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LPS 與炎癥∶ 小小脂多糖 (LPS) 如何能輕松 “拿捏“ 炎癥造模_MCE

來(lái)源：MedChemExpress LLC 2025年06月06日 16:16

LPS，它與炎癥反應(yīng)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系......

LPS 何方神圣？在體內(nèi)如何誘發(fā)炎癥反應(yīng)？

如何選擇 LPS 構(gòu)建"合拍"的炎癥疾病模型？

來(lái)來(lái)來(lái)，一起了解下！

Section.01

LPS 與炎癥發(fā)生

噓，可不要小瞧了它！脂多糖 (Lipopolysaccharide；LPS) ，是由脂質(zhì)和多糖組成的大分子，廣泛存在于革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁中，又被稱(chēng)為內(nèi)毒素，它可是具有強(qiáng)烈的促炎性質(zhì)^[1]。

LPS 結(jié)構(gòu)

LPS 是由脂質(zhì) A、核心多糖和 O-特異性抗原組成。包含這三個(gè)組分的為光滑型 S-LPS，缺乏 O 抗原的則被稱(chēng)為粗糙型 R-LPS，或脂寡糖 (LOS)^[2]。

圖 1. LPS 的經(jīng)典結(jié)構(gòu)^[2]。

• 脂質(zhì) A：LPS 的脂質(zhì)部分，嵌在細(xì)菌外膜的磷脂層中，是內(nèi)毒素的主要毒性成分。不同革蘭氏陰性菌的脂質(zhì) A 結(jié)構(gòu)具有一定差異，但在同一菌株中結(jié)構(gòu)基本相同。脂質(zhì) A 的任何結(jié)構(gòu)變化都可能改變 LPS 的免疫效力并決定其毒性。此外，脂質(zhì) A 對(duì)于宿主受體的特異性識(shí)別非常重要，能夠刺激宿主的免疫反應(yīng)^[2]。

• 特異性抗原：由多個(gè)寡糖重復(fù)單位組成，位于 LPS 的最外層，是 LPS 中變化最大的部分。O-特異性抗原的糖殘基種類(lèi)、長(zhǎng)度、排列順序和連接方式具有菌株特異性，決定了細(xì)菌的抗原特異性^[2]。根據(jù) O 抗原的差異可將大腸桿菌分為不同的血清群，如 O55、O111 等。

• 核心多糖：連接了 O-特異性抗原和脂質(zhì) A。由庚糖、半乳糖等組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)保守^[2]。

LPS 誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)

LPS 與 TLR4

TLR4：Toll 樣受體 4，可在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞等髓樣細(xì)胞中表達(dá)，是重要的細(xì)胞表面模式識(shí)別受體，負(fù)責(zé)啟動(dòng)和維持宿主的炎癥反應(yīng)^[2]。

LPS 主要通過(guò)其經(jīng)典受體 Toll 樣受體 4 (TLR4) 誘導(dǎo)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。LPS 進(jìn)入宿主體內(nèi)，會(huì)與 LPS 結(jié)合蛋白 (LBP) 結(jié)合，然后進(jìn)一步與細(xì)胞膜上的 CD14 (CD14 是很多免疫細(xì)胞的 GPI 錨定膜蛋白) 結(jié)合，形成 CD14-LPS 復(fù)合物。這一結(jié)合過(guò)程促使 LPS 與 TLR4-MD2 復(fù)合物相互作用，進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路^[2][3]。

圖 2. LPS 作用機(jī)制^[2]。

細(xì)胞內(nèi) LPS/TLR4 下游信號(hào)傳導(dǎo)主要分為兩類(lèi)，MyD88 依賴(lài)性通路和 TRIF 依賴(lài)性通路。它們分別介導(dǎo)促炎細(xì)胞因子和 I 型干擾素基因的激活^[2][4]。

• 在 MyD88 依賴(lài)性通路中：活化的 MyD88 可募集并激活 IRAK4、IRAK1 和 IRAK2，接著與 TRAF6 發(fā)生相互作用。進(jìn)一步激活 TAK1-TAB1 復(fù)合物，刺激 IKKα/IKKβ 復(fù)合物，然后誘導(dǎo) NF-κB 等轉(zhuǎn)錄因子核轉(zhuǎn)位，啟動(dòng)炎癥細(xì)胞因子基因的轉(zhuǎn)錄，促使細(xì)胞釋放如 IL-1β、IL - 6、TNF-α 等多種炎癥細(xì)胞因子。

• 在 TRIF 介導(dǎo) MyD88 非依賴(lài)性通路中：TRIF 通過(guò)招募 TRAF3 可激活 IRF3，然后，IRF3 與 IRF7 形成同源或異源二聚體，進(jìn)而轉(zhuǎn)錄 IFN 和 IFN 誘導(dǎo)型基因，誘導(dǎo) IFN-α 和 IFN-β 釋放。同時(shí)，TRIF 也可以通過(guò)招募 TRAF6 激活 NF-κB。此外，除了經(jīng)典的 LBP-CD14-TLR4 途徑外，LPS 還可以通過(guò) Caspase 途徑和 TRP 通道等激活免疫細(xì)胞。

總之，上述因素都可以促進(jìn)炎癥信號(hào)并引起免疫反應(yīng)。

Section.02

LPS: 炎癥造模好幫手

通過(guò)前面的介紹，我們了解了 LPS 的定義以及它如何通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)通路激活細(xì)胞內(nèi)的炎癥反應(yīng)。鑒于 LPS 具備強(qiáng)大的促炎特性，這使其成為我們構(gòu)建誘導(dǎo)炎癥模型的得力助手！

首先，解答大家在選購(gòu) LPS 時(shí)的一個(gè)小疑惑！

MCE 網(wǎng)站為啥子有十幾種 LPS？它們名字后長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)的后綴是什么？

前面我們提到，LPS 是細(xì)菌細(xì)胞壁的成分。So，MCE 網(wǎng)站上不同的 LPS 代表它們來(lái)自于不同的細(xì)菌。

小貼士：

舉個(gè)例子，我們?cè)谡T導(dǎo)炎癥模型中常用的 LPS, from E. coli O55: B5，它是來(lái)自于大腸桿菌 O55: B5 血清型的內(nèi)毒素。其中，大腸桿菌血清型是大腸桿菌的一種分類(lèi)方式，O55 代表了特異性 O 鏈中 O 抗原的一種特定類(lèi)型，B5 表示鞭毛抗原的一種類(lèi)型。血清型不同，激活的炎癥途徑和炎癥因子可能會(huì)有差異，從而轉(zhuǎn)化為不同的表型反應(yīng)和臨床癥狀。

下面，我們就一起了解一下 LPS 可以誘導(dǎo)哪些模型以及一些注意事項(xiàng)~

一、體外細(xì)胞炎癥模型^[5][6][7][8]

1. 推薦的 LPS 類(lèi)型 (排名有先后順序哦~)：

1) Lipopolysaccharides, from E. coli O55: B5 (廣泛使用！)；

2) Lipopolysaccharides, from E. coli O111: B4 (廣泛使用！)；

3) Lipopolysaccharides, from P. gingivalis (牙周炎相關(guān)研究)。

2. 常用細(xì)胞類(lèi)型：

1) 巨噬細(xì)胞，如 RAW 264.7、BMDMs；

2) 小膠質(zhì)細(xì)胞，如 N9、原代細(xì)胞；

3) 腫瘤細(xì)胞，如 Caco-2、A549 和 PC3。

3. 參考濃度范圍和處理時(shí)間：

0.1-10 μg/mL；1-24 h。

4. 推薦檢測(cè)指標(biāo)：

1) 上清或細(xì)胞中炎癥因子：IL-1β、IL-6 及 TNF-α 等 (ELISA/qPCR/WB)；

2) NO 釋放/NO 代謝物含量 (Kits 檢測(cè))；

3) 炎癥基因：iNOS、NF-kB 及 NLRP3 等 (qPCR/WB)；

4) 細(xì)胞活力：CCK-8 或 MTT。

5. 注意事項(xiàng)：

1) 在正式實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)細(xì)胞系和 LPS 來(lái)源等查找相關(guān)參考文獻(xiàn)，進(jìn)行濃度和時(shí)間梯度的篩選以確定實(shí)驗(yàn)方案。

2) LPS 刺激細(xì)胞不一定會(huì)引起細(xì)胞死亡，因此不宜僅僅通過(guò)檢測(cè)細(xì)胞活力來(lái)確定 LPS 造模濃度和時(shí)間，建議檢測(cè)炎癥因子的表達(dá)和分泌。

3) 在 LPS 刺激細(xì)胞的過(guò)程中，應(yīng)定期觀察細(xì)胞的形態(tài)變化，過(guò)高濃度可能引發(fā)細(xì)胞毒性，過(guò)低濃度則可能無(wú)法有效損傷細(xì)胞。

4) 一定濃度的 DMSO 可顯著抑制 LPS 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，建議用 PBS 或 ddH₂O 溶解。

5) 在體外炎癥模型構(gòu)建研究中，Lipopolysaccharides, from E. coli O55: B5 和 Lipopolysaccharides, from E. coli O111: B4 是應(yīng)用最為廣泛的 LPS，推薦使用！若開(kāi)展牙周炎相關(guān)研究時(shí)，也可選用 Lipopolysaccharides, from P. gingivalis。

二、體內(nèi)動(dòng)物模型

三、神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究

除了上述常見(jiàn)的 LPS 誘導(dǎo)的炎癥疾病模型外，LPS 還可用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究。

圖 2. LPS 作用機(jī)制^[2]。

注意事項(xiàng)：

1) 在 LPS 誘導(dǎo)動(dòng)物模型前，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?dòng)物類(lèi)型等，查找相關(guān)參考文獻(xiàn)，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，以確定實(shí)驗(yàn)方案。

2) 在 LPS 給藥后，不同的炎癥因子，其含量峰值出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)可能不一致，建議根據(jù)參考文獻(xiàn)確定實(shí)驗(yàn)方案，以及預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)多選幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)。

3) LPS 溶解后可在 -20℃ 穩(wěn)定保存約一個(gè)月，-80℃ 約 6 個(gè)月。LPS 需避光保存，并避免反復(fù)凍融。由于內(nèi)毒素具有較強(qiáng)的吸附性，建議儲(chǔ)存于硅烷化容器內(nèi)。如果使用玻璃容器，使用前請(qǐng)確保充分混合，以保證 LPS 重新溶解 (若 LPS 濃度超過(guò) 1 mg/mL，則對(duì)小瓶側(cè)面的吸附可忽略不計(jì))。

Section.03

小結(jié)

寶子們，今天小 M 帶著大家梳理了 LPS 的相關(guān)知識(shí)。面對(duì)五花八門(mén)的 LPS，大家再也不用犯愁啦。希望這些知識(shí)能幫助大家輕松拿捏實(shí)驗(yàn)，在炎癥研究領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱！如果覺(jué)得這篇 LPS 干貨秘籍有幫助，別忘了點(diǎn)贊、分享哦~

產(chǎn)品推薦

Lipopolysaccharides, from E. coli O55:B5

Lipopolysaccharides, from E. coli O55:B5 (HY-D1056)，多用于體外細(xì)胞誘導(dǎo)炎癥模型。

Lipopolysaccharides, from E. coli O111:B4

Lipopolysaccharides, from E. coli O111:B4 (HY-D1056A1)，多用于體內(nèi)動(dòng)物誘導(dǎo)炎癥模型。

Lipopolysaccharides, from P. gingivalis

Lipopolysaccharides, from P. gingivalis (HY-D1056D)，多用于牙周炎相關(guān)研究。

Cell Counting Kit-8

Cell Counting Kit-8 (HY-K0301)，快速、高靈敏度細(xì)胞活性檢測(cè)試劑盒。

Nitric Oxide Detection Kit

Nitric Oxide Detection Kit (HY-K0318)，NO 檢測(cè)試劑盒 (Griess 法)。

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