Lipopolysaccharide

In der Zellmembran der Pro- und Eukaryoten kommen Lipide und Proteine vor, aber auch Glycolipide und Glycoproteine. Glycolipide bestehen aus einem Lipid, das mit einer relativ kurzen Oligosaccharid-Kette verbunden ist, während Glycoproteine Proteine sind, die mit einem Oligosaccharid verknüpft sind.

Lipopolysaccharide sind eine besondere Gruppe der Glycolipide. Während bei einem "normalen" Glycolipid eine einzelne Fettsäure mit einem Oligosaccharid verbunden ist, sind bei den LPS mehrere Membranlipide mit einem kurzen Polysaccharid verbunden, bei den LPS handelt es sich also um recht komplexe Moleküle.

Die folgende Zeichnung aus der Wikipedia zeigt den Aufbau eines solchen Lipopolysaccharids:

Aufbau eines Lipopolysaccharids
Mike Jones, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.
Zeichnung um 90 Grad gedreht und Beschriftung angepasst von U. Helmich 03/2023.

Auf diesem Bild von Mike Jones sieht man insgesamt sechs Lipid-Moleküls (ganz links), die über zwei phosphorylierte Hexose-Moleküle miteinander verbunden sind (Lipid A). Dann folgt eine innere Kernregion aus vier phosphorylierten Hexosen, daran schließt sich eine äußere Kernregion mit vier Hexosen an. Von Bakterienart zu Bakterienart kann die Zahl und Zusammensetzung dieser Hexosen allerdings variieren.

Der Hauptanteil des LPS wird von vielen Hexosen gebildet (auf der Zeichnung 24, von Bakterienart zu Bakterienart aber variabel, teils sogar verzweigt). Dieser lange Teil wird als O-Antigen bezeichnet.

LPS sind ein wichtiger Bestandteil der äußeren Membran von gramnegativen Bakterien und tragen zur Struktur und Stabilität dieser Bakterien bei. Das kurze Polysaccharid, das sich an die äußere Kernregion anschließt, wirkt als Antigen und wird daher von den Antikörpern des tierischen Immunsystems als solches erkannt.

Wenn die Bakterien zerstört werden, wird das Lipid A als Endotoxin freigesetzt. Solche Endotoxine können Entzündungen und immunologische Reaktionen im Körper des Menschen auslösen, wenn sie in den Blutkreislauf übertreten. Das passiert vor allem bei Störungen der Darmbarriere und bei einer erhöhten unkontrollierten Durchlässigkeit des Darms (Leaky Gut).