脂多糖LPS細(xì)菌的外衣熒光標(biāo)記LPS-FITC

脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）是革蘭氏陰性細(xì)菌外膜的重要成分，對細(xì)菌的生存和致病性具有重要影響。LPS位于細(xì)菌外膜的外層，在無莢膜菌株中直接暴露在細(xì)胞表面。脂多糖的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多樣性使其成為細(xì)菌與宿主相互作用的關(guān)鍵因素，深入理解其結(jié)構(gòu)與功能對于微生物學(xué)、免疫學(xué)以及藥物開發(fā)研究具有重要意義。

一、 結(jié)構(gòu)組成

完整的細(xì)菌脂多糖是由分子量為10-20 kDa的大分子組成，其結(jié)構(gòu)包括三個(gè)主要部分：疏水的脂質(zhì)A、親水的核心多糖鏈和特異性的O抗原寡糖側(cè)鏈。

脂質(zhì)A

脂質(zhì)A是脂多糖的疏水部分，負(fù)責(zé)其毒性特性。脂質(zhì)A的核心結(jié)構(gòu)由β-葡萄糖胺-(1→6)-葡萄糖胺-1-磷酸基底組成，兩端附有脂肪酸酯。這種結(jié)構(gòu)在不同的革蘭氏陰性菌中有所不同，表現(xiàn)為脂肪酸鏈的長度和飽和度的變異性，但在同一種細(xì)菌中卻相對保守。

脂質(zhì)A的毒性主要通過激活宿主的TLR4（Toll樣受體4）信號通路來實(shí)現(xiàn)，從而誘導(dǎo)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。這種反應(yīng)包括促炎細(xì)胞因子的分泌，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白介素-1（IL-1），這些因子在引起敗血性休克和全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）中扮演重要角色。

核心多糖

核心多糖由內(nèi)核和外核組成。內(nèi)核通常含有1至4個(gè)KDO（3-脫氧-α-D-甘露辛酸）分子，這些分子附著在雙糖核心上。KDO是脂多糖的特征性成分，其存在對于生物活性脂質(zhì)A的形成至關(guān)重要。盡管KDO被認(rèn)為是維持細(xì)菌生存必需的成分，但研究表明，某些KDO缺失的菌株仍能存活，這說明KDO的重要性可能因菌株而異。

內(nèi)核還包含庚酮糖單糖（如L-甘油-α-D-甘露庚糖吡喃糖）和磷酸基團(tuán)，這些成分增加了細(xì)胞膜的負(fù)電荷，有助于穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這些磷酸化修飾不僅增強(qiáng)了細(xì)菌對環(huán)境壓力的耐受性，還可能在細(xì)菌-宿主相互作用中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。內(nèi)核的組成可以顯著影響脂多糖的生物學(xué)功能，例如，通過影響其在宿主細(xì)胞表面的識別和結(jié)合。

外核則由更常見的己糖組成，包括葡萄糖、半乳糖和N-乙酰氨基葡萄糖。外核的結(jié)構(gòu)較內(nèi)核更具多樣性，這種多樣性在不同細(xì)菌種類中差異顯著。外核多糖的變異性是細(xì)菌適應(yīng)不同環(huán)境和宿主的重要因素之一。外核部分的修飾，如乙酰化和甲基化等，可以影響脂多糖的抗原性和免疫反應(yīng)。 

O抗原

O抗原是一個(gè)重復(fù)的寡糖單位，通常由2至6個(gè)糖組成。O抗原是脂多糖最具變異性的部分，不同的O抗原結(jié)構(gòu)用于鑒定和分配細(xì)菌的血清型。例如，O抗原的差異用于區(qū)分大腸桿菌（Escherichia coli）、沙門氏菌（Salmonella enterica）和霍亂弧菌（Vibrio cholerae）。O抗原的變異性不僅影響細(xì)菌的抗原性，還影響其在宿主體內(nèi)的免疫逃逸能力。

脂多糖的核心部分和脂質(zhì)A部分可能有一定的結(jié)構(gòu)變異，而O抗原則具有高度的結(jié)構(gòu)變異以及重復(fù)單位數(shù)量的變異。這些差異導(dǎo)致脂多糖制劑中存在顯著的異質(zhì)性。由于脂多糖是異質(zhì)的，并且傾向于形成不同大小的聚集體，因此這些聚集體的“分子質(zhì)量”范圍為1-4百萬道爾頓或更大。當(dāng)脂多糖用十二烷基硫酸鈉（SDS）和熱處理時(shí)，分子質(zhì)量約為50-100 kDa。脂多糖聚集體的存在對其生物學(xué)功能也有重要影響，例如，通過影響其在宿主細(xì)胞中的遞送和識別。