Variação de endotoxinas/LPS entre espécies bacterianas

As endotoxinas, conhecidas como lipopolissacarídeos (LPS), são componentes da membrana externa das bactérias gram-negativas. LPS são um padrão molecular associado a patógenos (PAMP), que servem como marcadores para o sistema imunológico reconhecer invasores bacterianos.

Os LPS são constituídos por um lipídeo (gordura), que ancora a estrutura à parede celular, e um oligossacarídeo (açúcar), que se estende desde a superfície bacteriana. A porção lipídica, conhecida como lipídeo A, é a principal estrutura reconhecida pelo sistema imunológico. Especificamente, o lipídeo A é reconhecido por um complexo de duas proteínas do sistema imunológico: Receptor tipo Toll 4 (TLR4) e MD-2. Quando ativado, este complexo desencadeia uma cascata imunológica para combater o patógeno.

Também pode interessar-lhe: O que são bactérias gram-negativas?

Ambos os componentes de lipídeos e oligossacarídeos do LPS variam consideravelmente entre as diferentes espécies de bactérias. Essas variações podem ter um efeito considerável na capacidade do hospedeiro de reconhecer e responder à infecção. O oligossacarídeo tende a ter o maior grau de variabilidade em termos de tamanho e estrutura. Na verdade, o oligossacarídeo LPS é frequentemente usado para classificar diferentes cepas de bactérias.

Em contraste, as variações do lipídeo A entre as diferentes espécies são mais sutis. A estrutura geral do lipídeo A consiste em duas unidades de glicosamina (uma forma de açúcar), cada uma delas ligada a um grupo fosfato e várias cadeias de acila (ácidos graxos).

A variedade mais comum de lipídeo A contém seis cadeias de acila. Esta forma é encontrada em muitas bactérias gram-negativas comuns, como E. coli, e é capaz de desencadear uma forte resposta imunológica através do complexo TLR4/MD-4. No entanto, outras espécies de bactérias manifestam formas de lipídeo A com mais ou menos de seis grupos acila. Essas formas incomuns de lipídeo A não estimulam o complexo TLR4/MD-2 tão fortemente.

Por exemplo, Yersinia pestis, a bactéria responsável pela peste bubônica, altera a composição do LPS ao longo de seu ciclo. Dentro de um rato, a bactéria tem uma mistura heterogênea de espécies de lipídeo A com entre três e seis grupos acila. Quando transferidos para um hospedeiro humano, as espécies de três e quatro acilas se manifestam preferencialmente. Isso limita a capacidade do sistema imunológico de reconhecer o patógeno, permitindo que ele se multiplique muito rapidamente e se espalhe por todo o corpo.

Outras bactérias comuns usam uma estratégia semelhante para escapar do sistema imunológico e estabelecer uma infecção crônica. Isso inclui Helicobacter pylori, que causa úlceras estomacais, e Porphyromonas gingivalis, que causa doenças nas gengivas.

Um efeito prático da variabilidade do LPS entre as espécies bacterianas é o controle de qualidade de produtos farmacêuticos e dispositivos médicos. O teste de Lisado de Amebócito Limulus (LAL) usa uma reação de coagulação para quantificar os níveis de contaminação por endotoxina em uma amostra. Em particular, a estrutura do LPS pode afetar sua detecção pelo LAL.

Por exemplo, um estudo descobriu que o LAL poderia detectar com sucesso a maioria das formas de LPS, mas que o teste foi inibido por uma espécie específica que continha apenas uma unidade de glicosamina e um grupo acila. Outro grupo relatou descobertas semelhantes, mas argumentou que, uma vez que essas formas quimicamente degradadas de LPS são extremamente raras na natureza, o teste LAL continua sendo uma ferramenta confiável para quantificação de endotoxinas em estudos médicos.