Förstå lipopolysackarider
Den mystiska substansen, ursprungligen ansett som en feberframkallande förening, var associerad med gramnegativa bakterier. Undersökningar visade att det var en viktig komponent i bakteriecellväggen, så småningom beskrivs som endotoxin , att tydligt skilja det från andra bakteriella toxiner, utsöndras av bakterier till sin miljö.
Man trodde från början att ett endotoxin endast kunde frigöras från cellväggen när gramnegativa bakterier dör. Aktuella insikter avslöjar, dock, att endotoxiner också avges av levande gram-bakterier under normala fysiologiska processer som cellreplikation. Den faktiska sammansättningen av polysackariderna varierar mellan bakteriearter, och ämnet beskrivs nu allmänt som lipopolysackarid (LPS).
Ursprunget till LPS förklarar många av de kliniska symtomen i tarmarna och levern hos alla djur och människor, men också i specifika organ.
LPS-utmaningen
Djur exponeras för LPS via olika vägar.
Foder och vatten kommer alltid att innehålla vissa mängder LPS, som kan nå kritiska nivåer när den mikrobiologiska kvaliteten på fodret är mycket dålig. Bearbetning kan minska bakteriebelastningen men misslyckas med att inaktivera den värmestabila LPS.
LPS följer också fina dammpartiklar i luften i djurhus och kan resultera i betydande andningsexponering.
Den huvudsakliga naturliga källan till LPS, dock, är den komplexa gemenskapen av Gramnegativa bakterier i tarmarna.
En intakt tarmbarriär kan skydda mot LPS
Flera naturliga försvarsmekanismer, som en del av den medfödda immuniteten, finns på plats för att skydda kroppen. Till exempel, tarmceller uttrycker enzymet alkaliskt fosfatas som kan inaktivera LPS.
Dessutom, i en intakt tarmbarriär, epitelbeklädnadscellerna är tvärbundna av ett nätverk av tight junction-proteiner, gör cellskiktet ogenomträngligt för större molekyler som LPS.
Stressfaktorer försämrar tarmens försvar
Tarmens försvarsmekanismer, dock, kan försämras av olika inre och yttre faktorer. Dessa inkluderar akut viral, bakteriell, eller protozoinfektioner såväl som exponering via kosten för toxiner som mykotoxiner.
Dessutom, stresstillstånd, som värmestress eller till och med mat- eller vattenbrist kan leda till att tarmbarriären inte fungerar. I dessa fall, intestinal LPS kommer att nå den systemiska cirkulationen och initiera en kaskad av negativ effekt.
Kaskaden av negativ effekt hos djur inducerad av LPS
LPS känns igen av olika klasser av immunceller som en faromolekyl. LPS-igenkänning av neutrofiler, makrofager eller dendritiska celler i tarmarna, levern och andra vävnader involverar TLR4-receptorer. Aktivering av dessa receptorer initierar ett komplext cellulärt svar, vilket resulterar i produktion av pro-inflammatoriska mediatorer som cytokiner, prostaglandiner, kväveoxid, och andra syreradikaler (ROS).
Cytokinet IL-6 dysregulerar kroppstemperaturkontroll, mätbar som feberrespons. Beroende på mängden LPS, höjningen av kroppstemperaturen är gradvis synlig som en mild feber eller som extremt hög kroppstemperatur, resulterar i ett dödligt chocksyndrom.
På vävnadsnivå, de inflammatoriska mediatorerna framkallar de typiska symtomen på inflammation:rodnad, ödem, smärta och dysfunktion.
I tarmarna, ett inflammatoriskt svar kännetecknas ofta av diarré, med överdriven förlust av vatten och elektrolyter, minskat näringsutnyttjande, och förlust av barriärfunktion, och bibehåller därmed den dödliga LPS-utmaningen.
Dämpar LPS-utmaningen
Många föreningar har testats tidigare för deras förmåga att mildra de negativa effekterna av LPS. Dessa inkluderar vissa antiinflammatoriska läkemedel och LPS-inaktiverande medel, som rekombinant alkaliskt fosfatas.
Oväntad hjälp
Nyligen, specifika produkter som har testats för sin förmåga att binda mykotoxiner har visat sig även binda LPS. För att bevisa denna effekt, analyser utfördes i in vitro system, där LPS-aktivitetsminskningen mäts med LAL-analysen, jämföra flera produkter.
Dessa lovande in vitro Resultaten visar effektiviteten av specifika produkter och indikerar möjligheten att använda sådana produkter som en praktisk och ekonomiskt lönsam åtgärd för att minska LPS-utmaningen under förhållanden av stress och/eller mykotoxinexponering hos djur.
