Il lipopolisaccaride (LPS) è una molecola che è un costituente della membrana esterna dei batteri Gram-negativi . La molecola può anche essere indicata come endotossina. LPS può aiutare a proteggere il batterio dalle difese dell’ospite e può contribuire alla malattia nell’ospite.

L’LPS comprende gran parte della porzione della membrana esterna orientata verso l’esterno del batterio. Ci sono meno molecole di fosfolipidi in questo “foglio” esterno della membrana che ci sono sul lato interno della membrana. Pertanto, a causa della presenza di lipopolisaccahride, la costruzione della membrana esterna è asimmetrica. Al contrario, la membrana interna dei batteri Gram-negativi e la singola membrana dei batteri Gram-positivi sono più simmetriche, con entrambi i foglietti della membrana costituiti da più o meno le stesse molecole.

Un LPS completo è costituito da una porzione lipidica e una catena di zucchero. La regione lipidica è ancorata nella porzione interna della membrana da una molecola chiamata lipid A. Un polisaccaride core è anche considerato parte della regione lipidica. Questo nucleo contiene un composto noto come acido 2-cheto-3-deossiottonico o KDO. Le porzioni lipid A e KDO di LPS sono comuni a tutti gli LPS batterici.

L’altra regione di LPS è la catena dello zucchero. Questa porzione è anche conosciuta come l’antigene O. L’antigene O prende il nome dal fatto che è esposto all’ambiente esterno e sarà il bersaglio della formazione di anticorpi da parte dell’ospite. La catena laterale dello zucchero idrofilo (“amante dell’acqua”) si estende verso l’esterno dalla superficie della cellula nell’ambiente acquoso che circonda tipicamente molti batteri Gram-negativi. Ci sono molte disposizioni chimiche della catena dello zucchero.

La produzione di LPS è un processo a più fasi che coinvolge molti enzimi . La molecola completa di LPS è incorporata nella membrana esterna. La via biosintetica di LPS è stata dedotta dall’isolamento di mutanti difettosi nell’assemblaggio di LPS.

LPS può essere rilevato utilizzando tecniche microscopiche seguendo il legame di anticorpi specifici LPS . Inoltre, è possibile eseguire un test biochimico. Il test utilizza un composto ottenuto dal granchio a ferro di cavallo.

Non tutti i batteri hanno una catena di zucchero completa. A seconda della specie batterica può essere presente una porzione della catena dello zucchero o la catena dello zucchero può essere del tutto assente. Le varie chimiche LPS hanno un effetto sull’aspetto dei batteri quando vengono coltivati come colonie su terreni di crescita solidi. Quei batteri con la catena laterale completa possono apparire lisci e persino bagnati, mentre quelli senza catena laterale appaiono spesso crinkly e asciutti. Per questo motivo, i batteri che hanno gli LP completi sono noti come ceppi lisci e quei batteri senza catena laterale di zucchero sono designati come ceppi ruvidi. Quelle specie di batteri che si trovano in mezzo, con una porzione della catena laterale dello zucchero, sono chiamate ceppi semi-ruvidi.

La composizione degli LPS influisce anche sulla chimica generale della superficie batterica. Poiché le catene di zucchero che sporgono dalla superficie sono idrofile, il batterio tende a preferire ambienti acquosi. Al contrario, la mancanza delle catene laterali espone la porzione lipidica idrofobica (“acqua che odia”) degli LPS. La superficie di tali batteri tende ad essere più idrofobica. In soluzione, i batteri ruvidi tendono a raggrupparsi nel tentativo di evitare l’acqua. I composti antibatterici che sono idrofobi hanno maggiori probabilità di penetrare in ceppi ruvidi che in ceppi lisci. Nel tratto intestinale degli animali a sangue caldo, dove vivono molti batteri Gram-negativi, il possesso di un LPS completo è vantaggioso per l’assorbimento dei nutrienti idrofili da parte dei batteri.

La struttura LPS ha una profonda influenza sul potenziale dei batteri Gram-negativi infettivi di stabilire un’infezione negli esseri umani e in altri animali. Le catene di zucchero di LPS lisce possono sovrapporre le proteine superficiali della membrana esterna, mascherando le proteine dal rilevamento immunitario. Inoltre, un batterio può variare la chimica dell’antigene O, in modo da rendere ancora più difficile il targeting degli anticorpi verso la superficie batterica. Al contrario, la risposta immunitaria a un ceppo ruvido, dove le proteine di superficie non sono mimetizzate, è maggiore e più consistente.

Il lipopolisaccaride è importante dal punto di vista medico per l’uomo. Quando è libero dal batterio, LPS è tossico. La porzione di LPS responsabile della tossicità è il nucleo e la porzione lipidica A (l’endotossina). L’endotossina può produrre febbre, diminuzione del numero di globuli bianchi e danni ai vasi sanguigni con conseguente riduzione della pressione sanguigna. A concentrazioni abbastanza elevate di endotossine, può verificarsi uno shock e può verificarsi la morte.

Vedi anche Membrane batteriche e parete cellulare; Enterotossina ed esotossina; Immunizzazione