Polysaccharide là gì? Các công bố khoa học về Polysaccharide

Bệnh tiểu đường và béo phì là hai bệnh trao đổi chất đặc trưng bởi kháng insulin và viêm mức độ thấp. Khi tìm kiếm yếu tố viêm dẫn đến khởi phát kháng insulin, béo phì và tiểu đường, chúng tôi đã xác định được lipopolysaccharide (LPS) từ vi khuẩn là yếu tố gây khởi phát. Chúng tôi phát hiện rằng tình trạng nội độc tố bình thường tăng hoặc giảm trong trạng thái ăn no hoặc nhịn ăn, theo cơ sở dinh dưỡng và một chế độ ăn giàu chất béo kéo dài 4 tuần đã làm tăng nồng độ LPS trong huyết tương từ hai đến ba lần, ngưỡng mà chúng tôi đã định nghĩa là nội độc tố chuyển hóa. Quan trọng là, chế độ ăn giàu chất béo làm tăng tỷ lệ vi khuẩn chứa LPS trong ruột. Khi nội độc tố chuyển hóa được gây ra trong 4 tuần ở chuột thông qua việc truyền LPS liên tục dưới da, đường huyết và insulin lúc đói cùng với sự tăng cân toàn thân, gan và mô mỡ tăng lên ở mức tương tự như ở chuột ăn chế độ giàu chất béo. Ngoài ra, các tế bào dương tính F4/80 trong mô mỡ và các chỉ số viêm nhiễm, lượng triglyceride trong gan cũng tăng. Hơn nữa, tình trạng kháng insulin ở gan, nhưng không phải toàn thân, được phát hiện ở chuột truyền LPS. Chuột đột biến CD14 chống lại phần lớn các đặc điểm do LPS và chế độ ăn giàu chất béo gây ra của các bệnh chuyển hóa. Phát hiện mới này chứng minh rằng nội độc tố chuyển hóa làm rối loạn mức độ viêm và kích hoạt tăng cân và tiểu đường. Chúng tôi kết luận rằng hệ thống LPS/CD14 điều chỉnh độ nhạy insulin và khởi đầu bệnh tiểu đường và béo phì. Giảm nồng độ LPS trong huyết tương có thể là chiến lược mạnh để kiểm soát các bệnh chuyển hóa.

Bạch cầu phản ứng với lipopolysaccharide (LPS) ở nồng độ nano gram trên mililit bằng cách tiết ra cytokine như yếu tố hoại tử khối u-α (TNF-α). Tiết ra quá mức TNF-α gây sốc nội độc tố, một biến chứng nhiễm trùng có khả năng gây tử vong lớn. LPS trong máu nhanh chóng liên kết với protein huyết thanh, protein liên kết lipopolysaccharide (LBP) và các phản ứng tế bào với mức độ LPS sinh lý phụ thuộc vào LBP. CD14, một kháng nguyên biệt hóa của bạch cầu đơn nhân, đã được phát hiện liên kết với các phức hợp LPS và LBP, và việc chặn CD14 bằng kháng thể đơn dòng đã ngăn cản việc tổng hợp TNF-α bởi máu toàn thể được ủ với LPS. Do đó, LPS có thể kích thích các phản ứng bằng cách tương tác với một protein liên kết hòa tan trong huyết thanh, sau đó liên kết với protein bề mặt tế bào CD14.

▪ Tóm tắt Lipopolysaccharides (LPS) của vi khuẩn thường bao gồm một phân đoạn kị nước được biết đến là lipid A (hoặc nội độc tố), một oligosaccharide "lõi" không lặp lại, và một polysaccharide xa hơn (hoặc O-antigen). Dữ liệu bộ gen gần đây đã tạo điều kiện cho việc nghiên cứu sự lắp ráp LPS ở nhiều vi khuẩn Gram âm khác nhau, nhiều trong số đó là mầm bệnh ở người hoặc thực vật, và đã xác định được tầm quan trọng của chuyển gen ngang trong việc tạo ra sự đa dạng cấu trúc của O-antigens. Nhiều enzyme của quá trình sinh tổng hợp lipid A như LpxC đã được xác nhận là các mục tiêu cho phát triển thuốc kháng sinh mới. Các gene chính cho sinh tổng hợp lipid A rất ngạc nhiên cũng đã được tìm thấy trong các loài thực vật bậc cao, cho thấy sự tồn tại có thể có của các phân tử giống lipid A ở sinh vật nhân chuẩn. Quan trọng nhất là sự nhận dạng protein màng tế bào TLR4 là receptor tín hiệu lipid A của tế bào động vật. TLR4 thuộc một họ các receptor miễn dịch bẩm sinh sở hữu vùng ngoại bào lớn của các đoạn lặp lại giàu leucine, một đoạn màng đơn, và một khu vực tín hiệu tế bào chất nhỏ hơn tham gia vào protein thích ứng MyD88. Sự mở rộng kiến thức về tính đặc hiệu của TLR4 và các con đường tín hiệu hậu kỳ của nó có thể cung cấp các cơ hội mới để ức chế viêm liên quan đến nhiễm trùng.

Nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng bạch cầu đơn nhân người được kích hoạt bằng lipopolysaccharides (LPS) có khả năng sản xuất mức cao interleukin 10 (IL-10), trước đây được gọi là yếu tố ức chế tổng hợp cytokine (CSIF), phụ thuộc vào liều lượng. IL-10 có thể được phát hiện 7 giờ sau khi kích hoạt bạch cầu đơn nhân và mức tối đa của sự sản xuất IL-10 được quan sát sau 24-48 giờ. Những động học này chỉ ra rằng việc sản xuất IL-10 bởi bạch cầu đơn nhân người tương đối muộn so với sự sản xuất IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-6, IL-8, yếu tố hoại tử khối u alpha (TNF alpha), và yếu tố kích thích thuộc địa bạch cầu trung tính (G-CSF), tất cả đều được tiết ra ở mức cao từ 4-8 giờ sau khi kích hoạt. Việc sản xuất IL-10 bởi bạch cầu đơn nhân được kích hoạt bởi LPS, tương tự như của IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-6, IL-8, TNF alpha, yếu tố kích thích thuộc địa bạch cầu đại thực bào (GM-CSF), và G-CSF, bị ức chế bởi IL-4. Hơn nữa, chúng tôi chứng minh rằng IL-10, được thêm vào bạch cầu đơn nhân, khi được kích hoạt bởi interferon gamma (IFN-gamma), LPS, hoặc các tổ hợp của LPS và IFN-gamma vào đầu giai đoạn nuôi cấy, giảm mạnh sản xuất IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-6, IL-8, TNF alpha, GM-CSF, và G-CSF ở mức phiên mã. Viral-IL-10, với các hoạt động sinh học tương tự trên tế bào người, cũng ức chế sản xuất TNF alpha và GM-CSF bởi bạch cầu đơn nhân sau khi kích hoạt LPS. Kích hoạt bạch cầu đơn nhân bằng LPS với sự hiện diện của các kháng thể đơn dòng trung hòa anti-IL-10 dẫn đến sản xuất một lượng cytokine lớn hơn so với điều trị chỉ với LPS, chỉ ra rằng IL-10 được sản xuất nội sinh đã ức chế sản xuất IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-6, IL-8, TNF alpha, GM-CSF, và G-CSF. Ngoài ra, IL-10 có tác động tự điều hòa vì nó ức chế mạnh mẽ sự tổng hợp mRNA IL-10 trong bạch cầu đơn nhân được kích hoạt bằng LPS. Hơn nữa, IL-10 được sản xuất nội sinh được tìm thấy là chịu trách nhiệm cho việc giảm biểu hiện phức hợp hòa hợp mô chính II (MHC) sau khi bạch cầu đơn nhân được kích hoạt với LPS. Tóm lại, kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng IL-10 có tác động điều hòa quan trọng trên các đáp ứng miễn dịch và viêm nhiễm do khả năng của nó làm giảm biểu hiện phức hợp MHC II và ức chế sản xuất các cytokine gây viêm bởi bạch cầu đơn nhân.

Homologue của Drosophila Toll ở người (hToll), còn được gọi là thụ thể Toll-like 4 (TLR4), là một thụ thể mới được clone thuộc họ thụ thể IL-1/Toll. Điều thú vị là gen TLR4 đã được định vị tại cùng vị trí mà gen Lps (vị trí gen không phản ứng với nội độc tố) được lập bản đồ. Để kiểm tra vai trò của TLR4 trong phản ứng với LPS, chúng tôi đã tạo ra những con chuột thiếu TLR4. Đại thực bào và tế bào B từ chuột thiếu TLR4 không phản ứng với LPS. Tất cả các biểu hiện này khá tương tự với chuột C3H/HeJ giảm phản ứng với LPS. Hơn nữa, chuột C3H/HeJ có, trong phần bào tương của TLR4, một đột biến điểm duy nhất của axit amin được bảo tồn cao trong họ thụ thể IL-1/Toll. Tăng cường biểu hiện TLR4 loại hoang dã nhưng không phải TLR4 đột biến từ chuột C3H/HeJ đã kích hoạt NF-κB. Tóm lại, nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng TLR4 là sản phẩm gen điều hòa đáp ứng LPS.

Tinh bột kháng (RS) là tinh bột và các sản phẩm tiêu hoá trong ruột non đi vào ruột già. Điều này xảy ra vì nhiều lý do bao gồm cấu trúc hóa học, nấu chín thực phẩm, biến đổi hóa học và quá trình nhai thức ăn. Vi khuẩn đường ruột ở người lên men RS và polyme không phải tinh bột (NSP; thành phần chính của chất xơ thực phẩm) thành các axit béo chuỗi ngắn (SCFA), chủ yếu là axetat, propionat và butyrate. SCFA kích thích lưu lượng máu và sự hấp thụ điện giải và chất lỏng trong ruột kết. Butyrate là nguồn dinh dưỡng ưa thích cho các tế bào ruột kết và dường như thúc đẩy kiểu hình bình thường trong các tế bào này. Quá trình lên men một số loại RS có lợi cho việc sản xuất butyrate. Việc đo lường quá trình lên men của ruột kết ở người là khó khăn, và các phương pháp đo gián tiếp (ví dụ, mẫu phân) hoặc mô hình động vật đã được sử dụng. Trong số này, chuột có vẻ có giá trị hạn chế, và lợn hoặc chó được ưu tiên hơn. RS hiệu quả trong việc cải thiện khối lượng phân kém hơn NSP, nhưng dữ liệu dịch tễ học cho thấy nó bảo vệ tốt hơn chống lại ung thư đại tràng, có thể qua butyrate. RS là một loại prebiotic, nhưng hiểu biết về các tương tác khác của nó với vi sinh vật còn hạn chế. Sự đóng góp của RS vào quá trình lên men và sinh lý ruột kết dường như lớn hơn so với NSP. Tuy nhiên, việc thiếu một quy trình phân tích chung được chấp nhận để đáp ứng các ảnh hưởng chính đến RS vẫn chưa được xác lập.