در سال ۲۰۱۱، حسین رستگار، حمیدرضا احمدی آشتیانی و همکاران با بررسی اثر LPS سالمونلا انتریتیدیس بر سلول‌های سرطانی کبدی، به این نتیجه رسیدند که افزودن LPS به محیطی که COX-2 دارد نه تنها LPS باعث بیان COX-2 نمی‌شود بلکه به مهارکننده‌ی COX-2 کمک می‌کند تا فعالیت COX-2 را کاهش دهد. از مهارکننده‌های COX-2 می‌توان در درمان سرطان استفاده کرد و با توجه به اینکه LPS در این مجموعه کمک‌رسانی می‌کند در آینده می‌توان در طراحی دارو‌های ضد سرطانی از آن استفاده کرد.
۲-۱-۱٫ تاریخچه‌ لیپو پلی ساکارید
تب یکی از ابتدایی‌ترین یافته‌های علم پزشکی گزارش شده است. در سال‌های گذشته فرض محققین بر این بوده که تحریک کننده‌های تب وجود فیزیکی داشته و پیروژن نامیده می‌شدند که بر آمده از ریشه یونانی pyr به معنی آتش بود. با پیشرفت علوم گفته شد که تب تظاهری از بیماری یا دفاع میزبان علیه بیماری است. آلبرشت ون‌هالر^[۱] پیشوایی در زمینه‌ی لیپو پلی ساکارید (اندوتوکسین) بود که نشان داد بعد از تزریق داخل وریدی اندوکسین، بافت تجزیه شده توانایی تحریک تب در حیوانات را دارد. در سال ۱۹۸۲ میلادی ریچارد فیفر^[۲] گزارش کرد که ویبریو کلرا دارای توکسینی است که بخشی جدایی‌ناپذیر از بدنه‌ی باکتری است.
اندوتوکسین برای اولین بار در سال ۱۹۳۲ میلادی توسط آندره بوئیوین^[۳] و لیدیا مسروبنو^[۴] و بر اساس روش تری کلرو استیک اسید (TCA) خالص‌سازی شد. والتر مورگان^[۵] و والتر گوبل^[۶] با بهره گرفتن از حلال‌های ارگانیک و آب موفق به تخلیص اندوتوکسین شدند. یافته‌های هر دو گروه نشان می‌داد که اندوتوکسین ترکیبی از لیپید و پلی ساکارید و همچنین میزان کمی‌از پروتئین‌های مرتبط بود. با اینکه این ترکیب خام دستاوردی عظیم در درک ما از LPS بود، تصور روش‌های جایگزین دیگر برای تخلیص منجر به خالص‌سازی محصول با درجه‌ی بالا و درک بهتر مولکول می‌شد. اتو وستفال^[۷] و اتو لودریتز^[۸] دانشمندانی بودند که موفق به تخلیص با درجه‌ی بالاتر و اندوتوکسینی با فعالیت بیولوژیکی از باکتری‌های گرم منفی مختلف با روش استخراج آب- فنول داغ^[۹] شدند. محصول آنها فاقد پروتئین و فقط حاوی کربوهیدرات، اسید‌های چرب و فسفر بود. آنها اولین کسانی بودند که کلمه‌ی لیپو پلی ساکارید را برای توضیح اندوتوکسین به کار بردند، اگرچه این کلمه در زمان جامعه‌ی دانشمندی آنها مورد قبول قرار نگرفته بود. همچنین مطالعات دیگری در رابطه با اثبات حضور LPS در باکتری‌های گرم منفی بیماریزا و غیر بیماریزا توسط وستفال و لودریتز صورت گرفت. در حال حاضر می‌دانیم که LPS در لایه‌ی بیرونی غشای خارجی باکتری‌های گرم منفی قرار گرفته است و موتانت‌هایی که دارای نقص در مراحل اولیه‌ی بیوسنتز LPS هستند زنده نمی‌مانند.

لیپو پلی ساکارید باکتریایی از اجزای اصلی لایه‌ی بیرونی غشای خارجی باکتری‌های گرم منفی است که در علم پزشکی اغلب به دلیل دارا بودن ویژگی‌های تنظیمی ‌ایمنی مورد استقبال قرار می‌گیرد. بطوریکه در مقادیر کم می‌توانند مفید واقع شوند ولی در مقادیر زیاد ممکن است باعث شوک اندوتوکسیک شوند. لیپو پلی ساکارید (LPS)^[10] از اجزای اصلی آمفی فیلیک در غشای بیرونی باکتری‌های گرم منفی است اما در طول تقسیم سلولی و انواع پروسه‌های بیوشیمیایی و همچنین با در دست گرفتن سیستم ایمنی میزبان می‌تواند در محیط رهاسازی شود. در واقع LPS به دلیل توانایی تحریک انواع اثرات بیولوژیکی در پستانداران و همچنین در تولید سایتوکاین‌های پیش التهابی همچون فاکتور نکروز دهنده تومور-α (TNF-α) و اینترلوکین‌ها، به نام اندوتوکسین خوانده می‌شود. تولید این میانجی‌ها در غلظت‌های پایین اندوتوکسین ممکن است منجر به اثرات بیولوژیکی مفید شوند ولی در غلظت‌های بالاتر، رهاسازی سایتوکاین‌ها می‌تواند منجر به سمیت خود بدن و در نتیجه ایجاد سندروم شوک شود. LPS شامل یک بخش قندی با شاخه‌هایی با اندازه‌های مختلف از پلی ساکارید (آنتی‌ژن O) تا الیگوساکارید که این وابسته به گونه‌های باکتریایی و یا موتانت‌های باکتریایی (فرم صاف LPS تا فرم زبر LPS) است و به صورت کوالان به قسمت هیدروفوبیک LPS یعنی لیپید A متصل می‌شود که آن هم در اتصال مولکول LPS به غشا نقش دارد (۱۸).
شکل ۲-۱٫ ترکیب غشای باکتری‌های گرم منفی غشای سیتوپلاسمی‌یا غشای داخلی، سلول باکتری را احاطه می‌کند.
پری پلاسم که دارای پپتیدوگلیکان می‌باشد توسط غشای خارجی احاطه می‌شود. لیپو پلی ساکارید در لایه‌ی بیرونی غشای خارجی قرار دارد و حاوی ۳ جزء متمایز لیپید A، مرکز الیگوساکاریدی و آنتی ژن O است. مرکز الیگوساکاریدی شامل یک تک قند به نام ۲- کتو-۲- دئوکسی اوکتونات (KDO) است (۱۸).
۲-۱-۲٫ ساختار لیپو پلی ساکارید
دسترسی به LPS خالص امکان مطالعه‌ی اجزای آن را به صورت جداگانه فراهم آورده است. خانواده‌ی انتروباکتریاسه (باکتری‌های بیماریزا و غیر بیماریزای گوارشی) از جمله سالمونلا و اشریشیا از نخستین باکتری‌هایی بودند که LPS آنها به صورت شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی کلونی همه‌ی تیپ‌های وحشی استرین‌های این باکتری‌ها شبیه هم‌اند که کامل و صاف هستند (به جز برخی از موتانت‌ها که کلونی‌های زبر با لبه‌های نامنظم دارند). پیشنهاد لودریتز بعد از مطالعه‌ی صد‌ها LPS انتریک این بود که تمام اندوتوکسین‌ها ترکیبی از ۳ اجزای عمومی‌هستند: انشعاب اختصاصی O، مرکز الیگوساکارید و لیپید A.
شکل ۲-۲٫ ساختار LPS از نوع صاف نشان دهنده‌ی انشعاب اختصاصی O، مرکز داخلی و خارجی، لیپید A می‌باشد (۱۸).
(KDO 2- کتو-۲- دئوکسی اوکتونات: ؛Hep:هپتوز ؛Hexهگزوز: )
همان طور که ذکر شد LPS از ۳ ناحیه که به صورت کوالانت به هم متصلند تشکیل شده است. ناحیه لیپید A یا اندوتوکسین A در غشای خارجی مانند لنگری هیدروفوبیک عمل می‌کند و دارای فعالیت توکسینی است. ناحیه هسته، الیگوساکاریدی فسفریله شده است و در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها در غشا خارجی به عنوان سد عمل می‌کند. ناحیه پلیمری آنتی‌ژن O الیگوساکاریدی ایمونوژنیک است که از واحد‌های قندی تکرار شونده تشکیل شده است. این واحد‌ها در گونه‌های مختلف و نیز از سویه‌ای به سویه‌ی دیگر متفاوتند. ناحیه‌ی لیپید A در تمام باکتری‌های گرم منفی یکسان است یا تفاوت اندکی دارد. ناحیه درونی هسته در محدوده وسیعی از گونه‌های باکتریایی یکسان است و در مواردی درجات محدودی از تمایز را نشان می‌دهد. اما ساختمان آنتی‌ژن O به طور قابل توجهی در باکتری‌های گرم منفی متفاوت است که پایه مهمی‌ برای تشخیص و تعیین گونه و سویه‌های باکتری‌های گرم منفی است. کلنی باکتری‌های گرم منفی بر حسب شکل ظاهری خود به دو فرم زبر ®^[11] و نرم (S)^[12] تقسیم می‌شوند. در فرم S مولکول LPS به طور کامل بروز می‌کند در صورتی که در فرم R مولکول LPS فاقد آنتی‌ژن O به طور کامل است (۶).
شکل ۲-۳٫ ساختار LPS از نوع زبر. پلی ساکارید اختصاصی O شامل تعداد مختلفی از واحد‌های تکراری پنتا ساکارید است. Hep: L- گلیسرو- D- مانو- هپتوز، Gal: گالاکتوز، Glc: گلوکز، GlcN: گلوکزآمین، GlcNAc: N- استیل گلوکزآمین، Kdo: 3- دئوکسی- D- مانو- اوکت-۲- اولوسونیک اسید،L-Ara4N: 4- آمینو-۴-دئوکسی-L - آرابینوز (۶).
۲-۱-۲-۱٫ آنتی‌ژن O (شاخه‌ی اختصاصی O):
مطالعات نشان می‌دهند که آنتی‌ژن- O یک پلی ساکارید پیچیده است که حاوی واحد‌های تکراری ۵ تا ۸ مونوساکارید (گالاکتوز، رامنوز، مانوز و آبکوز در سالمونلا تیفی موریوم) می‌باشد. گونه‌های مختلف سالمونلا دارای انواع مختلفی از آنتی‌ژن‌های O هستند و آنتی سرمی ‌که ضد هر گونه از آن ایجاد می‌شود هیچ گونه واکنش متقاطعی با گونه‌ی دیگر ندارد. این یافته‌ها در طبقه‌بندی باکتری‌ها به سروتیپ‌ها که توسط کافمن، لودریتز و وستفال در سال ۱۹۶۰ میلادی پایه‌گذاری شد مؤثر بود. آنتی‌ژن O دارای فعالیت‌های بیولوژیکی متعددی همچون عرضه رسپتور برای باکتریوفاژ‌ها، تنظیم فعالیت مسیر آلترناتیو کمپلمان و مهار اتصال کمپلکس اتصال شونده به غشا به غشای خارجی باکتری است (۷۷ و ۶۴).
۲-۱-۲-۲٫ الیگوساکارید مرکزی
در سال‌های بعد مشخص شد که همه‌ی باکتری‌های گرم منفی دارای آنتی‌ژن O نیستند. این دسته از باکتری‌ها را با نام زبر ® می‌خواندند چون کلونی‌هایی ناقص و ضخیم در روی آگار جامد تشکیل می‌دادند و در سالین اتوآگلوتیناسیون نشان می‌دادند. مطالعات در محور الیگوساکارید مرکزی با شناسایی موتانت‌های سالمونلا مینسوتا^[۱۳] و سالمونلا تیفی موریوم^[۱۴] فراهم شد. موتانت‌های زبری که تمام قسمت مرکزی را سنتز کنند ولی فاقد آنتی‌ژن O باشند را با نام Ra می‌شناسند و آنهایی که فاقد قند مرکزی باشند با نام Rb و موتانت‌هایی که دارای کوتاهترین قسمت مرکزی باشند را با نام Re می‌خوانند. اگر چه ناحیه‌ی مرکزی در میان گونه‌های باکتریایی فرق می‌کند ولی همه‌ی این نواحی‌ها دارای قند غیر معمول ۲- کتو-۳ - دئوکسی اوکتونات (KDO) هستند. از دیگر رزیدو‌های آن می‌توان به هپتوز، گلوکز، گالاکتوز و N- استیل گلوکز آمین اشاره کرد. حداقل میزان لازم برای بقای سلول، یک تک مولکول KDO می‌باشد که در LPS سالمونلا و اشریشیا کلی نوع Re حضور دارد. با توجه به شدیدترین موتانت یعنی Re می‌توان استنباط کرد که KDO باید مستقیماً به لیپید A متصل شده باشد. در مورد فعالیت بیولوژیکی ناحیه‌ی مرکزی بیرونی LPS یافته‌های زیادی وجود ندارد اما اعتقاد بر این است که هر دو مرکز بیرونی و درونی حامل اپی توپ‌هایی برای آنتی‌بادی هستند.
۲-۱-۲-۳٫ لیپید A
وستفال و لودریتز با کشف لیپید A اعتبار زیادی به دست آوردند. آنها در سال ۱۹۵۴ میلادی ساختار لیپیدی محلول در پیریدین و کلروفرم را از LPS و توسط تیمار آن با HCl به مدت ۳۰ دقیقه و در دمای بالا خالص‌سازی کردند. تعیین ساختار لیپید استخراج شده نسبت به ناحیه‌ی مرکزی و آنتی‌ژن O مشکل بود، تا زمانی که تاکایاما ساختار کامل و صحیح لیپید A را در سال ۱۹۸۳ بیان کرد. در حال حاضر می‌دانیم که لیپید A دارای یک ستون دی گلوکز آمینی است که حاوی اتصالات β(۱-۶) می‌باشد. دو گروه فسفات در جایگاه ۱ و ۴ به این ستون وصل می‌شوند. این فسفات‌ها اغلب با گروه‌های قطبی مثل ۴- آمیتو- ۴- دئوکسی-L- آرابینوز و یا اتانول آمین تغییر می‌یابند که هر دو با تیمار اسید ملایم حذف می‌شوند تا تخلیص و مطالعه LPS صورت گیرد. برای اولین بار ترکیب اسید چرب لیپید A در اشریشیا کلی توضیح داده شد که ۶ انشعاب اسید چرب به ستون لیپید A وصل می‌شوند، ۲ تا از طریق اتصالات آمیدی و ۴ تا از طریق اتصالات استری می‌باشد. اسید‌های چربی که اتصال آمیدی دارند منحصراً ۳- هیدروکسی مریستات هستند اما اسید‌های چربی که اتصال استری دارند دارای امتداد‌های متنوعی مثل مریستات، لائورات و یا پالمیرات هستند. بعد‌ها کشف شد که ۲ تا از ۴ اسید چربی که اتصال استری دارند مستقیماً به ستون لیپید A وصل نمی‌شوند ولی در واقع به گروه‌های ۳- هیدروکسیل در اسید‌های چرب با اتصالات تک استری و تک آمیدی اتصال می‌یابند (۹۹و ۱۰۱و ۷۸ و ۵۲).
شکل ۲-۴٫ ساختار لیپید A در سالمونلا تیفی موریوم و اشریشیا کلی. ستون لیپید A دارای یک بخش کربوهیدرات دی گلوکز آمین در پیوند بتا ۱-۶ 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 (۶۴).
۲-۱-۳٫ کاربرد لیپو پلی ساکارید در مطالعات ایمونولوژیکی
۲-۱-۳-۱٫ 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-۱ و دکتین-۲) می‌شوند که نوعی PPR هستند و در شناسایی کاندیدا آلبیکنز^[۱۷] نقش کلیدی دارند. دکتین-۱^[۱۸]، 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-۱ نه تنها به تشکیل سیناپس‌های رسپتوری برای فاگوسیتوز کاندیدا منتهی می‌شود بلکه باعث آغاز سیگنال‌دهی سلولی برای تولید سایتوکاین‌ها می‌شود. نقص در دکتین-۱ انسانی با پیشرفت عفونت مزمن کاندیدایی مرتبط است (۹۳ و ۲۹).
عملکرد LPS تا حدودی تعجب‌آور بود چون در ماکروفاژ‌ها و دندریتیک سل‌های بالغ، میزان بیان دکتین-۱ را کاهش می‌داد ولی در مونوسیت‌ها باعث افزایش بیان دکتین-۱ می‌شد. کاهش بیان با افزایش تولید سایتوکاین‌های التهابی مرتبط بود. LPS در مراحل اولیه‌ی عفونت با تحریک بیان دکتین-۱ 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-۱ 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-۱ 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 (۷۹).
۲-۱-۳-۲٫ 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:
TLR₄PKC_αβDUOX₁ROSTACETGF-αEGFR
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 آئروژینوزا^[۱۹] ایجاد می‌شود منجر به تسریع ترمیم زخم می‌شود (۵۳ و ۸۳).
۲-۱-۳-۳٫ 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-۱ 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 ایچی^[۲۰] در سال ۲۰۰۱ میلادی پس از استخراج LPS از باکتری فلاووباکتریوم منینژیوسپتیکوم به روش (PCP) یا فنل- کلروفرم- اترپترولیوم با نسبت ۲:۵:۸ (V/V/V)، میتوژنیسیتی آن را با LPS استخراج شده از باکتری سالمونلا انتریکا بر روی سلول‌های طحال موش و با بکارگیری روش [۳H] Thymidine مقایسه کرد. نتایج تحقیق او نشان داد که اولاً میزان میتوژنیسیتی LPS استخراج شده از فلاووباکتریوم ۱۰ برابر کمتر از LPS سالمونلا بود و ثانیاً میتوژنیسیتی وابسته به دوز LPS بود (۹۲ و ۵۴).
۲-۱-۳-۴٫ اثر لیپو پلی ساکارید بر پرولیفراسیون فیبروبلاست‌ها
بر اساس تحقیقاتی که ون لیا^[۲۱] و همکاران در سال ۲۰۰۹ میلادی انجام گرفت، اثر LPS بر میزان پرولیفراسیون و تولید فاکتور رشد TGF-β_۱ 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 (۵۷). ژنگیو هی^[۲۲] 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 PTEN^[23] سبب جلوگیری از آپوپتوز می‌شود. LPS بعد از ۷۲ ساعت اثر بر سلول‌ها، سبب افزایش تکثیر آنها شد (۳۸). مطالعات مشابهی در این زمینه صورت گرفته است. به طور مثال یانگ^[۲۴] و همکاران گزارش کردند که LPS به طور قابل توجهی قادر به تحریک تکثیر فیبروبلاست‌های پوست بعد از طی شش روز انکوباسیون می‌باشد (۱۸). بر خلاف این یافته‌ها، ژنگ^[۲۵] و همکاران اعلام کردند که LPS اثر مهاری وابسته به دوز بر تکثیر فیبروبلاست بعد از ۲۴ ساعت دارد (۱۰۸).
۲-۱-۳-۵٫ اثر سینرژیسمی‌ پروتئین نوترکیب CagA و لیپو پلی ساکارید در بروز پاسخ ایمنی مناسب علیه هلیکوباکتر پیلوری
شیوع بالای عفونت هلیکو باکتر پیلوری^[۲۶] 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 cagA^[27] (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 (۷۱و۲۶و۲).
۲-۱-۳-۶٫ 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 (۷۵ و ۷). 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 ۱۹۹۷ 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 (۳۹ و ۸).
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. این یافته‌ها برای بقای سلول‌های بنیادی پیوندی پس از انفارکتوس بسیار ارزشمند است (۱۰۰).
۲-۱-۳-۷٫ فعالیت ضد سرطانی لیپو پلی ساکارید
در مطالعات گذشته لیپو پلی ساکارید باکتریایی و لیپید A جزء فعال آن دارای فعالیت ضد توموری بر علیه تومور‌های تجربی بودند و باور بر این بود که در تومور‌های انسانی هم باعث پسرفت تومور‌ها شود ولی با توجه به خاصیت سمی‌آن و ایجاد سپسیس، مانع از بکارگیری آن به عنوان ضد تومور می‌شد. تجویز سیستمیک واکسن کشته شده باکتری گرم منفی بوردتلا پرتوسیس باعث مهار رشد تومور در موش‌های سرطانی، بدون هیچگونه علائمی‌ از سمیت می‌شود. واکسن کشته شده حاصل از LPS بوردتلا پرتوسیس نسبت به LPS‌های جدا شده از انتروباکتریاسه‌ها مثل اشیرشیا کلی سمیت توکسیک کمتری نشان می‌دهد ولی از لحاظ خاصیت ضد توموری یکسان هستند (۷۲).
لیپو پلی ساکارید باعث پسرفت رشد تومور در مدل‌های حیوانی سرطانی می‌شود که احتمالاً در ایمونوتراپی سرطان می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. با این حال استفاده از آن در درمان سرطان انسانی به خاطر ایجاد سپسیس، تنها به یک آزمایش محدود شده است. پپتید‌های مختلفی برای خنثی کردن سمیت LPS و اتصال به آن طراحی شده‌اند. یکی از آن پپتید‌ها، پلی میکسین B است که از اثرات سمی ‌LPS جلوگیری می‌کند. بنابراین بکارگیری کمپلکس LPS با پلی میکسین B و اثر آن بر متاستاز ریه در موش‌های مبتلا به ملانوما مورد بررسی قرار گرفت که نتایج قابل قبولی بدست آمد و ۵۰-۷۰% از کانون‌های متاستازی کاهش یافتند (۵۱).
لیپو پلی ساکاریدهای جدا شده از باکتری‌های گرم منفی باعث ایجاد سپسیس می‌شوند. واکنش بین میزبان و میکروب به صورت همزیستی بوده و برای تنظیم هموستاز میزبان پر اهمیت است. گزارش‌های متعددی گویای این مطلب هستند که LPS با کنترل ایمنی ذاتی به خصوص با اثر بر ماکروفاژ‌ها به درمان بیماری‌های مختلفی از جمله سرطان و آلرژی کمک می‌کند. اخیراً ماکروفاژ‌ها را در دو گروه طبقه‌بندی می‌کنند: ماکروفاژ‌ها کشنده (ماکروفاژ‌های M₁) و ماکروفاژ‌های التیام دهنده (ماکروفاژ‌های M₂). ماکروفاژ‌های M₁ با ترشح سایتوکاین‌های التهابی و نیتریک اکسید باعث افزایش ایمنی سلولی می‌شوند. این پاسخ‌ها در حضور فعال کننده‌های ماکروفاژی مثل لیپو پلی ساکارید اتفاق می‌افتند. در مقابل، ماکروفاژ‌های M₂ باعث مهار پاسخ‌های التهابی، پاکسازی باقی مانده‌های سلولی و تسهیل آنژیوژنز می‌شوند. گزارش‌ها حاکی از این است که تعداد قابل توجهی از ماکروفاژ‌های M₂ در تومور‌های بدخیم حضور داشته‌اند که در رشد تومور و متاستاز آن نقش داشته‌اند که این سلول‌ها با اثر فاکتور هسته‌ای NFkB به ماکروفاژ‌های M₁ ضد تومور تبدیل می‌شوند. ماکروفاژ‌های M₁ در نتیجه تحریک ماکروفاژ‌های نابالغ با LPS به وجود می‌آیند که در به دام انداختن سلول‌های سرطانی نقش کلیدی را بازی می‌کنند. در حالی که ماکروفاژ‌های M₂ با گرفتن سیگنال از سلول‌های سرطانی تمایز پیدا کرده‌اند و در رشد تومور و متاستاز دخیل هستند. بنابراین فعالیت مناسب از طرف LPS می‌تواند در درمان سرطان موثر باشد. استنشاق ریوی LPS بدون هیچ گونه اثر سیستمیک نامطلوب باعث فعال شدن ماکروفاژ‌های آلوئولار می‌شود که اثر ضد توموری آن به علت افزایش تعداد ماکروفاژ‌های M₁ می‌باشد. به علاوه اینکه ترکیب LPS با عامل کموتراپی سیکلوفسفامید (CPA) که محرک ایمنی بدن هم است می‌تواند برای ایمونوتراپی مفید باشد.
عملکرد ضد توموری ماکروفاژ‌ها با تولید سایتوکاین‌های مهار کننده ایمنی مثل فاکتور رشد انتقالی- بتا (TGF-β) تنظیم می‌شود. بنابراین درک ایمونولوژیکی موش‌های حامل تومور در درمان ضد سرطانی آنها با بهره گرفتن از LPS حائز اهمیت بوده است. استنشاق ریوی LPS در این موش‌ها باعث افزایش میزان TNF-α و IL-12 می‌شود که در تخریب تومور نقش دارند. تولید TNF-α به طور پیوسته و به مدت ۱۲ ساعت افزایش می‌یابد ولی تولید IL-12 گذرا بوده و تا ۶ ساعت بعد از استنشاق LPS ادامه دارد. این تغییرات ایمونولوژیکی به دلیل افزایش تعداد ماکروفاژ‌های M₁ بعد از اثر LPS است که با سایتوکاین‌های Th₁ اتفاق می‌افتد. ماکروفاژ‌های آلوئولار با شناسایی LPS استنشاق شده به ریه، به ماکروفاژ‌های M₁ تمایز می‌یابند که منجر به تولید TNF-αو IL-12 می‌شوند. سلول‌های T نابالغ هم توسط IL-12 تولید شده از ماکروفاژ‌های M₁ و TNF-α به سلول‌های Th₁ بلوغ پیدا می‌کنند که خود این سلول‌های T دوباره در افزایش تولید این سایتوکاین‌ها موثرند.
شایان ذکر است که استنشاق LPS به ریه‌ها اثر ضد توموری در سرطان ریه نشان می‌دهد و این اثر با درمانی که توسط سیکلوفسفامید صورت می‌گیرد قابل مقایسه است. بنابراین در صورتی که ترکیب LPS و سیکلوفسفامید تواماً مورد استفاده قرار بگیرد، اثر ضد توموری LPS قویتر می‌شود. اگرچه عوامل کموتراپی دیگر معمولاً به دلیل سمی‌بودن برای مغز استخوان باعث مهار عملکرد‌های ایمونولوژیکی می‌شوند ولی CPA به علت تحریک بیان سایتوکاین‌ها در افزایش اثر ضد توموری مؤثر است. CPA با افزایش اثر LPS که عامل محرک ایمنی می‌باشد برای ایمونوتراپی سرطان مفید است (۴۱ و ۴۰).
۲-۲٫ سالمونلا
سالمونلا از دسته باکتری‌های گرم منفی میله‌ای شکل است که در حال حاضر ۲۵۰۰ سرووار از آن که در شش گروه قرار می‌گیرند شناسایی شده‌اند ولی تنها ۵۰ سروتیپ از آن مورد جداسازی قرار گرفته که به عنوان پاتوژن‌های انسانی و حیوانی تلقی شده‌اند. همه‌ی آنها به زیر گونه‌ی سالمونلا انتریکا تعلق دارند. زیر گونه‌ها بر اساس آنتی‌ژن‌های فلاژلی (H)، سوماتیکی (O) و کپسولی تقسیم‌بندی می‌شوند. گونه‌های سالمونلا انتریکا معمولاً از پاتوژن‌های دهانی هستند که باعث سالمونلوزیس به فرم انتروکولیت/ اسهال، تب انتریک (تیفوئید)، سپتی سمی، سقط جنین می‌شوند. شدت بیماری به میزان حساسیت میزبان و سرووار عفونی مربوطه بستگی دارد (۱۵ و ۱).
شکل ۲-۵٫ سالمونلا انتریتیدیس
۲-۲-۱٫ پاسخ ایمنی میزبان به عفونت سالمونلایی
در کنترل عفونت اولیه و حفاظت علیه عفونت ثانویه، هر دو پاسخ ایمنی ذاتی و ایمنی اکتسابی نقش ایفا می‌کنند:
۲-۲-۱-۱٫ پاسخ ایمنی ذاتی علیه سالمونلا