Lipopolysaccharide verstehen

Die mysteriöse Substanz, zunächst als fiebererzeugende Verbindung angesehen, wurde mit gramnegativen Bakterien in Verbindung gebracht. Untersuchungen zeigten, dass es ein wesentlicher Bestandteil der bakteriellen Zellwand war, schließlich beschrieben als Endotoxin , um es klar von anderen bakteriellen Toxinen zu unterscheiden, von Bakterien in ihre Umgebung abgesondert.

Ursprünglich glaubte man, dass ein Endotoxin nur dann aus der Zellwand freigesetzt werden kann, wenn gramnegative Bakterien absterben. Aktuelle Erkenntnisse zeigen, jedoch, dass Endotoxine auch von lebenden Grambakterien während normaler physiologischer Prozesse wie der Zellreplikation ausgeschieden werden. Die tatsächliche Zusammensetzung der Polysaccharide variiert je nach Bakterienart, und die Substanz wird nun allgemein beschrieben als Lipopolysaccharid (LPS).

Der Ursprung des LPS erklärt viele der klinischen Symptome im Darm und in der Leber aller Tiere und Menschen. aber auch in bestimmten Organen.

Die LPS-Herausforderung

Tiere werden dem LPS auf verschiedenen Wegen ausgesetzt.

Futter und Wasser wird immer eine gewisse Menge an LPS enthalten, die kritische Werte erreichen können, wenn die mikrobiologische Qualität des Futtermittels sehr schlecht ist. Die Verarbeitung kann die Bakterienbelastung reduzieren, aber das hitzestabile LPS kann nicht inaktiviert werden.

LPS hält sich auch an feine Staubpartikel in der Stallluft und kann zu einer erheblichen Atemwegsbelastung führen.

Die wichtigste natürliche Quelle von LPS, jedoch, ist die komplexe Gemeinschaft von Gram-negative Bakterien im Darm.

Eine intakte Darmbarriere kann vor LPS schützen

Mehrere natürliche Abwehrmechanismen, als Teil der angeborenen Immunität, sind vorhanden, um den Körper zu schützen. Zum Beispiel, Darmzellen exprimieren das Enzym alkalische Phosphatase, das LPS inaktivieren kann.

Außerdem, bei einer intakten Darmbarriere, die epithelialen Auskleidungszellen sind durch ein Netzwerk von Tight-Junction-Proteinen vernetzt, macht die Zellschicht undurchlässig für größere Moleküle wie LPS.

Stressfaktoren beeinträchtigen die Darmabwehr

Die Abwehrmechanismen des Darms, jedoch, kann durch verschiedene interne und externe Faktoren beeinträchtigt werden. Dazu gehören akute virale, bakteriell, oder Protozoeninfektionen sowie die ernährungsbedingte Exposition gegenüber Toxinen wie Mykotoxinen.

Zusätzlich, Stressbedingungen, wie Hitzestress oder sogar Futter- oder Wassermangel können zu einem Funktionsverlust der Darmbarriere führen. In diesen Fällen, intestinales LPS wird den systemischen Kreislauf erreichen und eine Kaskade unerwünschter Wirkungen in Gang setzen.

Die Kaskade unerwünschter Wirkungen bei Tieren durch LPS

LPS wird von verschiedenen Klassen von Immunzellen als Gefahrenmolekül erkannt. LPS-Erkennung durch Neutrophile, Makrophagen oder dendritische Zellen im Darm, die Leber und andere Gewebe beinhalten TLR4-Rezeptoren. Die Aktivierung dieser Rezeptoren löst eine komplexe zelluläre Reaktion aus, was zur Produktion von proinflammatorischen Mediatoren wie Zytokinen führt, Prostaglandine, Stickoxid, und andere Sauerstoffradikale (ROS).

Das Zytokin IL-6 fehlreguliert die Kontrolle der Körpertemperatur, messbar als Fieberreaktion. Je nach LPS-Menge, die Erhöhung der Körpertemperatur macht sich allmählich als leichtes Fieber oder als extrem hohe Körpertemperatur bemerkbar, was zu einem tödlichen Schocksyndrom führt.

Auf Gewebeebene, die Entzündungsmediatoren lösen die typischen Entzündungssymptome aus:Rötung, Ödem, Schmerzen und Funktionsstörungen.

Im Darm, eine Entzündungsreaktion ist oft durch Durchfall gekennzeichnet, mit übermäßigem Wasser- und Elektrolytverlust, reduzierte Nährstoffverwertung, und der Verlust der Barrierefunktion, wodurch die fatale LPS-Herausforderung aufrechterhalten wird.

Eindämmung der LPS-Herausforderung

Zahlreiche Verbindungen wurden in der Vergangenheit auf ihre Fähigkeit getestet, die nachteiligen Wirkungen von LPS zu mildern. Dazu gehören bestimmte entzündungshemmende Medikamente und LPS-inaktivierende Mittel, wie rekombinante alkalische Phosphatase.

Unerwartete Hilfe

Vor kurzem, spezifische Produkte, die auf ihre Fähigkeit zur Bindung von Mykotoxinen getestet wurden, haben gezeigt, dass sie auch LPS binden. Um diesen Effekt zu beweisen, Tests wurden durchgeführt in in vitro Systeme, bei denen die LPS-Aktivitätsreduktion durch den LAL-Assay gemessen wird, mehrere Produkte vergleichen.

Diese vielversprechenden in vitro Die Ergebnisse belegen die Wirksamkeit bestimmter Produkte und weisen auf die Möglichkeit hin, solche Produkte als praktische und wirtschaftlich tragfähige Maßnahme zur Verringerung der LPS-Herausforderung unter Stress- und/oder Mykotoxin-Exposition bei Tieren einzusetzen.