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[转载]内毒素——脂多糖(LPS)全面科普：从分子机制到日常管理（中）
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▸ 脂多糖的半衰期与清除动力学
LPS在人体内的半衰期取决于其浓度和人体解毒能力。生理低剂量LPS进入循环后，半衰期大约是几分钟到十几分钟，能够被肝脏快速清除，但是高剂量LPS超过肝脏清除能力，半衰期显著延长，能够在循环中停留几个小时，持续激活炎症。
了解半衰期能够帮助我们理解为什么低剂量持续暴露比一次性高剂量更有害，为什么慢性持续LPS升高导致慢性病。
▸ 肝脏：清除循环LPS的主要器官
进入门静脉的脂多糖约有80–90%在肝脏被清除，主要由Kupffer细胞介导，肝脏因此成为清除循环LPS的关键器官。
正常肝功能有助于维持低水平LPS，而功能受损时清除能力下降，易导致其升高。除直接吞噬外，LPS还可与LDL、HDL等血浆脂蛋白结合，并被肝细胞和Kupffer细胞摄取，从而进一步促进清除。
↘ 肝脏功能能够影响脂多糖的清除能力
因此，肝脏构成防止LPS进入体循环的重要屏障。肝功能正常，清除能力强，能够快速清除LPS，肝功能下降，清除能力下降，相同剂量LPS半衰期延长，炎症更明显，所以肝功能不好的人更容易发生内毒素血症。
▸ 肠道碱性磷酸酶对LPS的解毒作用
肠道上皮分泌的碱性磷酸酶（intestinal alkaline phosphatase, IAP）可通过去除LPS脂质A上的磷酸基团，将其转化为低毒形式，显著降低其激活TLR4-MD2受体的能力，从而减弱炎症反应。
↘ 碱性磷酸酶能够减弱脂多糖导致的炎症反应
这一过程发生于LPS进入体内之前，是肠道局部解毒的重要机制和防止系统性炎症的第一道屏障。IAP由小肠上皮刷状缘表达，直接与肠腔内LPS接触；其去磷酸化作用可使LPS炎症活性降低数十至数百倍。
动物研究表明，缺失IAP会增加对LPS的敏感性并加重炎症反应。IAP为含锌酶，锌对其结构稳定和催化活性至关重要，缺锌可降低其功能并增加活性LPS负荷。部分研究还提示，高脂饮食可能抑制IAP表达或活性，而低脂或特定膳食模式有助于维持其功能，但相关结论尚不一致。
▸ 低密度脂蛋白与脂多糖的相互作用
脂多糖（LPS）进入循环后，一部分游离存在，另一部分与低密度脂蛋白（LDL）结合。结合后，LPS的疏水结构被包埋于LDL颗粒内，减少与免疫细胞表面TLR4受体的接触，从而降低其炎症活性，这是一种机体的保护性机制。
↘ LDL与LPS的结合具有双重效应
然而，携带LPS的LDL更易被巨噬细胞通过清道夫受体摄取，促使其转化为富含胆固醇的泡沫细胞，进而在血管壁沉积形成脂纹，推动动脉粥样硬化的发生与发展。
因此，LDL与LPS的结合具有双重效应：既可降低游离LPS的炎症活性，又促进泡沫细胞形成和动脉粥样硬化进展。当LPS与LDL同时升高时，心血管风险显著增加，且两者具有协同放大效应。循环LPS水平升高会增强LDL的致动脉粥样硬化作用，这是其促进心血管疾病的重要机制之一。
▸ LPS清除的多器官协作（肝-脾-肾）
除肝脏外，脾脏和肾脏亦参与循环LPS的清除与代谢：肝脏为主要清除器官，脾脏提供辅助清除，肾脏负责排泄降解产物。整体上，网状内皮系统（单核-巨噬细胞系统）协同维持LPS稳态。
↘ 肝脏主要清除、脾脏辅助清除
进入循环的LPS大多由肝脏Kupffer细胞清除，其余部分可被脾脏巨噬细胞摄取。肾脏对完整LPS的直接清除有限，主要排泄其降解后的小分子片段，参与代谢末端处理。
LPS清除依赖单核-巨噬细胞系统的吞噬功能；当疾病、炎症或药物导致该系统功能下降时，清除效率降低、半衰期延长，循环水平升高并加重炎症反应。
总体而言，LPS清除体现多器官协同的分层防御：肝脏为核心屏障，脾脏补充清除，肾脏负责排泄。该体系功能正常时可有效控制LPS水平；若输入增加（如肠屏障受损或饮食因素）且清除能力下降（如肝功能或免疫功能减弱）并存，则可能突破防线，导致慢性低水平内毒素血症。
05脂多糖产生的风险因素♥
▸ 肠道菌群失调
当肠道菌群失调时，菌群结构和代谢功能发生改变，可能导致脂多糖负荷及其炎症活性升高。肠腔中LPS水平上升，同时在饮食和屏障因素作用下进入循环的LPS增加。因此，通过改善菌群结构与代谢环境，可以从源头降低高炎症活性的LPS负荷。
健康成年人肠道中本就富含革兰氏阴性菌（如拟杆菌门）。但菌群失调（如高脂、低纤维饮食）会改变其结构，使部分菌群（尤其肠杆菌科）增加，同时短链脂肪酸等代谢产物减少，从而共同影响LPS相关效应。
不同来源的LPS免疫活性差异显著：拟杆菌来源LPS炎症活性较低，而大肠杆菌来源则更易诱导炎症。因此，关键不在于阴性菌数量多少，而在于高炎症活性LPS的比例是否上升。
↘ 在吸收方面，LPS进入循环主要通过：
•与脂质结合，经乳糜微粒转运（高脂饮食关键机制）；
•肠屏障功能改变（紧密连接受损）。
因此，高脂低纤维饮食的作用是双重的：一方面改变菌群结构，另一方面显著促进LPS进入血液循环，共同提高循环LPS水平。
↘ 膳食纤维则通过不同路径发挥作用：
•促进产短链脂肪酸菌生长（如产丁酸菌）；
•增强肠道屏障功能；
•调节菌群整体生态。
从而降低脂多糖相关炎症负荷。
这一机制把"菌群失调"和"慢性炎症"连接起来，但更准确的路径应理解为：
菌群失调 → LPS结构与负荷改变+代谢环境改变 → LPS更容易进入循环 → 诱导低度慢性炎症 → 胰岛素抵抗、脂肪肝、动脉硬化等问题 → 参与多种慢性疾病发生发展。
这里的关键，不是单一指标（比如阴性菌比例），而是菌群整体生态与宿主相互作用。所以，调节肠道菌群的核心，不是简单"降低革兰氏阴性菌"，而是恢复菌群结构与功能的平衡，从而降低高炎症活性的LPS负荷。
▸ 小肠细菌过度生长
正常情况下，小肠受胃酸和蠕动影响，细菌浓度远低于结肠（约10¹¹–10¹² CFU/ml的万分之一），因此LPS水平较低，即使全部吸收，总量也有限。
↘ 小肠细菌过度生长使脂多糖水平显著升高
发生小肠细菌过度生长（SIBO）时，小肠细菌增至10⁵–10⁸ CFU/ml，且多为革兰氏阴性菌，使腔内LPS浓度升高数十至上百倍。由于小肠吸收面积大、通透性高，更多LPS进入门静脉循环，导致循环水平升高。同时，SIBO还可损伤黏膜、破坏紧密连接，进一步增强LPS吸收，形成叠加效应。因此，不明原因的慢性LPS升高应考虑SIBO。
LPS的影响不仅取决于“数量”，还取决于“产生部位”：结肠产量高但吸收受限，小肠产量较低却更易入血。研究显示，SIBO患者循环LPS显著升高，根除后可下降并伴随症状改善，提示其为重要来源之一。这也解释了SIBO与多种肠外疾病的关联，即通过增加LPS吸收诱发全身慢性炎症。
▸ 牙周炎：被低估的"持续性LPS输入源"
牙周炎中，牙周袋内聚集大量革兰氏阴性厌氧菌（如牙龈卟啉单胞菌），持续释放脂多糖。在局部炎症和血管通透性增加的情况下，这些LPS可以进入血液循环，成为全身LPS负荷的长期来源之一。
很多人把牙周炎当作"口腔问题"，但忽略了一点：牙龈是一个高度血管化、长期暴露炎症的组织，这意味着，口腔里的炎症信号，是可以"进入全身"的。
↘ 牙周炎的核心环境是牙周袋：
•厌氧环境；
•大量革兰氏阴性菌；
•持续细菌更新与裂解释放脂多糖。
▸ 脂多糖与肠道屏障损伤的正反馈循环
脂多糖不仅可通过肠道进入循环，还可反过来破坏肠道屏障结构，增加通透性（"肠漏"），从而进一步促进LPS吸收，形成正反馈循环。
研究表明脂多糖可激活肠上皮细胞中的NF-κB通路，诱导炎症因子释放。这些炎症信号可导致紧密连接蛋白（如occludin、ZO-1）发生内吞和降解，从而破坏紧密连接结构。
结果是肠道通透性增加，使更多LPS从肠腔进入门静脉及全身循环。升高的LPS又进一步加重屏障损伤，形成循环：
LPS升高 → 屏障受损 → 通透性增加 → LPS吸收增加 → LPS进一步升高。
这一循环可持续放大低度慢性炎症状态。这表明一旦肠道屏障受损，单一干预往往难以逆转进程；同时降低LPS来源与修复屏障结构，可能更有助于打破这一循环。
▸ 其他升高脂多糖水平的风险因素
↘ 时间维度：停留越久→吸收越多（便秘）
便秘本质是"肠道内容物滞留"。停留时间延长→细菌裂解释放更多LPS + 与肠壁接触更久→吸收增加。同时伴随菌群失衡→进一步增加LPS来源。
结果：脂多糖"暴露时间+浓度"双升高。
↘ 屏障维度：肠道越"漏"→进入越多（压力/睡眠不足）
慢性压力通过皮质醇破坏紧密连接→肠道通透性增加。原本被阻挡的LPS更容易进入血液。同时压力还会改变菌群→增加LPS产生。
结果：LPS"通行能力"增强。
↘ 储存维度：储得越多→释放越久（肥胖）
肥胖不是单纯"多脂肪"，而是一个LPS放大系统：脂肪组织储存LPS并持续释放；菌群失调→产生更多LPS；肠道屏障变差→吸收更多LPS。
结果：LPS"长期维持在高水平"。
↘ 生活方式和饮食因素
多种生活方式和饮食因素通过"增加LPS产生+增加LPS吸收"两条路径，提高体内LPS水平：
•高脂饮食：一方面促进乳糜微粒把LPS带入血液，另一方面改变菌群增加革兰阴性菌→LPS显著升高。
•过量饮酒：破坏肠道屏障（肠漏）+ 改变菌群→更多LPS进入血液，加重肝脏炎症。
•吸烟：影响口腔和肠道菌群+ 破坏屏障→多来源增加LPS。
•膳食纤维不足：有益菌减少、短链脂肪酸下降→菌群失衡+ 屏障变差→LPS升高。
•长期抗生素：杀死有益菌、促使阴性菌占优势+ 损伤屏障→LPS增加。
06脂多糖激活免疫系统的分子机制♥
▸ LPS与TLR4的识别与信号传导
LPS通过与细胞膜上的Toll样受体4（TLR4）复合物结合，激活先天免疫细胞，其生物学效应由此启动。作为典型的病原体相关分子模式（PAMP），LPS被TLR4这一模式识别受体特异性识别。
↘ 脂多糖的识别过程需要多种蛋白质协同作用：
•LPS结合蛋白（LBP）：首先结合循环中的游离LPS，从聚集体中提取LPS分子，并将其运输至CD14；
•CD14：将LPS转移至TLR4-MD2复合物；
•TLR4-MD2复合物：MD2蛋白结合LPS的脂肪酸A部分。结合后，MD2发生构象变化，导致TLR4二聚化并启动下游信号转导。
▸ TLR4多态性影响LPS敏感性与疾病风险
TLR4基因多态性（如Asp299Gly、Thr399Ile）可改变受体结构，降低其与LPS的结合亲和力和敏感性，从而减弱炎症反应，并影响慢性疾病的易感性。
因此，在相同脂多糖水平下，不同个体的炎症程度和疾病风险可存在显著差异。携带这些变异的个体炎症反应较低，动脉粥样硬化风险可能下降，但对革兰氏阴性菌感染的易感性及严重脓毒症风险增加，体现出权衡效应。相反，无变异者对LPS更敏感，更易发生强烈炎症反应及相关慢性疾病，需要更积极地控制LPS水平。
除上述多态性外，其他遗传变异亦参与调控LPS敏感性，共同决定个体差异。这也反映了遗传与环境的相互作用：环境决定暴露水平，遗传决定反应强度，两者共同影响疾病风险。
doi.org/10.3390/ijms24098395
▸ 脂多糖的免疫识别与炎症激活
↘ 识别与递呈（胞外阶段）
LPS在循环中先由脂多糖结合蛋白（LBP）结合并单体化，随后转移至CD14（mCD14或sCD14），再递交给TLR4-MD2复合物。MD2结合脂质A后诱导TLR4二聚化，启动信号转导。LBP和CD14提高了系统对低浓度LPS的敏感性。
↘ 两条主要信号通路（TLR4下游）
MyD88依赖通路（主要炎症通路）：通过IRAK–TRAF6–TAK1–IKK级联，激活NF-κB，诱导TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎细胞因子产生，是LPS炎症反应的核心机制。
TRIF依赖通路：在内体中激活TBK1–IRF3，诱导I型干扰素（IFN-α/β）产生，并促进共刺激分子表达，连接先天免疫与适应性免疫。
↘ 细胞内识别与炎症放大
NOD样受体（Nod1/Nod2）识别细菌肽聚糖成分（不是直接识别LPS），通过RIP2激活NF-κB，与TLR4信号协同放大炎症反应。
↘ 炎症小体激活（第二放大机制）
LPS作为"第一信号"诱导NLRP3和pro-IL-1β表达；ATP等作为"第二信号"激活炎症小体，caspase-1剪切成熟IL-1β，进一步放大炎症级联反应。
↘ 核心转录调控节点
NF-κB是关键汇聚点，几乎所有LPS诱导的促炎基因均依赖其激活，是慢性炎症持续存在的核心分子基础。
↘ 主要效应分子
TNF-α、IL-1β、IL-6共同介导LPS的炎症效应；CRP为IL-6驱动的临床替代指标，常用于炎症监测。
↘ 剂量决定结局
低剂量长期暴露：持续激活NF-κB → 慢性低级别炎症 → 代谢性疾病等。
高剂量急性暴露：细胞因子风暴 → SIRS/脓毒性休克。
未完见下篇。
本文转自：谷禾健康
https://blog.sciencenet.cn/blog-2040048-1542558.html
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