ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ

ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ — сложные биополимеры, построенные из свойственного грамотрицательным бактериям гликолипида и полисахарида; обязательные структурные компоненты внешнего слоя наружной мембраны грамотрицательных бактерий, обладают широкой биол, активностью, являясь, напр., эндотоксинами (см. Бактерии) и специфическими рецепторами бактериофагов.

Л. вызывают гибель экспериментальных животных, обладают пирогенными свойствами, могут быть причиной гипотонии, лейкопении, лейкоцитоза, гипоферремии, появления артрита, местной анафилактической реакции (реакции Шварцманна), некроза костного мозга, выкидыша, инактивации Свертывающая система крови) и индукции активатора плазминогена. Л. обладают также адъювантной активностью, митогенной активностью, способны вызвать активацию макрофагов, индуцирование синтеза иммуноглобулинов, интерферона и простагландинов и т. д.

Первые указания на существование токсинов в бактериальных экстрактах и лизатах в научной литературе появились в 1856 г. [Панум (Р. L. Panum)] и в 1892 г. (Р. Пфейффер). Из-за высокой пирогенной активности обнаруженные токсины были названы пирогенами [Бердон-Сандерсон (J. Burdon-Sunderson), 1876] и пиротоксинами [Чентанни (Е. Centanni), 1893]. Дальнейшие мед.-биол, и хим. исследования показали, что активным биол, началом бактериальных экстрактов являлись Л. В результате объединенных усилий химиков и биохимиков были выяснены основные принципы строения Л., их биосинтез и его генетический контроль, а также взаимосвязь хим. строения Л. с антигенными и фагорецепторными свойствами. Эти исследования, а также комплексное изучение биол, свойств Л. стали возможными после разработки метода получения нативных, химически однородных препаратов Л. Экстрагирование бактериальных клеток водным р-ром фенола при нагревании приводит к получению чистого Л. (так наз. антиген Вестфаля); выделение Л. из клеток бактериальных R-мутантов (см. Диссоциация бактерий) осуществляется смесью фенол-хлороформ-петролейный эфир. Л., полученные фенольным методом, являются химически однородными и биологически активными.

При нагревании с разбавленными к-тами Л. расщепляются с образованием нерастворимых полисахаридов (см.), которые выделяют с помощью гель-фильтрации через сефадекс. Нагревание Л. с щелочью не затрагивает полимерную цепь, но вызывает отщепление жирных к-т, соединенных с общей цепью сложноэфирной связью. Щелочной препарат Л. широко используют в серол. тестах из-за его высокой сенсибилизирующей активности по отношению к эритроцитам. При электро-диализе р-ров Л. происходит отделение связанных с Л. ионов Ca²⁺ и Mg²⁺, а также алифатических диаминов. После нейтрализации кислых групп получают однородные по катиону препараты Л.

Как правило, Л. построены по единому плану и состоят из трех структурных участков — липида А, короткого гетерополисахарида, так наз. кора и O-специфического полисахарида. Липид А присоединен непосредственно к мембране клетки и является тем активным токсическим началом, к-рое проявляется только после высвобождения Л. из клетки, напр, в результате лизиса. К липиду А лабильной ковалентной связью присоединен кор, к к-рому в свою очередь прочно присоединен О-специфический полисахарид. Антигенная и фагорецепторная специфичности Л. обусловлены именно этой полисахаридной цепью. В состав О-специфических полисахаридов различных Л. входят разнообразные сахара: Аминосахара), дезоксигексозы, дидезоксигексозы, дезоксигексозамины и др.; всего таких сахаров идентифицировано ок. 50, и число это постоянно растет. Соединяясь связями различных типов и в различной последовательности, эти сахара обеспечивают многообразие О-специфических полисахаридов, проявляющееся в многообразии серол, типов бактерий.

О-Специфическиe полисахариды построены из регулярно чередующихся олигосахаридных звеньев, в состав которых входит от трех до шести моносахаридных остатков. Один из моносахаридов, как правило, находящийся в боковой цепи, является иммунодоминантным и входит в состав всех Л., относящихся к одной серол, группе. Так, напр., четыре 3,6-дидезоксигексозы — паратоза, абеквоза, тивелоза и колитоза являются иммунодоминантными сахарами серол, групп А, В, С и D соответственно бактерий рода Salmonella.

O-Специфический полисахарид присоединяется к кору. Кор в принципе состоит из двух частей: нейтральной части, построенной из гексоз (глюкозы, галактозы, глюкозамина), и заряженной части, построенной из гептоз, кетодезоксиоктоновой к-ты и фосфатных групп.

Кор присоединен кетозидной связью одной из кетодезоксиоктоновых к-т к липиду А. Термин «липид А» не относится к конкретной структуре, а обозначает целый класс глико-липидов, встречающихся в природе только в составе Л.

Токсическое действие Л. или липида А при внутривенной инъекции лаб. животным в дозе 1 мкг/кг выражается в резком повышении температуры тела, гипотонии и изменении картины крови. Инъекция больших доз Л. вызывает анафилактический шок и смерть. Введение экспериментальным животным Л., меченного ¹³¹I, показало, что токсин накапливается гл. обр. в печени, селезенке и почках.

Некоторые из токсических свойств Л., напр, пирогенность, местная анафилактическая реакция (реакция Шварцманиа) и др., подавляются антисывороткой, полученной при иммунизации животных клетками «глубоких» бактериальных R-мутантов, предварительно покрытых слоем липида А. Индуцируемые антитела специфичны к липиду А и вследствие этого преципитируют Л., выделенные из разных бактерий. Однако антисыворотка против липида А провоцирует развитие патол, процессов у некоторых животных, к-рым были введены Л., т. к. ткани органов, аккумулирующих Л., подвергаются непрерывной атаке антител и фагоцитов. С другой стороны, известно, что сыворотка нормальных животных и человека всегда содержит антитела к липиду А, поэтому не исключено, что до определенной степени токсическое действие Л. имеет в своей основе аутоиммунный характер.

Библиография: Шошиев Л. Н. и Попова Г. О. К механизму действия бактериальных полисахаридов на организм человека и животных, Антибиотики, т. 23, с. 1031, 1978; J а nn К. a. W e s t -p h а 1 O. Microbial polysaccharides, в кн.: The antigens, ed. by M. Sela, v. 3, p. 1, N. Y. а. о., 1975, bibliogr.; Microbial toxins, ed. by G. Weinbaum a. o., v. 4, N. Y.—-L., 1971; Surface carbohydrates of the prokaryotic cell, ed. by I. Sutherland, L. a. o., 1977.

Б. А. Дмитриев.