內毒素的結構介紹

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

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

目前，LPS和內毒素這兩個術語幾乎混用，實際上兩者有一定區別。LPS的毒性中心為脂質A，目前商品化的LPS中發現有“內毒素蛋白"的物質，后者進行信號轉導的效應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）發揮信號轉導，而“內毒素蛋白"是通過TLR2進行信號轉導而發揮效應。因此內毒素若從其生物學的效應來說，應該包括“內毒素蛋白"，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，當時因其一般蛋白質反應呈陰性，故稱為脂多糖抗原，后人稱之為Boivin抗原。隨后其他學者采取其他不同方法，從GNB中抽提出同Boivin抗原相似的物質，該物質無蛋白質和核酸污染，卻具有多種生物學毒性效應，如發熱、低血壓、局部Shwartzman 反應、休克、多器官功能衰竭，彌散性血管內凝血（DIC）等。細菌內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毒素不會擴散到環境中，后來發現活菌在繁殖生長時也可以以發皰形式釋放胞壁上的脂多糖，只不過釋放的內毒素濃度與細菌死亡時所釋放的內毒素濃度相比低得多。習慣上將GNB細胞外膜中LPS作為一個整體稱為內毒素，現已經將內毒素和脂多糖作為同義語來使用。