[Modulation of immune response by bacterial lipopolysaccharides]

Rev Alerg Mex. Jul-Sep 2016;63(3):293-302. doi: 10.29262/ram.v63i3.207.
[Article in Spanish]

Abstract
in En , Spanish

Lipopolysaccharide (LPS) is a molecule that is profusely found on the outer membrane of Gram-negative bacteria and is also a potent stimulator of the immune response. As the main molecule on the bacterial surface, is also the most biologically active. The immune response of the host is activated by the recognition of LPS through Toll-like receptor 4 (TLR4) and this receptor-ligand interaction is closely linked to LPS structure. Microorganisms have evolved systems to control the expression and structure of LPS, producing structural variants that are used for modulating the host immune responses during infection. Examples of this include Helicobacter pylori, Francisella tularensis, Chlamydia trachomatis and Salmonella spp. High concentrations of LPS can cause fever, increased heart rate and lead to septic shock and death. However, at relatively low concentrations some LPS are highly active immunomodulators, which can induce non-specific resistance to invading microorganisms. The elucidation of the molecular and cellular mechanisms involved in the recognition of LPS and its structural variants has been fundamental to understand inflammation and is currently a pivotal field of research to understand the innate immune response, inflammation, the complex host-pathogen relationship and has important implications for the rational development of new immunomodulators and adjuvants.

El lipopolisacárido (LPS) se encuentra abundantemente en la membrana externa de las bacterias gramnegativas y es un potente estimulador de la respuesta inmunitaria. Al ser la molécula predominante en la superficie bacteriana también es la de mayor actividad biológica. La respuesta del sistema inmunitario del hospedero es activada por el reconocimiento molecular del LPS mediante el receptor tipo Toll 4 (TLR4), por lo que está íntimamente ligada a su estructura. Los microorganismos cuentan con sistemas que les permiten controlar la expresión y estructura del LPS, lo cual les es útil para modular la respuesta inmunitaria del hospedero y lograr la infección. Algunos ejemplos incluyen a Helicobacter pylori, Francisella tularensis, Chlamydia trachomatis y varias especies de Salmonella. Altas concentraciones de LPS pueden inducir fiebre, aumento del ritmo cardíaco y dar lugar a choque séptico y la muerte. En concentraciones relativamente bajas, algunos LPS son inmunomoduladores muy activos que pueden inducir la resistencia no específica a los microorganismos invasores. El esclarecimiento de los mecanismos moleculares y celulares involucrados en el reconocimiento del LPS y de sus variantes estructurales permite entender la respuesta inmune innata, la inflamación y la compleja relación hospedero-patógeno, para el desarrollo de nuevos inmunomoduladores y adyuvantes.

Keywords: Immunomodulation; Lipopolysaccharide; Toll-like receptor 4.

MeSH terms

  • Adjuvants, Immunologic / therapeutic use
  • Bacterial Infections / immunology*
  • Chlamydia trachomatis / immunology
  • Francisella tularensis / immunology
  • Helicobacter pylori / immunology
  • Humans
  • Immunity, Innate*
  • Lipopolysaccharides / immunology*
  • Lipopolysaccharides / metabolism
  • Salmonella / immunology
  • Toll-Like Receptor 4 / immunology

Substances

  • Adjuvants, Immunologic
  • Lipopolysaccharides
  • Toll-Like Receptor 4