內(nèi)毒素的結(jié)構(gòu)介紹

早在20世紀(jì)初，Richard Pfeiffer研究霍亂-弧菌時，發(fā)現(xiàn)革蘭陰性菌（Gram-negative bacillus，GNB）中有一種相對不溶性的成分，能夠引起發(fā)熱、休克，器官損害等病理反應(yīng)，因其毒性效應(yīng)和性質(zhì)與外毒素（exotoxin）存在顯著差異，就用內(nèi)毒素（endotoxin）這一術(shù)語來描述該物質(zhì)。隨后多年對革蘭陰性菌外膜的超微結(jié)構(gòu)技術(shù)和生物分析技術(shù)的研究證明內(nèi)毒素是磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，細胞膜的外部主要有結(jié)構(gòu)易變的兩性分子所組成，即脂多糖（lipopoly -saccharide ，LPS）。LPS是內(nèi)毒素的主要成分。
 

LPS的毒性中心為脂質(zhì)A（lipid A ），而多糖部分僅有少許或者根本沒有生物效應(yīng)。內(nèi)毒素和外毒素的區(qū)別主要表現(xiàn)在：內(nèi)毒素具有對熱穩(wěn)定的特點，而外毒素對熱不穩(wěn)定，而且外毒素能夠在生長培養(yǎng)基或在急性感染中的活菌中所釋放出來，相反，內(nèi)毒素一般是在細菌崩解后釋放出來。具體的區(qū)別如表1-1所示。
 

目前，LPS和內(nèi)毒素這兩個術(shù)語幾乎混用，實際上兩者有一定區(qū)別。LPS的毒性中心為脂質(zhì)A，目前商品化的LPS中發(fā)現(xiàn)有“內(nèi)毒素蛋白"的物質(zhì)，后者進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的效應(yīng)受體不同于純化和合成的LPS作用的受體。純化LPS或合成LPS只能夠通過Toll樣受休4（Toll-like receptor 4，TLR4）發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而“內(nèi)毒素蛋白"是通過TLR2進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)而發(fā)揮效應(yīng)。因此內(nèi)毒素若從其生物學(xué)的效應(yīng)來說，應(yīng)該包括“內(nèi)毒素蛋白"，所以比LPS概念更廣。
 
1933年，Boivin等用三氯-乙酸粗提的方法首先在鼠傷寒桿菌中分離出一種耐熱的致病因子，當(dāng)時因其一般蛋白質(zhì)反應(yīng)呈陰性，故稱為脂多糖抗原，后人稱之為Boivin抗原。隨后其他學(xué)者采取其他不同方法，從GNB中抽提出同Boivin抗原相似的物質(zhì)，該物質(zhì)無蛋白質(zhì)和核酸污染，卻具有多種生物學(xué)毒性效應(yīng)，如發(fā)熱、低血壓、局部Shwartzman 反應(yīng)、休克、多器官功能衰竭，彌散性血管內(nèi)凝血（DIC）等。細菌內(nèi)毒素主要見于革蘭陰性細菌（見圖1-1） ，也可存在于革蘭陽性細菌、真菌、支原體及某些動植物組織中。革蘭陰性細菌死亡后，細胞璧崩解釋放出胞壁上的脂多糖分子，起初曾認為在細菌生活時內(nèi)毒素不會擴散到環(huán)境中，后來發(fā)現(xiàn)活菌在繁殖生長時也可以以發(fā)皰形式釋放胞壁上的脂多糖，只不過釋放的內(nèi)毒素濃度與細菌死亡時所釋放的內(nèi)毒素濃度相比低得多。習(xí)慣上將GNB細胞外膜中LPS作為一個整體稱為內(nèi)毒素，現(xiàn)已經(jīng)將內(nèi)毒素和脂多糖作為同義語來使用。