پایان نامه ارشد با موضوع مکانیسم دفاعی، استرس اکسیداتیو، بیماران مبتلا

ترکیب اسید چرب لیپید A در اشریشیا کلی توضیح داده شد که 6 انشعاب اسید چرب به ستون لیپید A وصل می‌شوند، 2 تا از طریق اتصالات آمیدی و 4 تا از طریق اتصالات استری می‌باشد. اسید‌های چربی که اتصال آمیدی دارند منحصراً 3- هیدروکسی مریستات هستند اما اسید‌های چربی که اتصال استری دارند دارای امتداد‌های متنوعی مثل مریستات، لائورات و یا پالمیرات هستند. بعد‌ها کشف شد که 2 تا از 4 اسید چربی که اتصال استری دارند مستقیماً به ستون لیپید A وصل نمی‌شوند ولی در واقع به گروه‌های 3- هیدروکسیل در اسید‌های چرب با اتصالات تک استری و تک آمیدی اتصال می‌یابند (99و 101و 78 و 52).

شکل 2-4. ساختار لیپید A در سالمونلا تیفی موریوم و اشریشیا کلی. ستون لیپید A دارای یک بخش کربوهیدرات دی گلوکز آمین در پیوند بتا 1-6 است. انشعابات آسیل چرب اولیه با اتصالات آمیدی یا استری مستقیماً به ستون کربوهیدراتی وصل می‌شوند. انشعابات آسیل چرب ثانویه هم به گروه OH-3 برخی از انشعابات آسیل چرب اولیه وصل می‌شوند (64).

2-1-3. کاربرد لیپو پلی ساکارید در مطالعات ایمونولوژیکی
2-1-3-1. نقش لیپو پلی ساکارید باکتریایی در افزایش پاسخ ایمنی به کاندیدا آلبیکنز
مخمر‌هایی از جنس کاندیدا، پاتوژن‌های فرصت‌طلب انسانی در پوست، دستگاه گوارش و مجرای واژینال بوده که قادر به ایجاد عفونت‌های سیستمیک تهدید کننده حیات (در افرادی که دچار نقص سیستم ایمنی هستند) هستند. مکانیسم شناسایی ایمونولوژیکی کاندیدا توسط میزبان، مورد هدف بسیاری از مطالعات قرار گرفته است. سلول‌های سیستم ایمنی ذاتی، دسته‌ای از رسپتور‌های شناساگر الگو (PPRs)15 مثل رسپتور‌های شبه تول (TLRs)16 را بیان می‌کنند که در شناسایی میکروارگانیسم‌ها اهمیت دارند. این سلول‌ها همچنین باعث بیان رسپتور‌های لکتین تیپ-C (مثل دکتین-1 و دکتین-2) می‌شوند که نوعی PPR هستند و در شناسایی کاندیدا آلبیکنز17 نقش کلیدی دارند. دکتین-118، نوعی مولکول سطح سلولی است که الگوی بیان آن القایی بوده و قادر به اتصال به بتا- گلوکان می‌باشد که بتا- گلوکان از اجزای کربوهیدراتی اصلی دیواره سلولی کاندیدا آلبیکنز است. شناسایی کاندیدا آلبیکنز توسط دکتین-1 نه تنها به تشکیل سیناپس‌های رسپتوری برای فاگوسیتوز کاندیدا منتهی می‌شود بلکه باعث آغاز سیگنال‌دهی سلولی برای تولید سایتوکاین‌ها می‌شود. نقص در دکتین-1 انسانی با پیشرفت عفونت مزمن کاندیدایی مرتبط است (93 و 29).
عملکرد LPS تا حدودی تعجب‌آور بود چون در ماکروفاژ‌ها و دندریتیک سل‌های بالغ، میزان بیان دکتین-1 را کاهش می‌داد ولی در مونوسیت‌ها باعث افزایش بیان دکتین-1 می‌شد. کاهش بیان با افزایش تولید سایتوکاین‌های التهابی مرتبط بود. LPS در مراحل اولیه‌ی عفونت با تحریک بیان دکتین-1 باعث تحریک سلول‌های ایمنی ذاتی میزبان (مونوسیت) می‌شود که این امر منجر به شناسایی کاندیدا آلبیکنز خواهد شد. در مراحل آخر عفونت و پس از بلوغ مونوسیت‌ها به ماکروفاژ‌ها و دندریتیک سل‌ها، ممکن است LPS باعث آغاز سیگنال‌دهی سلولی به سمت مهار دکتین-1 و تحریک سایتوکاین‌های التهابی برای راه‌اندازی پاسخ التهابی شود.
استنباطی دقیق از نحوه‌ی تغییر فنوتیپیکی ماکروفاژ‌ها در حضور LPS، نقش کلیدی در توضیح مکانیسم التیام زخم و رفع عفونت دارد. LPS با تحریک بیان دکتین-1 در مونوسیت‌های انسانی باعث افزایش تولید IL-23 و IL-17 می‌شود که در افزایش فاگوسیتوز کاندیدا موثرند. بنابراین LPS ممکن است با تحریک عملکرد سیستم ایمنی ذاتی به منظور شناسایی کاندیدا، در مراحل اولیه‌ی عفونت کاندیدایی مؤثر باشد. بکار گیری این نتایج برای درمان و کنترل بیماران مبتلا به عفونت‌های کاندیدایی که تحت درمان آنتی‌بیوتیکی هستند بسیار مورد توجه قرار گرفته است (79).
2-1-3-2. نقش لیپو پلی ساکارید در تسریع ترمیم زخم اپیتلیوم مجاری تنفسی
LPS به عنوان یک محصول باکتریایی می‌تواند باعث تسریع ترمیم زخم در سلول‌های اپیتلیال مجاری هوایی از طریق مسیر زیر شود:
TLR4→PKCαβ→DUOX1→ROS→TACE→TGF-α→EGFR
اثر LPS در این مسیر وابسته به دوز است، به طوری که در غلظت‌های پایین، ترمیم زخم افزایش می‌یابد ولی در غلظت‌های بالاتر برای اپیتلیوم مجاری هوایی سمی‌بوده و باعث کاهش سرعت ترمیم می‌شود. پاسخ به غلظت‌های پایین LPS نشان می‌دهد که اپیتلیوم مجاری هوایی با گرفتن سیگنال‌هایی که از پاتوژن می‌رسد و فعال کردن پاسخ میزبان عملکرد مهمی‌را بر عهده می‌گیرد. در مقابل، غلظت‌های بالای LPS بر پاسخ ایمنی غلبه کرده و سمیت آن منجر به آسیب به اپیتلیوم و تسریع تهاجم میکروب‌ها می‌شود. فعال شدن سیستم ایمنی ذاتی در پاسخ میزبان به تهاجم میکروبی امری بسیار حائز اهمیت است. TLRs جایگاه‌هایی برای تشخیص سریع و پاسخ سلولی به مهاجمان را فراهم می‌کنند. TLRs سیگنال‌های انتقالی سایتوکاینی را برای فراخوانی و فعال کردن نوتروفیل‌ها به منظور پاکسازی پاتوژن‌های استنشاقی بکار می‌گیرند. این کار منجر به تحریک تولید موسین می‌شود که به پاکسازی نوتروفیل‌ها و میکروب‌ها کمک می‌کند. در واقع مکانیسم دفاعی سطحی که بر علیه LPS سودوموناس آئروژینوزا19 ایجاد می‌شود منجر به تسریع ترمیم زخم می‌شود (53 و 83).

2-1-3-3. قابلیت میتوژنی لیپو پلی ساکارید در تکثیر لنفوسیت‌های B
LPS به عنوان یک ترکیب میتوژنی برای لنفوسیت‌های B، تکثیر این لنفوسیت‌ها را به صورت غیر اختصاصی و پلی کلونال موجب می‌شود که این روش در مقیاس صنعتی می‌تواند کاربرد داشته باشد. این ترکیب باکتریایی ترشح سایتوکاین‌هایی از قبیل فاکتور نکروز دهنده تومور و اینترلوکین-1 را در ماکروفاژ‌ها و بیگانه خوار‌های تک هسته‌ای القا می‌کند که این فاکتور‌ها در درمان سرطان و سایتوکاین تراپی کاربرد دارند. همچنین استخراج و خالص‌سازی LPS برای تحقیق روی ساختمان شیمیایی، نحوه بیوسنتز این مولکول و درجه سمیت آن و بررسی اثرات LPS بر متابولیسم و سیستم ایمنی بدن استفاده می‌شود. از LPS به عنوان اندوتوکسین و ترکیب مهمی‌از دیواره باکتری‌های گرم منفی و میتوژنی برای ترانسفورماسیون لنفوسیتهای B به منظور ارزیابی سیستم ایمنی استفاده می‌شود. طی مطالعاتی که توسط کن ایچی20 در سال 2001 میلادی پس از استخراج LPS از باکتری فلاووباکتریوم منینژیوسپتیکوم به روش (PCP) یا فنل- کلروفرم- اترپترولیوم با نسبت 2:5:8 (V/V/V)، میتوژنیسیتی آن را با LPS استخراج شده از باکتری سالمونلا انتریکا بر روی سلول‌های طحال موش و با بکارگیری روش [3H] Thymidine مقایسه کرد. نتایج تحقیق او نشان داد که اولاً میزان میتوژنیسیتی LPS استخراج شده از فلاووباکتریوم 10 برابر کمتر از LPS سالمونلا بود و ثانیاً میتوژنیسیتی وابسته به دوز LPS بود (92 و 54).
2-1-3-4. اثر لیپو پلی ساکارید بر پرولیفراسیون فیبروبلاست‌ها
بر اساس تحقیقاتی که ون لیا21 و همکاران در سال 2009 میلادی انجام گرفت، اثر LPS بر میزان پرولیفراسیون و تولید فاکتور رشد TGF-β1 و اینترفرون گاما در فیبروبلاست‌های پوست انسان مورد بررسی قرار گرفت. طبق یافته‌های آنها غلظت‌های پایین LPS سبب افزایش پرولیفراسیون و تولید فاکتور رشد می‌شد. این اثر وابسته به دوز بود، بطوریکه غلظت‌های بالاتر LPS اثر معکوسی را نشان می‌دادند (57). ژنگیو هی22 و همکاران با بررسی اثر LPS بر میزان پرولیفراسیون فیبروبلاست‌های ریه به این نتیجه رسیدند که LPS از طریق سیگنال‌دهی TLR4 و فعال کردن مسیر PI3K-Akt باعث تحریک پرولیفراسیون فیبروبلاست‌های ریه می‌شود. همچنین آنها اعلام کردند که LPS با اثر مهاری خود بر بیان PTEN23 سبب جلوگیری از آپوپتوز می‌شود. LPS بعد از 72 ساعت اثر بر سلول‌ها، سبب افزایش تکثیر آنها شد (38). مطالعات مشابهی در این زمینه صورت گرفته است. به طور مثال یانگ24 و همکاران گزارش کردند که LPS به طور قابل توجهی قادر به تحریک تکثیر فیبروبلاست‌های پوست بعد از طی شش روز انکوباسیون می‌باشد (18). بر خلاف این یافته‌ها، ژنگ25 و همکاران اعلام کردند که LPS اثر مهاری وابسته به دوز بر تکثیر فیبروبلاست بعد از 24 ساعت دارد (108).
2-1-3-5. اثر سینرژیسمی‌ پروتئین نوترکیب CagA و لیپو پلی ساکارید در بروز پاسخ ایمنی مناسب علیه هلیکوباکتر پیلوری
شیوع بالای عفونت هلیکو باکتر پیلوری26 در جهان و نقش آن در بدخیمی‌های معده و پیدایش مقاومت آنتی‌بیوتیکی باعث شده که روش‌های درمانی مختلفی علیه این عفونت پیشنهاد شود. امروزه ایمن‌سازی به عنوان یک یافته هم در پیشگیری و هم در درمان عفونت‌های هلیکوباکتر پیلوری مورد تأیید قرار گرفته است. هر چند تا کنون پیشرفت مطلوبی در این زمینه حاصل نشده که یکی از دلایل آن عدم شناخت کافی از فاکتور‌های ویرولانس و ایمنی مطلوب علیه این باکتری می‌باشد. لذا توسعه فرمولاسیون آنتی‌ژن فعال که قابلیت القای پاسخ مطلوب ایمنی را در محل مناسب داشته باشد، ضروری است. به همین دلیل طراحی قطعه آنتی ژن و ایمونوژن مطلوب از اهمیت به سزایی برخوردار است. انتخاب نهایی آنتی‌ژن برای استفاده در واکسن به میزان حفاظت این آنتی‌ژن‌ها از بدن حین عفونت با هلیکو باکتر پیلوری بستگی دارد. همچنین نقش آنها به عنوان فاکتور‌های بیماریزا و حفظ خواص ایمونولوژیک آنها وقتی به عنوان پروتئین‌های نوترکیب به کار می‌روند باید مد نظر باشد. تاکنون آنتی‌ژن‌های مختلفی از این باکتری جهت طراحی واکسنی مناسب مورد بررسی قرار گرفته‌اند. VacA (توکسین واکوئله کننده) به همراه cagA27 (سیتوتوکسین مربوط به ژن A) و NAP (پروتئین فعال کننده نوتروفیل) در مدل حیوان آزمایشگاهی و داوطلبین آلوده تست شده و توانسته است پاسخ ایمنی سلولار را تحریک نماید. اما به علت مشکلاتی که در تغییرات آنتی‌ژنی VacA و سلامتی این واکسن وجود دارد، نیاز به فرمولاسیون‌ها و ترکیبات آنتی‌ژنی جدید می‌باشد. هنگامی که LPS به همراه CagA استفاده گردید، در تحریک پاسخ ایمنی و تولید اینترفرون گاما افزایش قابل ملاحظه‌ای مشاهده گردید. بنابراین به خاطر تحریک مناسب پاسخ ایمنی هومورال و سلولی توسط پروتئین نوترکیب و مناسب بودن LPS سروتیپ O2 هلیکو باکتر پیلوری به عنوان کاندیدای ایمونیزاسیون، این دو آنتی‌ژن را می‌توان در فرمولاسیون ترکیبات ایمونیزاسیون چند جزئی علیه هلیکوباکترپیلوری پیشنهاد نمود (71و26و2).
2-1-3-6. نقش حفاظتی لیپو پلی‌ساکارید در بقای پیوند سلول‌های بنیادی
مطالعات آزمایشگاهی و بالینی نشان می‌دهند که پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمال می‌تواند راهبردی امیدوار کننده برای بازسازی و ترمیم بافت آسیب دیده باشد. درمان بر پایه‌ی سلول‌های بنیادی می‌تواند در کاهش اندازه انفارکت و بهبود عملکرد انقباضی قلبی مؤثر باشد. با این حال، راندمان پیوند سلول‌های بنیادی پس از انفارکتوس میوکارد به دلیل بقای ضعیف آنها تضعیف می‌شود. بنابراین پیدا کردن مکانیسمی‌ که باعث بقای سلول‌های بنیادی پیوندی شود بسیار حائز اهمیت است (75 و 7). رسپتور‌های شبه تول (TLRs) گروهی از پروتئین‌های بین غشایی هستند که در پاسخ‌های ایمنی نقش مهمی‌دارند. TLRs در سطح سلول‌های عرضه کننده آنتی‌ژن مثل ماکروفاژ‌ها یا دندریتیک سل‌ها بیان می‌شوند که لیگاندشان باعث فعال شدن این سلول‌ها و پیشرفت ایمنی ذاتی و اکتسابی می‌شود. اولین TLR پستانداران یعنی TLR4 در سال 1997 میلادی شناسایی شد که در تشخیص اصلی‌ترین ترکیب دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی نقش دارد. خانواده‌ی TLR باعث القای آپوپتوز سلول‌های اندوتلیال، میکروگلیال و میوکاردیال می‌شوند. مطالعات اخیر نشان می‌دهند که LPS، آنتاگونیست TLR4، طی مسیر TLR4،PI3K/Akt و NFkB در حفاظت میوسیت‌ها و دندریتیک سل‌های انسانی از آپوپتوز موثر است (39 و 8).
با توجه به اینکه LPS و TLR4 در ارتباط با پاسخ ایمنی هستند، می‌توان گفت التهاب بقای سلول‌های بنیادی پیوندی پس از انفارکتوس میوکاردیال حاد افزایش می‌دهد. روی هم رفته این نتایج نشانگر نقش LPS در حفاظت از سلول‌های بنیادی در مقابل آپوپتوز القا شده با استرس اکسیداتیو و افزایش تکثیر سلول‌های بنیادی می‌باشد.