一、脂多糖對細(xì)菌的保護(hù)作用
正常外膜對疏水性分子的通透性極低,保護(hù)細(xì)菌內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性,如果用EDTA處理細(xì)菌,由于鈣離子被EDTA螯合而導(dǎo)致外膜中脂多糖分子的橫向作用減弱,以及脂多糖分子從細(xì)胞壁中釋放出來,從而使細(xì)胞壁中的肽聚糖層更易受到溶菌酶消化分解,同時(shí)使外膜對許多疏水性的試劑如染料和去污劑(detergent)的通透性增高。粗糙型菌株Rd1、Rd2、Re突變株對疏水性分子的通透性增高,也證實(shí)了脂多糖分子對外膜起著保護(hù)性作用。目前認(rèn)為,LPS為革蘭陰性菌的模式識別分子,該結(jié)構(gòu)是其生存不可-缺少的分子,若該結(jié)構(gòu)被宿主的受體,如CD14、TLR4等天然免疫反應(yīng)分子所識別,導(dǎo)致GNB被宿主所清除,這種機(jī)制被認(rèn)為是進(jìn)化的結(jié)果。GNB可以發(fā)生某些改變,宿主的受體也發(fā)生相應(yīng)的變化,但這些變化都是在識別其共同性結(jié)構(gòu)方面,使其不能逃脫宿主的應(yīng)答,也就是說是微生物和宿主的“軍備競賽"的表現(xiàn)。
目前尚未分離到核心糖脂部分,即KDO脂質(zhì)A缺陷的菌株,說明脂質(zhì)AKDO在細(xì)菌生長繁殖等生命活動(dòng)中的重要性。
O抗原特異性多糖鏈具有親水性、帶負(fù)電荷,可以保護(hù)細(xì)菌抵抗吞噬細(xì)胞的調(diào)理吞噬作用,O抗原特異性多糖鏈的高度變異性,可以保護(hù)細(xì)菌免受宿主體內(nèi)的已存在的抗體和消化酶對其的清除反應(yīng)。具有光滑型脂多糖(即O抗原多糖鏈完整或較長的脂多糖分子)的菌株具有抗血清殺傷作用,是因?yàn)殚L的O抗原多糖鏈存在空間位阻效應(yīng),阻止補(bǔ)體復(fù)合物攻擊黏附在細(xì)胞璧的疏水性外膜上,從而避免遭受補(bǔ)體的損害。
二、增強(qiáng)宿主的非特異性免疫
小劑量內(nèi)毒素能激活B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生多克隆抗體;促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的發(fā)育成熟;激活NK細(xì)胞活性;激活巨噬細(xì)胞,增強(qiáng)其吞噬和消化能力,并合成分泌干擾素,腫瘤壞死因子、集落刺激因子、白細(xì)胞介素等細(xì)胞因子,調(diào)理免疫應(yīng)答反應(yīng);此外,內(nèi)毒素可以通過替代途徑激活補(bǔ)體,發(fā)揮補(bǔ)體激活的一系列生物學(xué)效應(yīng)。所以,內(nèi)毒素可以通過上述機(jī)制增強(qiáng)機(jī)體的非特異性免疫能力,抗輻射損傷,促進(jìn)粒-單核細(xì)胞增殖、增強(qiáng)吞噬細(xì)胞免疫功能、誘導(dǎo)腫瘤壞死從而增強(qiáng)抵抗腫瘤能力,具有免疫佐劑活性等有益于宿主機(jī)體的作用。
動(dòng)物注射內(nèi)毒素后,肝、脾體積和重量均增加,肝、肺、淋巴結(jié)等單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)組織增生,細(xì)胞分裂增速。
三、可誘導(dǎo)內(nèi)毒素耐受
小劑量內(nèi)毒素可以誘導(dǎo)內(nèi)毒素耐受現(xiàn)象,這主要是有關(guān)受體表達(dá)和性質(zhì)發(fā)生變化的結(jié)果,如TLR4表達(dá)下調(diào)(dow n-regulation);以及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子活性改變,如核因子NF-κB復(fù)合物組成中p65升高,p50減低,使p65p50/p50p50 比例下降,影響核因子轉(zhuǎn)位入核,減少其管轄基因表達(dá);而且IRAK(Interleukin-1 receptor associated kinase,白細(xì)胞介素-1受體與激酶結(jié)合)表達(dá)下降,且不與TLR4的胞質(zhì)的DD(death domain)趨近和結(jié)合,因此不能激活內(nèi)毒素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游分子,勢必影響轉(zhuǎn)錄因子的激活,無法使TNF-α,IL-1等表達(dá)。
四、誘導(dǎo)非特異性感染耐受
小劑量內(nèi)毒素激活免疫細(xì)胞,其中NF-κB、AP-1,STAT等信號途徑為許多細(xì)胞因子所共有或在NF-κB等處會(huì)聚。NF-κB復(fù)合物等轉(zhuǎn)錄因子從胞質(zhì)轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)誘導(dǎo)其管轄的基因表達(dá),影響其他細(xì)胞因子,病原體以及產(chǎn)物的信號傳導(dǎo),并通過表達(dá)抑制性細(xì)胞因子,如IL-4、IL-10等作用產(chǎn)生非特異性感染耐受現(xiàn)象。
五、誘導(dǎo)腫瘤壞死和凋亡
內(nèi)毒素可以激活機(jī)體組織中單核-巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等,其中單核-巨噬細(xì)胞等分泌出大量的TNF以及集落刺激因子等細(xì)胞因子,通過受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生壞死和凋亡(apoptosis)。免疫細(xì)胞效應(yīng)受到細(xì)胞因子的刺激后其活性顯著增強(qiáng),提高了對腫瘤細(xì)胞識別和殺傷能力,發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。
大劑量內(nèi)毒素可以降低動(dòng)物對腫瘤的抵抗力,如大白鼠經(jīng)過注射大劑量的酵母多糖后,移植人的結(jié)腸癌較易成功。Keost(1973年)提出,內(nèi)毒素可以使免疫衰老,從而導(dǎo)致與年齡有關(guān)的疾病和腫瘤的發(fā)生增加。經(jīng)過內(nèi)毒素處理的動(dòng)物可發(fā)現(xiàn)有胸腺剝離(thymicablation)的現(xiàn)象,因?yàn)閮?nèi)毒素可使胸腺細(xì)胞發(fā)生凋亡,導(dǎo)致其實(shí)質(zhì)細(xì)胞顯著減少。因而推測免疫監(jiān)視作用已受到損害,故有利于腫瘤的發(fā)生。如由內(nèi)毒素造成的移植物抗宿主反應(yīng)(graft versus-host reaction,CVHR)的小鼠常常并發(fā)胸腺淋巴瘤,梭形肉瘤等腫瘤。但適量的內(nèi)毒素又可以增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤的能力。
六、潛在免疫佐劑作用
內(nèi)毒素與其他可溶性顆粒性抗原一起注射入機(jī)體中,能使后者刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體的效價(jià)明顯增高。這是因?yàn)閮?nèi)毒素能夠激活免疫活性細(xì)胞(單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突細(xì)胞,淋巴細(xì)胞等)和內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等,所以內(nèi)毒素具有免疫佐劑效應(yīng)。例如:應(yīng)用傷寒,副傷寒、破傷風(fēng)類毒素或“白百破"三聯(lián)疫苗時(shí),傷寒、副傷寒或百日咳桿菌中的脂多糖不但可作為預(yù)防性接種使用的疫苗,而且對類毒素來說,還可起到佐劑效應(yīng),從而增強(qiáng)免疫效果。