram i nie ind ukuje w praw dzie syntezy cytokin, ale stym uluje aktyw ację fosfolipazy C (P L C ), pow oduje w zrost w ew nątrzko m órko w eg o stężenia jo n ó w w ap nia i aktyw uje kinazy białkow e takie jak : białkow e kinazy tyrozynow e (P T K ), kinazę M A P i białkow ą kinazę C (PK C ). Stym ulacja tych enzym ów prow adzi w konsekw encji d o aktyw acji czynnika jąd ro w eg o k B [6, 12, 53], C zynnik ją d ro w y k B zlokalizo w any je st w cytoplazm ie, gdzie tw o rzy k o m p lek s z je d n o stk ą in h ib ito ro w ą I k B . W w yniku aktyw acji en d o to k sy n ą n astępuje usunięcie in h ib ito ra i naty chm iastow e przeniesienie czynnika k B d o ją d ra . D ziałający w ją d rz e k B pow oduje transkry pcję wielu genów zw iązanych z układem im m unologicznym np. genów kodujących cytokiny [6].

N ajm n iej p o zn a n y m recep to rem d la LPS jest 7 3 -k D a g lik o p to te in a błonow a o becna n a lim focytach, g ranu locytach, m ak ro fag ac h i pły tkach krwi. W ydaje się, że receptor ten bierze udział w regulow aniu cytotoksyczności k o m ó rek zapalnych pod wpływem d ziałan ia LPS, je d n a k jego o becność nie jest niezbędna d o aktyw ow ania tych ko m ó rek [4, 12, 53].

O p isu jąc re cep to ry b łonow e d la lip o p o lisac h ary d u b a k te ry jn e g o nie sposób nie w spom nieć o zdolności LPS do ak ty w o w an ia k o m ó re k n a d ro d z e całkow icie niezależnej od recep to ró w . M ożliw o ść ta k a d o ty czy jed n ak wyłącznie w ysokich stężeń endotoksyny (powyżej 0,1 /¿g/ml i zw iązana je st z bezpośrednim aktyw ow aniem k o m ó rek poprzez niespecyficzne h y d ro ­ fobow e oddziaływ ania LPS z fosfolipidam i (PL) błony k om ó rk ow ej [1, 9, 54]. W obecności białek tran sp o rtu ją cy ch LPS d ochodzi d o in terkalacji lipopolisacharydow ych agregatów do P L poprzez reszty acylow e lipidu A, co m o że np. in d u k o w a ć syntezę cy to k in zap aln y ch [6, 9], D zięki o d ­ działyw aniom niespecyficznym k om órki p ozbaw ione receptorów d la LPS są zdolne d o odpow iedzi n a wysokie daw ki endotoksyny. M ożliw ość interkalacji LPS u stalo n o dotychczas w p rzyp ad k u liposom ów , a także d la niektó ry ch kom órek ssaków: m onocytów , m akrofagów , erytrocytów i hepatocytów [9, 54],

L IT E R A T U R A [1] G l a u s e r M . P. (1996), D ru g s, 52, 9-17. [2] A b r a h a m s o n S. L ., W u U .-M ., W i l l i a m s R. E., D e r K. , O t t a h N. , L i t ­ t l e R. , G a z z a n o - S a n t o r o H. , T h e o f a n G. , B a u e r R. , L e i g h S., O r m e A. , H o r w i t z A. H. , C a r r o l l S. F., D e d r i c k R. L. (1997), J. Biol. C hem ., 272, 2149-2155. [3] M a r k i e w i c z Z. (1993), P W N , W arszaw a.

[4] K l i n k M. , K a c a W. (1996), Post. Hig. M ed. DoSw., 50, 333-350.

[5] W i e s e A. , B r a n d e n b u r g K. , C a r o l l S. F. , R i e t s c h e l E. T h ., S e y d e l U . (1997), B iochem istry, 36, 10311-10319. [6] O s n e s L. T. N. , W e s t v i k A. B., O v s t e b o R ., J o o G .-B ., O k k e n b a u g C. , K i e r u l f P. (1995), J. E n d o t. R es., 2, 27-35. [7] M a e s t r o n i G . J. M. (1996), J. Pineal R es., 20, 84-89. [8] S e w e r y n e k E., O r t i z G. G. , R e i t e r R. J., P a b l o s M. L, M e l c h i o r r i D. , D a n i e l s W. M. U. (1996), M ot. Cell. E n d o c., 117, 183-188. [9] S c h r o m m A. B., B r a n d e n b u r g K. , R i e t s c h e l E. T h ., F l a d H .-D ., C a r ­ r o l l S. F , S e y d e l U. (1996), F E B S L ett., 399, 267-271. [10] M o o c h h a l a S. M ., H o n W .-M ., C h h a t w a l V. J. S., K h o o H .-E . (1996), E u r. J. P h a rm ., 316, 287-296. [11] W a t a n a b e A. , T a k e s h i t a A. , K i t a n o S., H a n a z a w a S. (1996), Infect. Im m u n ity , 64, 4488-4494. [12] S h i n j i H. , A k a g a w a K. S., T s u j i M. , M a e d a M. , Y a m a d a R „ M a t s u - u r a K. , Y a m a m o t o S., Y o s h i d a T. (1997), J. Im m u n ., 158, 1370-1376. [13] R i b a l d i E., M e z z a s o m a A. M. , F r a n c e s c a n g e l i E. , P r o s d o c i m i M. , N e n c i G. G. , G o r a c c i G. , G r e s e l e P. (1996), B rit. J. P h a rm ., 118, 1351-1358. [14] P a r m e l y M. J., H a o S. Y. , M o r r i s o n D. S., P a c e J. L. (1995), i. E n d o t. R es., 2, 4 5 -5 2 . [15] B o z z a P., P a y n e J. L., G o u l e t J. L., W e l l e r F. (1996), J. Exp. M ed., 183, 1515-1525. [16] H i r o h a s h i N. , M o r r i s o n D. C. (1996), Infect. Im m u n ity , 64, 1011-1015. [17] R o d e b e r g D. A. , B a b c o c k G. F. (1996), Infect. Im m u n ity , 64, 2812-2816. [18] D o u z i n a s E. E. , T s i d e m i a d o u P. D. , P i t a r i d i s M. P., A n d r i a n a k i s L, B o b o t a - C h l o r a k i A. , K a t s o u y a n n i K. , S f y r a s D. , M a l a g a r i K. , R o u s - s o s C. (1997), A m . J. R esp ir. C rit. C are M e d ., 155, 53-59.

[19] C a m u s s i G. , M a r i a n o F. , B i a n c o n e L., D e M a r t i n o A. , B u s s o l a t i B., M o n t r u c c h i o G. , T o b ia s P. S. (1995), J. Im m u n ., 155, 316-324. [20] G o l d s m i t h J. A. , K a v a n a g h B. P., P e a r 1 R. G. (1996), C rit. C are T ra u m a , 83, 242-246. [21] R o l l i n s B. J. (1997), B lood, 90, 909-928. [22] J a k o b i s i a k M. , (1993), Im m unologia, P W N , W arszaw a. [23] K o c i k J. (1996), P o st. Biol. K o m ., 23, 63-82. [24] T a k a d a K. , O h n o N. , Y a d o m a e T. (1994), Circ. S hock, 44, 169-174. [25] K o m a t s u Y , S h i r a t o r i Y. , H i k i b a Y. , H a s h i m o t o N „ H a n K. , K a w a s e T. , Y o s h i d a H. , O k a n o K. , O m a t a M. (1996), D igest. D iseas. Scienc., 41, 1030-1037. [26] G r i g o r i a d i s G. , S t e w a r t A. G. (1996), Cell. Physiol. B iochem ., 6, 271-282. [27] O n o S. (1994), N ip p o n G e k a G a k k a i Z asshi, 95, 849-859.

[28] Z a o r s k a B. (1986), P rostaglandyny i inne eikozanoidy, P Z W L , W arszaw a. [29] M e g y e r i P., P a b s t K. M. , P a b s t M. J. (1995), Im m u n o lo g y , 86, 629-635.

[30] C l e r c h L. B , W r i g h t A. , C h u n g D. J., M a s s a r o D . (1996), A m . J. Physiol., 271, 949-954.

[31] M u r u g a n a n d a m A. , M u t u s B. (1994), B iochim . B iophys. A cta, 1200, 1-6. [32] X i c K ., H u a n g S., D o n g Z . , F i d l e r I. J., (1993), In tern a tio n . J. O ncol., 3, 1043—1048. [33] S c h i n i - K c r t h V. B., F i s s l t h a l e r B., B u s s e R. (1994), A m . J. P hysiol., 267, 2483-2490. [34 N a th a n C. (1992), F A S E B J., 6, 3051-3064. [35] R a d o r n s k i M . W , M o n c a d a S. (1993), T h ro m b . H aem o st., 7 0, 36-41. [36] l u v o n e T. , D ’ A c q u i s t o F. , C a r n u c c i o R. , D i R o s a M . (1996), P h a rm ac o l. L ett., 59, 207-211. [37] S h u l t z P. J., R a i j L. (1992), J C lin. In v est., 90, 1718-1725. [38] W a n g J.-F ., X i e J.-M ., G r e e n b e r g S. S., S p i t z e r J. J. (1995), J. E n d o t. R es., 2, 107-114. [39] Z u r o v s k y Y „ E l i g a l Z. (1995), J. E n d o t. R es., 2, 443-448. [40] T a k a d a K. , O h n o N. , Y a d o m a e T . (1995), J. E n d o t. R es., 2, 255-262. [41] H a i l m a n E., V a s s e l o n T. , K e l l e y M. , B u s s e A ., H u M . C .-T ., L i c h e n - s t e i n H. S., D e t m e r s P. A. , W r i g h t S. D . (1996), J. Im m u n o l., 156, 4384 4390. [42] O l s o n N. C. , H e l I y e r P. W. , D o d a m J. R. (1995), Br. V et. J., 151, 4 8 9-522. [43] L a n d m a n n R. , K n o p f H .-P ., L i n k S., S a n s a n o S., S c h u m a n n R. , Z i m m e - r l i W . (1996), Infect. Im m u n ity , 64, 1762-1769. [44] H a i l m a n E „ A l b e r s J. J., W o l f b a u e r G „ T u A .-Y ., W r i g h t S. D . (1996), J. Biol. C hem ., 271, 12172-12178. [45] K i t a n o H. , F u k u i H. , O k a m o t o Y. , K i k u c h i E., M a t s u m o t o M. , K i k u k a w a M. , M o r i m u r a M. , T s u j i t a S., N a g a m o t o I., H o p p o K. , N a k a t a n i Y., N a k a t a n i T. , T s u j i i T . (1996), A lcoholm . C lin. E xp. R es., 20, 356-359.

[46] W i e s e A. , B r a n d e n b u r g K. , L i n d e r B., S c h r o m m A. B., C a r o l l S. F., R i e t s c h e l E. T h ., S e y d e l U . (1996), B iochem istry, 36, 10301-10310.

[47] D a v i d S. A. , B a l a r a m P., M a t h a n V. I. (1995), J. E n d o t. R es., 2, 99-1 0 6 . [48] M a c h n i c k i M . (1995), P ost. H ig. M ed. D o s w , 49, 53-57.

[49] K a c a W „ R o t h R. I., L e v i n J. (1994), J. Biol. C hem ., 269, 25078-25084. [50] R o t h R. I. (1996), T ro m b . H a e m o s t, 76, 258-262.

[51] N a k a m u r a M , H o n d a Z , W a g a I , M a t s u m o t o T , N o m a M , S h i m i z u T. (1992), F E B S L ett., 314, 125-129.

[52] W a g a I , N a k a m u r a M , H o n d a Z , F e r b y I , T o y o s h i m a S , I s h i g u r o S , S h i m i z u T. (1993), B iochem . B iophys. R es. C o m m u n , 197, 465-472.

[53] C a v a i i l o n J - M , M a r i e C , C a r o f f M , L e d u r A , G o d a r d I , P o u l a i n D , F i t t i n g C , H a e f f n e r - C a v a i 11 o n N. (1996), J. E n d o t. R e s , 3, 4 7 1-480.

[54] S c h r o m m A. B , B r a n d e n b u r g K , R i e t s c h e l E. T h , S e y d e l U. (1995), J. E n d o t. R e s , 2, 313-323.

W płynęło d o R ed ak cji F o lia bio ch im ica et b iophysica 24.04.1998

K a te d ra B iochem ii O gólnej U n iw ersy tet Ł ódzki

Joanna S a lu k-Ju szcza k, Barbara W achowicz

T H E B IO L O G IC A L A C T IV IT Y O F B A C T E R IA L L IP O P O L IS A C C H A R ID E

T h e p u rp o se o f th is p a p e r is to briefly review the stru c tu re an d biological activ ity o f b acterial e n d o to x in . E n d o to x in o r lip o p o lisacch arid e (L PS) is th e m a jo r c o m p o n e n t o f the o u te r m em b ran es o f th e cell w alls o f G ra m m -n eg ativ e b acteria. LPS consists o f tw o p a rts: th e h y d ro p h o b ic lipid A an d h y d ro p h y lic p o ly sa c c h arid e w ith c o n tra s tin g ch em ica l and phy sical p ro p e rties. T h e toxic activ ity is prin cip ally d u e to its lipid A m oiety. L P S is c a p a b le o f inducing stim ulation o f im m unological system acting on m onocytes, m acrophages, granulocytes, p late le ts an d en d o th elial cells leading to the release o f in fla m m a to ry m ed iato rs: e icosanoids, c y to k in es, chem okines, ad h esio n m olecules, reactive free rad icals, p late le t a ctiv atin g fa c to r (P A F ) an d N O '. In the circ u latio n L P S m ay bind to p lasm e c o m p o n e n ts such as hig h -d en sity lip o p ro te in s (H D L ) or LPS b in d in g p ro tein (LBP). T h is com plex in te rac ts w ith a h ig h affin ity re ce p to r C D 14 expressed o n leukocytes, m on o cy tes and m acro p h ag es resu ltin g in activ atio n o f these cells an d in d u cin g p ath o p h y sio lo g ical effects such as in fla m m a tio n , septic sh o ck and d e a th . T h e consequences fo r the h o st o f all these events are d e p en d e n t on th e e x te n t o f LPS ex p o su re an d th e sta tu s o f the h o st defense m echanism s.