1、对内分泌的影响内毒素常常可以导致流产、早产，甚至死胎。给怀胎的母兔以及小鼠一次注射内毒素5μg，即可引起流产。至于内毒素如何引起流产等的机制尚未完全阐明，可能是内毒素能够促进前列腺素，NO、IL-1等的合成分泌，前列腺素能够加强子宫的收缩，以及其他因素影响子宫的血供等因素共同作用所导致。  2、内毒素与动脉粥样硬化近年来内毒素在动脉粥样硬化中的作用受到重视，尤其在牙龈吓啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）感染所致的慢性牙龈炎。牙龈叶啉单胞菌不断释放LPS，并通过CD14、TLR4，MD-2进行信号转导发挥效应，可以导致早发动脉粥样硬化和冠心病。Schwart等在实验中，给C57BL/6小鼠喂养2个月高胆固醇饮食（3%胆固醇），之后每周2次以25μg剂量腹腔注射来源于E.coli B4 : O111的LPS，而对照组用磷酸盐缓冲液注射。结果实验组小鼠巨噬细胞出现内毒素耐受现象，且其巨噬细胞无TNF-α分泌。 通过病理组织学观察和主动脉组织的胆固醇酯水平测定证实，实验组小鼠有动脉粥样硬化的改变，而对照组，则无显著改变，其机制是慢性内毒素血症的致粥样硬化效应。也就是说，在慢性的内毒素血症刺激下，内皮细胞遭到损伤，内皮细胞发生凋亡，内皮的完整性遭到破坏，促使白细胞迁移到内皮下﹐诱发动脉粥样硬化；同时，还有可能是由于LPS-脂蛋白复合物的形成以及在动脉壁的沉集增加等所致。近来主张应积极治疗牙周炎以有利于延缓动脉粥样硬化的发生。 总之，内毒素可对宿主产生多种生物学效应，既有利也有弊。因此，应该利用其有利的方面，避开其毒性效应，以造福于人类。

临床上在重症肝炎，肝硬化失代偿期时易发生内毒素血症，而且内毒素导致肝功能进一步下降，形成恶性循环。在肝硬化失代偿期，肝脏合成脂蛋白的能力下降，也可以发生门脉高压性肠病，出现肠道黏膜屏障功能失调，细菌过度繁殖，肠道淤血，局部免疫功能下降，多种因素综合下易促使内毒素和细菌转位（Iranslocation），发生内毒素血症。  在血液中，脂蛋白具有中和内毒素的作用，尤其以HDL更为明显。sCD14可以促使结合到单核细胞和巨噬细胞上的mCD14的LPS脱落，转移到HDL上，使LPS的激活效应消失，而LBP却无此功能，因此从某方面来讲，sCD14可负性调节内毒素的毒性效应。血浆脂蛋白可以促使单核细胞上结合的细菌LPS释放出来，也同样可减弱LPS的激活效应。胆酸本身能够抑制革兰阴性菌的生长，肝内胆汁淤积时，胆酸分泌减少。 HDL主要来源于肝脏和小肠合成，肝硬化时肝实质细胞大量减少，影响HDL等脂蛋白的合成。肠道淤血和营养障碍也影响其局部的免疫和合成功能。因此，在诸多因素共同参与下，使肝硬化易发生肠源性内毒素血症。

内毒素进入机体后，刺激肾上腺素分泌增加，促使肝糖原、肌糖原分解，表现为高血糖。继之，肝糖原及肌糖原的消耗以及肝脏中有关的酶，如葡糖-6-磷酸酶，出现酶学活性功能障碍，由原来高血糖状态转变为低血糖状态。此外，微循环障碍引起缺氧，致使代谢沿着无氧代谢途径进行，结果形成大量的乳酸堆积，导致细胞内、外酸中毒。  内毒素能够影响葡糖-6-磷酸酶的表达和活性。Maitra等通过实验观察，给实验组大鼠注射相对大剂量的内毒素（20mg/kg），对照组用生理盐水，1~5h后处死，注射内毒素组大鼠1h后血浆葡萄糖水平升高110%，而且30min后即有葡萄糖生成升高，高峰为1h，4~5h平均下降55%。肝脏的葡糖-6-磷酸酶活性在lh适度升高，5h后下降30%。肝脏葡糖-6-磷酸酶mRNA的峰度在1h大约增加50% ，5h以后下降约80% ，烯醇丙酮酸磷酸羧激酶表达下降约70%。所以，LPS诱导的低血糖是与葡糖-6-磷酸酶的活性和基因表达相关的。 内毒素常常引起高脂血症。内毒素刺激儿茶酚胺的释放增加，因而动用脂肪细胞中的脂肪，成为非酯化脂肪酸进入血液，再经过肝脏作用，使三酰甘油随之升高。

1、局部性Shwartzman反应：用伤寒杆菌滤液注入家兔皮内24h后，再用同样滤液注入其静脉内，大约4h后，皮内注射处出现出血坏死。如皮内注射脑膜炎球菌滤液再静脉注射大肠杆菌滤液，也可以引起同样反应。说明反应不是抗原抗体结合所造成，而是革兰阴性菌内毒素引起注射部位血管通透性增加、血细胞黏附、血浆渗出，再次从静脉注射内毒素，则大量血细胞聚集于初次注射部位，使病变加重，产生出血坏死性炎症。  2、全身性Shwartzman反应（general Shwartzman reaction）：即弥散性血管内凝血（diffuse intravascular coagulation，DIC）。是指给动物间隔24h各静脉注射一次小剂量非致死性的内毒素，则在接受第二次注射后动物发生休克或出血倾向，甚至因急性肾功能衰竭而死亡。死后解剖发现，各个重要脏器中常常有纤维蛋白性微血栓，而日由此产生相应组织的缺血坏死，其中尤以肾，肺，肝等脏器最为明显。 如果第一次注射时用具有封闭单核-吞噬细胞系统作用的二氧化钍替代内毒素，则第二次注射小剂量内毒素后同样会发生DIC。目前一般认为全身性Shwartzman 反应的发生机制之一是由于第一次内毒素注射后单核-吞噬细胞系统吞噬了内毒素和纤维蛋白而被封闭，在使其功能受到抑制的同时，机体又处于高凝低纤维蛋白溶解状态，因此第二次注射时，单核-吞噬细胞系统中吞噬激活的凝血因子的能力因降低而无法使内毒素灭活。内毒素具有激活凝血因子Ⅻ，促使血小板聚集和收缩血管作用，故能够通过多种途径引起DIC。

1、对内皮细胞的作用将内毒素注入小鼠、兔，狗、狒狒等动物静脉中，可在其肝脏、肺脏，肠壁、脾脏、肾脏等毛细血管内皮细胞内发现有内毒素的存在，内皮细胞出现病理性损害改变，细胞核变形、核内出现空泡、随后核消失，甚至内皮细胞从血管壁上脱落，进入血液循环。内毒素本身激活内皮细胞，促使细胞因子，NO、氧自由基、趋化因子，前列素等表达，这些炎症因子通过自分泌、旁分泌等途径促使细胞损伤，内皮细胞损伤和凋亡后，可暴露其血管基膜，激活Hageman因子，启动凝血系统，导致局部凝血或弥散性血管内凝血，内皮的细胞间隙增大，血管通透性增加，血管活性物质如缓激肽升高等，而且整联蛋白的表达增强，在趋化因子等共同作用下，促使中性粒细胞、单核细胞等迁移到内皮下，致使损伤加剧。  2、对肥大细胞和嗜碱粒细胞的作用Jakay将内毒素注入小鼠腹腔5h后，其腹腔内出现不完整的肥大细胞显著增多，18h后，肥大细胞减少70%，同时伴有巨噬细胞显著增多以及腹腔渗透性升高。其机制不清楚，由于肥大细胞不是内毒素的主要效应细胞，各种内毒素的受体分布很少，如CD14、TLR4等，故对内毒素发生的效应微弱，但在巨噬细胞等激活后，在多种炎症因子分泌的作用下，可以作用于肥大细胞。体外实验虽未能证明内毒素对肥大细胞和嗜碱细胞有直接激活效应，但不排除肥大细胞和嗜碱粒细胞也参与内毒素的休克的发病机制，因为肥大细胞可以脱颗粒，释放其血管活性物质参与DIC、休克等发生。 3、对红细胞和血清铁的影响内毒素能够抑制红细胞的生成。可能是直接作用于骨髓的红细胞的前体细胞，也可能是抑制红细胞生成素的作用，或其他造血因子，抑制造血干细胞向红系分化。另外，内毒素可以与红细胞膜结合形成复合抗原，刺激B淋巴细胞产生抗体，在补体参与下，发生溶血反应。 在动物体内，内毒素极易降低血清铁浓度。Wolff等将马流产沙门菌注入人体内出现血清铁浓度显著降低，其机制不清楚。可能是其促进珠蛋白大量合成后，结合游离铁，使得血清铁下降。

内毒素在机体中主要通过单核细胞和巨噬细胞发挥其生物学作用，因此巨噬细胞和单核细胞是内毒素在机体的主要效应细胞。内毒素通过单核-巨噬细胞上的CD14、TLR4等受体进行信号转导，激活一系列酶学反应，促使转录因子激活或转位入细胞核内，调节许多基因的表达，通过大量的细胞因子和炎症介质发挥作用，使机体出现发热、低血压、DIC等不良反应；也促进单核-巨噬细胞的活性增强，如吞噬细菌及其产物能力增强；同时其膜上受体表达也发生变化，如CD14，CD18等表达上调，使其免疫应答能力增强，这是T NF-α和IL-1、IL-6分泌的重要来源。  巨噬细胞是机体的重要职业性吞噬细胞之一，内毒素激活巨噬细胞后，巨噬细胞表现出形态改变（浆膜呈现不规则波浪形、细胞器增加，膜分子表达改变），代谢增强（胞内蛋白质合成以及ATP生产增加，磷酸戊糖代谢增强）及功能增强（吞噬率及吞噬速度增高，杀菌及杀肿瘤细胞能力增强，分泌活性以及抗原呈递能力增强）等。当其生物学功能大大增强时，同时分泌HLE，HLE可以裂解多种受体分子如CD14，CD18，减弱其对内毒素的信号转导作用，减轻炎症反应。 巨噬细胞受到内毒素刺激后，细胞内非溶酶体酶如乳酸脱氢酶、亮氨酸萘胺酶以及分泌到胞质的溶酶休酶如酸性磷酸酶、β-N -乙酰葡萄糖胺酶均增加，因此吞噬和杀菌能力也随之增加。可见巨噬细胞和单核细胞对的激活可给机体带来双重作用。Heagy等发现，有许多外周单核细胞（左右）并不对LPS发生反应，说明在同一个个体中单核细胞对的LPS反应存在巨大的差异，可能存在一个非识别的、非基因组的控制系统决定LPS 的反应，是单核细胞的“黑洞（black hole）"现象。

脂多糖直接作用于B淋巴细胞，增加DNA合成，从而促使B淋巴细胞分裂，故脂多糖为B淋巴细胞的非特异性有丝分裂原。 脂多糖具有免疫原性，即能够刺激B淋巴细胞产生特异性抗体。脂多糖免疫产生多克隆的抗体反应，主要合成IgM，偶尔也合成IgG和IgA。  B细胞分为两种亚型：B1和B2，B1在成熟的小鼠中主要分布在腹腔，可以有CD14、CD5、CD44、CD116的表达；而B2即通常的B细胞，则无CD14，CD44分子表达。在小鼠腹腔B1细胞中可以检测到CD14mRN A ，而脾脏B2细胞中则无CD14mRNA，B1在低内毒素水平时可以发生激活效应，当加入抗CD14抗体时，能够抑制NF-κB、蛋白质的合成。B2细胞在低内毒素浓度时，无激活效应，只有在高内毒素浓度的条件下才发生激活，可见B1的CD14能够加速LPS诱导的活化。 脂多糖的促分裂活性和免疫原性是机体抗感染的机制之一，同时也参与某些病理过程的发生和发展。如鼠疫杆菌感染时，细菌在淋巴结内的吞噬细胞中繁殖，脂多糖则刺激B淋巴细胞，在淋巴结生发中心周围大量增生，导致淋巴结肿大。 Wahl等报道脂多糖能够激活B和T细胞产生淋巴因子，如单核细胞趋化因子和巨噬细胞激活因子。已经证实脂多糖能够直接激活B淋巴细胞产生淋巴因子，而激活T淋巴细胞则需要巨噬细胞的参与。

1、对中性粒细胞的影响内毒素能够使人体血液中的中性粒细胞增多。动物机体包括人类体内注入内毒素后，均可出现中性粒细胞增多，这是由于内毒素可促使整联蛋白表达升高，导致中性粒细胞的黏附性增加，黏附到血管内皮和游走到炎症部位，继之，内毒素诱导的中性粒细胞释放因子（neutrophil releasing factor）又促使中性粒细胞从骨髓中释放出来进入血液内，并使其细胞表面CD14受体升高。后者为LPS的主要受体，可激活中性粒细胞，导致一系列酶学级联反应，合成和分泌大量细胞因子和炎症介质，以及酶物质，如人类白细胞弹性蛋白酶（human leukocyte elastase，HLE）。HLE为多型核中性粒细胞（polymorphonuclearneutrophil，PMN）的丝氨酸蛋白酶，对免疫细胞表面上的受体有活性，可促使其降解，如将mCD14裂解成多个片段，淋巴细胞上的CD2，CD4，CD8受体也可被裂解；HLE还可降低PMN上CD16，CD43以及相对分子质量为75000的TNF-α受体的膜上表达，可以减弱机体的免疫应答反应；发挥其解毒效应和对机体的免疫调节效应，即发挥“双刃剑"作用，对宿主带来有利和不利的影响。 内毒素刺激中性粒细胞后，可促使其抗微生物肽如防御素等阳离子多肽的表达，使其活性明显增强，发挥抗微生物效应。多种因素的共同作用有利于宿主免疫系统识别微生物，进行吞噬和消耗，消除微生物等病原体。 内毒素刺激中性粒细胞，可使其出现细胞形态学的改变，一般认为这是整联蛋白参与的结果，即通过整联蛋白的作用，使细胞内骨架蛋白发生结合，诱使其发生形态改变。伴随着中性粒细胞功能的变化，如呼吸链暴发增强，可产生大量自由基，对机体产生影响。  2、对血小板的作用动物注射足量内毒素以后，可以发生血小板减少，但在人体中一般无类似现象。这可能是因为，动物血小板上的受体与人类血小板上的相应受体与内毒素的亲和力以及受体表达的类型及表达数目存在着差异，因而出现不同的效应。注射大量内毒素后表现出血小板减少症，可能是由干血小板消耗过多所致。

宿主介导系统可分为细胞和体液的介导系统。前者指中性粒细胞、血小板，单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、嗜碱粒细胞、肥大细胞，树突状细胞及内皮细胞；体液系统为补体和凝血系统。内毒素作用干介导系统，一方面发挥其防御功能，另一方面也引起某些病理过程。1、对补体系统的作用细菌上的内毒素分子，游离的内毒素分子，脂质A的类似物等均可以激活补体，通过经典途径和替代途径激活补体，发挥天然免疫应答效应，吞噬病原体以及其产物；并可在免疫应答过程中，激活获得性免疫应答，使多种细胞因子表达，对宿主带来有利和不利的影响。  2、对凝血系统的作用内毒素可以影响机体的凝血系统，导致弥散性血管内凝血的发生。通过动物模型、人体以及体外实验均证明，内毒素可以激活Hageman因子（凝血因子Ⅲ，接触因子），启动内源性凝血途径。另一方面，内毒素也可以启动外源性凝血途径。内毒素促凝血的活性主要表现在脂质A，用多黏菌素B处理，灭活内毒素的活性后，其促凝血的作用也消失。

一、脂多糖的抗辐射作用内毒素能够增强机体抵御X线对抗感染能力的破坏作用。如小白鼠经过6Gy 的X线照射后，血清中杀菌因子（bacterocidal/permeability-increasing protein，BPI杀菌渗透性增强蛋白；防御素，defendin）迅速消失，此时立即注射酵母细胞自溶液，细菌内毒素，或小白鼠脾脏悬浮液，发现杀菌因子数小时内恢复正常水平，持续约1周。注射内毒素后数小时，即可以出现非特异性免疫力的增高，所以在感染后，当特异性免疫尚未形成时，内毒素可通过病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern，PAMP）受体激活天然免疫，如激活巨噬细胞等分泌大量炎性细胞因子，后者进一步作用，诱导非特异性和特异性免疫应答，故内毒素可以发挥其保护性作用。受到电离辐射后，机体正常的屏障机能被破坏，组织通透性增高，细胞的免疫功能降低，体液的杀菌能力减弱，炎症反应受到抑制，组织解毒能力低下，非特异性免疫力全面受损。人体对体表和体内正常菌丛，包括条件致病菌均极其敏感，此时迫切需要在短时间内提高机体非特异性免疫力，因而，利用小剂量的内毒素刺激机体进行抗辐射是一条值得探索的线索。  二、诱导白细胞粘连分子粘连到内皮细胞上内毒素诱导整联蛋白表达增强，通过整联蛋白和细胞间黏附分子等作用，使白细胞黏附到血管上，促使白细胞迁移到炎症部位，发挥免疫效应，如吞噬病原体和分泌多种细胞因子，趋化因子等生物学介质，并通过这些介质进一步作用，对机体产生有利和不利的多种生物学效应；同时破坏内皮细胞基膜的完整性，激活凝血系统，内皮细胞凋亡等效应。 三、内毒素与凋亡内毒素在机体可以通过信号转导作用，激活多个转录因子，如NF-κB、AP-1等，促使TNF-α，IL-1、IL-6等表达，TNF-α可以通过其受体进行信号转导，激活凋亡蛋白酶（caspase）、线粒体内细胞色素。和Smac/DIABLO [second mitochondria-derived activatorof caspase/direct IAP（inhibitor of apoptosis protein）binding protein with low pl（isoelectric point）]进入细胞质内，诱导细胞发生凋亡，若大量实质细胞发生凋亡，势必影响各种脏器的功能；通过细胞凋亡，还可以减少炎症反应，使机体避免大量的免疫暴发效应，给机体带来有利的效应。  四、致热性内毒素可以使人体和动物发热。人体对内毒素的致热性很敏感，如将0. 005μg/kg的伤寒沙门菌内毒素注入人体，即可以引起发热，而家兔致热性则需要10倍于此的剂量。由于细菌脂多糖在自然界普遍存在，因此某些生物制品注入人体后常常出现发热反应，这可能与内毒素污染有关。 内毒素引起动物的热型曲线为双相，在人体则为单相。内毒素对动物（如家兔）的致热性常常被作为衡量内毒素或脂质A活性的指标之一。 内毒素致热的机制主要在于，内毒素作用于血液和组织中的单核细胞、巨噬细胞，使之分泌TNF-α，IL-1，IL-6等生物学介质，通过这些介质作用于下丘脑的体温调节中枢的体温调定点（set point） ，使调定点（温阈）上升。此时，体温调节中枢必须发出神经冲动对体温进行重新调节，通过垂体内分泌激素使代谢增加或通过运动神经使骨骼肌阵缩，表现为寒战，从而使产热增多。另一方面，还可以通过交感神经使皮肤血管及竖毛肌收缩，使排汗停止，散热减少。通过这一综合性调节作用，机体产热大于散热，体温升高而表现为发热，一直升到与上移的体温调定点相适应的新水平。

一、脂多糖对细菌的保护作用正常外膜对疏水性分子的通透性极低，保护细菌内环境稳定性，如果用EDTA处理细菌，由于钙离子被EDTA螯合而导致外膜中脂多糖分子的横向作用减弱，以及脂多糖分子从细胞壁中释放出来，从而使细胞壁中的肽聚糖层更易受到溶菌酶消化分解，同时使外膜对许多疏水性的试剂如染料和去污剂（detergent）的通透性增高。粗糙型菌株Rd1、Rd2、Re突变株对疏水性分子的通透性增高，也证实了脂多糖分子对外膜起着保护性作用。目前认为，LPS为革兰阴性菌的模式识别分子，该结构是其生存不可缺少的分子，若该结构被宿主的受体，如CD14、TLR4等天然免疫反应分子所识别，导致GNB被宿主所清除，这种机制被认为是进化的结果。GNB可以发生某些改变，宿主的受体也发生相应的变化，但这些变化都是在识别其共同性结构方面，使其不能逃脱宿主的应答，也就是说是微生物和宿主的“军备竞赛”的表现。目前尚未分离到核心糖脂部分，即KDO脂质A缺陷的菌株，说明脂质AKDO在细菌生长繁殖等生命活动中的重要性。O抗原特异性多糖链具有亲水性、带负电荷，可以保护细菌抵抗吞噬细胞的调理吞噬作用，O抗原特异性多糖链的高度变异性，可以保护细菌免受宿主体内的已存在的抗体和消化酶对其的清除反应。具有光滑型脂多糖（即O抗原多糖链完整或较长的脂多糖分子）的菌株具有抗血清杀伤作用，是因为长的O抗原多糖链存在空间位阻效应，阻止补体复合物攻击黏附在细胞璧的疏水性外膜上，从而避免遭受补体的损害。二、增强宿主的非特异性免疫小剂量内毒素能激活B淋巴细胞产生多克隆抗体；促进T淋巴细胞的发育成熟；激活NK细胞活性；激活巨噬细胞，增强其吞噬和消化能力，并合成分泌干扰素，肿瘤坏死因子、集落刺激因子、白细胞介素等细胞因子，调理免疫应答反应；此外，内毒素可以通过替代途径激活补体，发挥补体激活的一系列生物学效应。所以，内毒素可以通过上述机制增强机体的非特异性免疫能力，抗辐射损伤，促进粒-单核细胞增殖、增强吞噬细胞免疫功能、诱导肿瘤坏死从而增强抵抗肿瘤能力，具有免疫佐剂活性等有益于宿主机体的作用。动物注射内毒素后，肝、脾体积和重量均增加，肝、肺、淋巴结等单核-吞噬细胞系统组织增生，细胞分裂增速。三、可诱导内毒素耐受小剂量内毒素可以诱导内毒素耐受现象，这主要是有关受体表达和性质发生变化的结果，如TLR4表达下调（dow n-regulation）；以及转录调节因子活性改变，如核因子NF-κB复合物组成中p65升高，p50减低，使p65p50/p50p50 比例下降，影响核因子转位入核，减少其管辖基因表达；而且IRAK（Interleukin-1 receptor associated kinase，白细胞介素-1受体与激酶结合）表达下降，且不与TLR4的胞质的DD（death domain）趋近和结合，因此不能激活内毒素信号转导的下游分子，势必影响转录因子的激活，无法使TNF-α，IL-1等表达。四、诱导非特异性感染耐受小剂量内毒素激活免疫细胞，其中NF-κB、AP-1，STAT等信号途径为许多细胞因子所共有或在NF-κB等处会聚。NF-κB复合物等转录因子从胞质转位进入细胞核内诱导其管辖的基因表达，影响其他细胞因子，病原体以及产物的信号传导，并通过表达抑制性细胞因子，如IL-4、IL-10等作用产生非特异性感染耐受现象。五、诱导肿瘤坏死和凋亡内毒素可以激活机体组织中单核-巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞等，其中单核-巨噬细胞等分泌出大量的TNF以及集落刺激因子等细胞因子，通过受体信号转导途径诱导肿瘤细胞发生坏死和凋亡（apoptosis）。免疫细胞效应受到细胞因子的刺激后其活性显著增强，提高了对肿瘤细胞识别和杀伤能力，发挥抗肿瘤效应。大剂量内毒素可以降低动物对肿瘤的抵抗力，如大白鼠经过注射大剂量的酵母多糖后，移植人的结肠癌较易成功。Keost（1973年）提出，内毒素可以使免疫衰老，从而导致与年龄有关的疾病和肿瘤的发生增加。经过内毒素处理的动物可发现有胸腺剥离（thymicablation）的现象，因为内毒素可使胸腺细胞发生凋亡，导致其实质细胞显著减少。因而推测免疫监视作用已受到损害，故有利于肿瘤的发生。如由内毒素造成的移植物抗宿主反应（graft versus-host reaction，CVHR）的小鼠常常并发胸腺淋巴瘤，梭形肉瘤等肿瘤。但适量的内毒素又可以增强机体抗肿瘤的能力。六、潜在免疫佐剂作用内毒素与其他可溶性颗粒性抗原一起注射入机体中，能使后者刺激机体产生抗体的效价明显增高。这是因为内毒素能够激活免疫活性细胞（单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突细胞，淋巴细胞等）和内皮细胞、上皮细胞等，所以内毒素具有免疫佐剂效应。例如：应用伤寒，副伤寒、破伤风类毒素或“白百破”三联疫苗时，伤寒、副伤寒或百日咳杆菌中的脂多糖不但可作为预防性接种使用的疫苗，而且对类毒素来说，还可起到佐剂效应，从而增强免疫效果。

典型肠道细菌脂质A为1，4-二磷酸-β1，6连接糖胺二糖为骨架，以酰胺键和酯键连接着3-羟脂肪酸或3-酰基羧基残基。本结构不是所有革兰阴性菌共有的结构。尤其与大肠细菌种系发生遥远的家族如硫杆菌（bradyrhizobia），其上述结构不经常遇到。 最初认为衍生脂质A结构为“异常“脂质A型，现在改称为脂质A变异株。如硫杆菌、缓根瘤菌科、硝化菌属（N itrobacter）、布鲁杆菌属（Brucella）、着色菌属（Chramatim Perty），绿菌属（Chlorobium N ad son）等。不但在LPS的骨架结构上，而且在其替代物（substitution）上均存在明显变化。脂质A变异株存在过渡型（或转变型）形式，在类球红细菌族（Rhodobacter sphaeroides）中，只是部分酰胺连接3-羟脂肪酸被3-氧豆蔻酸（3-oxo-myristicacid）取代。色素菌属糖胺作为脂质A骨架多糖，但总是伴随小量2，3-二氨基-2，3-二脱氧-D-葡萄糖（2，3-Diamino-2，3-dideoxy-D-glucose，DAG）连接。  DAG仅存在于脂质A骨架糖。2，3-二胺-2，3-二脱氧已糖的糖醛酸衍生物被报道作为铜绿假单胞属的不同血清型的菌体抗原（somatic antigen）（O链）。 3-氧豆蔻酸：鳞利斯顿菌（L istonella angu illarum ）和类球红细菌族首先被报道有3-氧豆蔻酸的存在。现在，实际上所有革兰阴性菌的种系发生树的种类和菌株形成α-3支链均可观察到。 生物学效应最显著的内毒素为肠源性LPS，常常用肠源性LPS 作为标准，检验细胞的反应和进行治疗效果等的研究，其生物学活性部分脂质A 由β-1，6连接D-糖胺二糖，并附有6个饱和脂肪酸和两个带负电的磷酸根所组成。这些结构的排列发生变化，如电荷数目减少，脂酰基团的减少，脂酰链分布变化及脂酰饱和程度均可以导致其生物学活性的下降。说明内毒素的一级结构的变化势必会影响其物理化学作用。Seydel等证实，内毒素中LPS的立体结构与其生物学的效应密切相关。不同的立体结构可以发生不同的效应，一般来说，锥体型的空间结构往往引出细胞的激活效应，而圆柱形的空间结构的LPS 往往是内毒素的拮抗剂，抑制细胞的活化。

O抗原特异性多糖链合成有关的基因分为三类（表1-2，图1-7）：①与NDP-单糖合成有关的基因，这类基因的命名按其参与合成的糖命名，如与Dtdp-L-鼠李糖合成有关的基因命名为rmlA -D。②与NDP-单糖转移有关的基因，这类基因统一命名为wb※※，其产物为糖基转移酶，参与O抗原重复单位合成中的糖基转移。③与多糖链加工有关的基因，命名为WE※※，包括多聚化反应，糖链输出等功能，如多聚化酶基因命名为Wzy。其中第一、第二类基因在过去的文献中命名为Hb基因。与核心多糖合成的基因类似，参与O抗原合成的基因集中一相近的区域，位于染色体上44~48分钟处。  关于脂多糖合成的调节机制，目前研究较多的是RfaH对操纵子转录的正调控作用。无论是在核心多糖合成的操纵子（如waaQ操纵子）还是在O抗原合成的操纵子（大肠杆菌O7的rml操纵子），其中第一个基因的上游都含有一段非翻译序列，这段非翻译序列在不同的操纵子中长度可以有所不同。有一对相对保守的39bp序列称为JUMP Start（just-upstream of polysaccharide-associated gene starts）。JUMP Start中有一个8bp序列（5'-GGGGGTAG-3'）被命名为OPS元件（operon polarity suppressor element ），如果缺失OPS元件，其所在操纵子中的基因转录会停止或者靠近OPS元件的基因转录水平下降，而远端基因的转录几乎完全停止，即所谓的转录极性。非翻译区序列的mRNA形成不同数量的茎环结构（如waaQ操纵子中有3个，rml操纵子中有4个），这些二级结构可以导致其转录的终止。OPS元件的功能是把RfaH、Rho、RNA聚合酶聚集在其附近，形成一个更具有向前推进力的转录复合物，从而通过上述茎环结构，实现操纵子下游基因的转录。茎环结构的数量不同，导致了操纵子转录对RfaH的依赖性不同，这可以解释为什么在RfaH突变株中脂质A核心的合成不被完全封闭。 

O抗原多聚体一旦与脂质A核心连接，就停止多聚化反应。也就是通常所说的连接反应能够终止多聚化反应。脂质A核心及已结合不同长度重复单位的脂多糖都能有效地转移到外膜上，因此用SDS-PAGE能看到脂多糖分子大小不一，这是由于生物合成系统的差异而不是输出系统的因素所致。  不同细菌的O抗原侧链分布不同，有的含约20个重复单位的多聚体占据优势，有的可能为约100个重复单位的多聚体占据优势，在SDS-PAGE电泳中由于不同种属的细菌其不同分子的银染色着色强度差异得到体现。不同细菌的O抗原侧链长度分布不同的原因，可能在O抗原的多聚化或连接反应过程中有一个大小选择因子在起作用。在以Wzy依赖型途径合成抗原的细菌中，Wzz（即Rol或Cld）是调节侧链长度分布的重要蛋白质，但其具体作用机制目前还不清楚。

尽管O抗原结构多种多样，但其合成都在胞质面进行，先通过核苷二磷酸-单糖前体把糖基转移到膜结合脂GCL（glycosyl-carrier lipid） ，然后在周质间隙面以新生O抗原连接到独立合成的脂质核心结构上。  1、合成途径根据O抗原重复单位多聚化过程中所参与的成分，多聚化的部位以及多糖链跨膜转运到周质间隙面所参与的成分和方式不同，可把O抗原合成途径分为三类： （1）Wzy（即 Rfc）依赖型：此途径主要特征是寡聚糖重复单位在细胞质膜面以GCL-PP形式合成，然后在Wzx（Rfbx ）参与下转移到周质间隙面，以完成重复单位的多聚糖反应，多聚化反应需要多聚化酶Wzy催化。通过此途径合成的O抗原均为异聚体（即重复单位由不同的糖基组成）。 鼠伤寒沙门菌的O抗原重复单位合成和多聚化过程如图1-6所示。 首先由WbaP催化1-磷酸半乳糖从UDP-Gal转移到GCL-P形成GCL-PP-Gal，然后在一系列糖基转移酶的催化下完成重复单位的合成。新合成的GCL-PP重复单位从胞质面转移到周质间隙面，以新生的GCL-PP多聚体为供体，将多聚体转移到新合成的重复单位上。解下了多聚体的GCL-PP在进行下一次的重复单位合成以前，需要经过焦磷酸酯酶作用生成GCL-P才能再次发挥作用。对于志贺菌和大肠杆菌K-12的某些O抗原来说，其重复单位与核心多糖相连的糖基为GlcNAc而不是Gal。此类重复单位的合成是由UDP-GlcNA c：GCL-P-GlcNAc-1-P转移酶WecA（即Rfe）催化起始反应的，后续的重复单位合成和多聚化与鼠伤寒沙门菌的相同。 （2）ABC 转运装置依赖型：此途径仅局限于结构极其简单的O抗原的合成，通常为线性同聚体，例如大肠杆菌O8、O9和肺炎克雷伯杆菌O1抗原。合成是在胞质面由WecA催化形成GCL-PP-GlcNAc“引物”而起始，通过糖基转移酶连续将糖基转移到生长的多聚体的非还原端而实现多聚化反应，多聚化反应不需要wzy参与。糖基转移酶的特异性决定其重复单位的结构。在胞质面合成的O抗原通过ABC转运装置转移到周质间隙面，在其内完成与脂质A核心的连接反应。 （3）合酶依赖型：本途径最近在沙门菌O54中发现。O54的结构为一多聚N-乙酰甘露糖胺（mannose-N-acyl，ManNAc），其合成也需WecA合成的“引物”GCL-PP-GlcNAc，然后由WbbF即RfbB）催化多聚体的延伸。WbbF为一渐进性糖基转移酶（progressivegly cosyltransferase） ，即合酶（oynthase），具有转移酶-输出双重功能，将合成的O抗原从胞质面转移到周质间隙面上。

O抗原多糖链在细胞膜的周质间隙面与脂质A核心区域连接，形成完整的脂多糖分子。脂多糖分子从周质间隙转移到外膜，但呈递在细胞外膜的机制目前还并不清楚，推测可能是通过内、外膜黏附位点处的“Bayer桥”而实现。 Waal（即Rfal）是目前已知惟一与连接反应有关的酶。Waal能够有效地将大相对分子质量多聚体或小相对分子质量寡聚体连接到脂质A核心区域上。连接反应的基本特点是具有保守性，不依赖于O抗原合成途径。不同的细菌通过不同途径合成的O抗原均能有效地连接和表达在细胞表面上，这也是大肠杆菌K-12基因工程菌株研究和表达异源O抗原的基础。  大肠杆菌K-12和鼠伤寒沙门菌Waal酶的一级结构并无明显相似性，虽均含有多个跨膜域，其疏水侧（hydropathy profiles ）结构明显相似，但二者功能不能互补。每种Waal 酶的有效活性可能需Waak（即Rfak）的协调作用，说明每种Waal 的活性发挥可能需要相对应的Waak酶进行特异性的核心结构修饰或（和）Waal 与Waak 蛋白质之间的特异性作用。在细胞表面，O抗原可只以与脂质A核心结合的方式存在（如鼠伤寒沙门菌），也可以与脂质A核心结合以及不结合的方式存在。后者的代表是霍乱弧菌O139的O抗原，与核心连接的只有一个短的（单一的重复单位）寡糖，大相对分子质量的荚膜多糖（不与核心连接）含有相同的重复单位结构。

核心多糖的合成起始于脂质Ⅳa，在非还原性葡萄糖胺的C-6'位加入KDO（核心寡聚糖）后，逐步加入庚糖和己糖（图1-5）。  1、KDO的合成和附着 KDO的合成包括三个连续性反应：①5-磷酸-D-核酮糖↔5-磷酸-D-阿拉伯糖。②5-磷酸-D-阿拉伯糖+磷酸烯醇式丙酮酸→8-磷酸-KDO+磷酸。③8-磷酸-KDO+烷酸。这三步反应分别在5-磷酸-D-核酮酸异构酶、8-磷酸-KDO合成酶，8-磷酸酶催化下进行。位于染色体27分钟处的kdsA基因编码8-磷酸-KDO合成酶。 KDO在CMP-KDO合成酶催化下生成CMP-KDO活化形式，催化该步反应的酶是由位于染色体85分钟处的kds B基因编码的。CMP-KDO在双功能或三功能蛋白WaaA 的催化下，将KDO结合到脂质Ⅳa的C-6'上，然后再将第二个KDO分子加到第一个KDO 分子上。 2.庚糖区和己糖区的合成 庚糖以ADP活化形式，己糖以UDP活化形式逐一加入核心多糖上。催化核苷酸单糖的糖基转移酶属于一系列膜相关糖基转移酶，它们在细胞膜胞质面将糖基转移到成熟的脂质A分子上。合成完毕的脂质A核心分子可能是在ABC转运装置[ATP-bindingcassette（ABC）transporter]的参与下从细胞膜的胞质面转移到细胞膜的周质间隙面，在周质间隙面完成与O抗原多糖链的连接反应而生成完整的LPS分子。此外，脂质A核心也可作为肠道细菌共同抗原（entero-bacterial common antigen，ECA），以及大肠杆菌群荚膜K抗原多糖链的受体。  参与核心多糖合成过程中的糖基转移酶或修饰酶是由一类称为wa※※的基因编码，它们位于染色体的81~82分钟处，介于cysE和pyrE基因之间，这些基因分布在三个操纵子中。对于大肠杆菌五种核心结构而言，不同核心合成的基因组成和遗传分布不同。 waaA操纵子包含编码双功能或三功能KDO转移酶的结构基因waaA和一功能未知的相对分子质量为18000的多肽基因。gmhD操纵子中的gmhD、waaF 、waaC基因产物与内核庚糖区合成有关，waaQ操纵子则与外核己糖区合成和核心区的化学修饰有关。在大肠杆菌K-12中gmhD操纵子的转录受一热休克启动子的调节，waaQ操纵子的转录由该操纵子上游的一非翻译区序列和转录延长因子RfaH共同正向调节。

在过去的十几年中对内毒素的研究主要集中在对大肠杆菌（E.coli K-12）脂质的生物合成途径方面。 在细胞表面生物合成过程中， UDP-N-乙酰葡糖胺（uridine diphosphate-N -actylglucosamine，UDP-GlcNAc）是重要的中间物，也是肽聚糖和脂质A的共同前体物质，在合成表面多糖时起到重要作用。在LPS核心多糖与О抗原连接过程中CleNAc起到关键作用。  UDP-GlcN和β-羟基十四烷酸-载体蛋白（β-hydroxymyristoyl-acylcarrier protein，Bhydroxymyristoyl- ACP）等脂质A合成的前体分子是经过下列一系列反应生成脂质A的： 1、UDP-单脂酰乙酰葡糖胺的生成UDP-GlcNAc在3-羟基位被β-羟基十四烷酸-载脂蛋白提供的β羟基十四烷酸酰化，生成UDP-单脂酰乙酰葡糖胺（UDP-3-monoacyl-GleNAc），这一反应由酰基转移酶催化进行下，位于染色体4分钟处的lpx A基因编码酰基转移酶。 2、UDP-2，3-二脂酰葡糖胺以及脂质X的生成UDP-单脂酰乙酰葡糖胺在lpxC基因编码的N-脱乙酰酶催化下脱去氨基上的乙酰基，然后在lpxD基因编码的产物催化下向氨基转入β-羟基十四烷酸，从而生成UDP-二脂酰葡糖胺（UDP-2，3-diacyl-GlcN）。通过焦磷酸酶除去UDP-二脂酰葡糖的UDP，生成1-磷酸-2，3-二脂酰葡糖胺，也就是通常所说的脂质X（lipid x）。 3、脂质Ⅳa的生成UDP-2，3-二脂酰葡糖胺和脂质X通过β-1，6焦磷酸键连接缩合生成脂质骨架，此时每个糖基上有2个β-羟基十四烷酸，具有还原性的葡糖胺的C-1位上存在有一个磷酸基，该步反应是由lpxB基因编码的蛋白质催化。然后，在特异性激酶的催化下，使非还原性的葡糖胺的C-4'位置磷酸化，从而生成1 ，4'-二磷酸四脂酰葡糖胺双糖，也即脂质Ⅳa（lipid Ⅳa）。 4、脂质A的生成从脂质Ⅳa向脂质A的转变，首先需在非还原性葡萄糖胺的C-6'位上加入KDO ，然后再加入两个饱和脂肪酸和极性基团如磷酸基，该步反应的具体机制目前还不清楚。

脂质A（lipid A）为一种糖磷脂，具亲水性和疏水性的双嗜性的特点，由氨基葡萄糖、脂肪酸和焦磷酸盐组成，其骨架为两个氨基葡萄糖在β-1，6位通过焦磷酸键聚合而成，具亲水性，多种长链脂肪酸和焦磷酸盐分别以脂键和酰胺键与双糖链相连，其中长链脂肪酸的结构可使脂质A具有疏水特性。脂质A是内毒素的生物学活性主要组分。各种革兰阴性菌脂质A的化学结构极其相似，虽然彼此可以有差异，但无种属特异性。脂质A的化学结构见图1-2。  脂质A分子中，脂肪酸约占70%~ 80%。各种细菌的脂肪酸性质和排列不一。肠道细菌含有羟化脂肪酸，尤其是羟基化肉豆蔻酸（β-hydroxymyristic acid）为其特定成分，而其他细菌则没有羟基化肉豆蔻酸或其他羟基化脂肪酸。厌氧黑色素类杆菌的脂肪酸很独特，可为环状或奇数碳链脂肪酸，缺少β-羟基化肉豆蔻酸。脂质A不溶水，而溶于酚、汽油、吡啶、三乙胺、二甲基亚硕以及氢氧化钠等。1960年，Westplal等首先报道脂质A是内毒素的生物学活性成分，随后OttoLüideritz等采用两种方法证实脂质A的活性，一种方法是将多糖链缺陷变异株的脂多糖中KDO残基的化学结构加以改变，脂多糖的活性（小鼠和鸡胚致死性、致热性、抗补体活性）不变，说明毒性不在脂多糖部分，而在脂质A；另一种方法是将灭活细菌进行分离提取，所得到的不溶性脂质A 与水溶性载体如白蛋白等结合，成为稳定的可溶性的脂质A，并直接测定其活性。试验证实，脂质A对小鼠具有致死性、致热性、抗补体活性以及能引起骨髓坏死、鲎血溶解物试验阳性等生物学活性。 脂质A 活性虽然较原始粗提的脂多糖活性略低，但仍可以说明脂多糖的活性部位系脂质A。而多糖的存在却有助于不溶性的脂质A易溶解而发挥作用。脂质A的毒性主要在于其以脂键相连的脂肪酸，若后者被中性粒细胞、巨噬细胞内溶酶体酶，如AOAH水解，变成脱酰基脂质A，导致其空间结构发生改变，该脂质A或脂多糖即失去毒性。各种革兰阴性菌的脂质A 的化学成分和结构虽然有差异，但彼此极其相似，这就解释了内毒素的活性，包括对人体所引起的反应基本相同的原因，但不排除在不同物种中，如人类和小鼠对有些内毒素反应相反的可能。 脂质A系LPS中最保守的部分。也是革兰阴性菌株脂多糖分子结构中共有的成分，目前认为是GNB的病原体相关分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP），由宿主天然免疫系统识别：如TLR，CD14等受体识别PAMP分子。研究发现，脂质A结构的完整性（如双磷脂酰脂质A）与LPS 的毒性相关，而单磷酰基脂质A或单磷酰基脂质A前体（如脂质x，脂质Y）则不能引起发热，局部Shwartzman反应或者致死性休克。因此有人研究利用单体脂质A前体诱发机体对内毒素耐受的研究和治疗。目前认为在LPS结构中，脂质A 和KDO结构部分是最具有毒性的成分，而并不需要О特异链和核心多糖的大部分参与，例如Bg-LPS，因其缺乏典型细菌内毒素所具有的KDO和β羟基化肉豆蔻酸，内毒素的活性就比较弱。脂质A和KDO结构部分也具有免疫原性，能激活机体免疫系统，引起机体产生相应的抗体。  一般方法提取的内毒素中有两种脂质形式，即脂质A和脂质B。脂质B与内毒素其他成分结合较弱，一般脂溶剂即可将其提出，其可能属于脑磷脂，无生物学活性。由于除去脂质B后对内毒素的活性没有影响，因此脂质B不是内毒素的真正的毒性成分。脂质A则与多糖牢固结合形成脂多糖。 典型的内毒素脂多糖分子是由以上三部分组成的，但在有一些革兰阴性细菌（如嗜血杆菌属、奈瑟菌属等）中，仅有少数几个糖基取代了О特异性多糖链，连接于核心多糖外侧部分，因此这类脂多糖通常被称为脂寡糖（lipooligosaccharide，LOS）。

核心多糖，又称核心区，位于脂质A 的外层，由2-酮基-3-脱氧辛酸（2-keto-3-deoxyoctonate，KDO），庚糖、磷酸乙醇胺及己糖（葡萄糖、半乳糖等）所组成，其外端以糖苷键与O抗原链相接（图1-4）。在一般革兰阴性杆菌脂多糖的核心多糖中，KDO和庚糖是其特定的成分。核心多糖近端的庚糖通过三个KDO与脂质A以共价键相连，该结合键易被弱酸所破坏。在LPS结构中核心多糖主要起着连接多糖与脂质A 的作用。核心多糖有属（genus）特异性，同一属细菌的核心多糖相同，相对О特异性抗原而言核心多糖的变异性极小，呈高度保守状态。  KDO和庚糖是一般革兰阴性杆菌的特定成分，但黄单胞杆菌（Xanthamonas）和铜绿假单胞菌（Pseudamonasaeruginosa）却缺少庚糖。厌氧的梭形杆菌（Fusobatericum）具有与沙门菌相似的化学成分，而厌氧的类杆菌，如黑色素类杆菌（Bacillu s m elan inog en icu s）和脆弱类杆菌（Bacillu s f rag ilis）则缺少KDO和庚糖。霍乱弧菌亦缺少KDO。 

O特异性抗原多糖，又称O特异性多糖链，简称O抗原或O侧链，位于脂多糖分子的最外层，由数个至数十个（最多可达40个）寡糖重复单位（oligosaccharide repeat）构成，每个寡糖单位系由3~5个单糖组成的低聚糖，这些单糖通常为中性糖、氨基糖。O抗原链结构是脂多糖组成中最易发生变异的部分，它的多样性决定了不同革兰阴性菌株的抗原特性。  革兰阴性菌的O抗原，具有种（species ）的特异性，这是因其多糖链中单糖的种类、分布位置、排列方向和空间构型各不相同所致。O抗原能与相应抗体起特异性反应，不同种类的大肠杆菌，O抗原链的单糖种类及排列不同，形成特异的抗原性，故O抗原链是不同菌种血清学特异性的结构基础。该结构也是革兰阴性菌株的主要抗原决定簇（determinant），大多具有革兰阴性菌型的特异性，可引起菌型特异性反应。根据菌落形态，O抗原多糖链缺失时为粗糙型细菌（rough bact erium），完整O抗原多糖链为光滑型细菌（smooth bacterium）。

如何影响GNB的LPS合成，使LPS和GNB能容易被宿主识别和清除，也是一种治疗内毒素血症的措施。在肠源性内毒素血症中，大肠杆菌（E.coli）多具有典型的LPS结构，易逃避宿主的吞噬清除反应，表现出强烈的内毒素生物学活性，引发各种毒性效应，所以在内毒素研究中，常常使用大肠杆菌的LPS进行评估内毒素的生物学效应和对各种干预措施的评价；而在外源性GNB感染时，其LPS结构缺乏典型的LPS结构，毒性相对较低，易被宿主清除。  德国学者Seydel等将LPS聚集体大分子置于生理盐水中，以巨噬细胞分泌的IL-6作为指示剂，用同步辐射X线衍射技术分析不同LPS的立体结构，发现锥体结构（cubic conformation）的LPS具有强烈的生物学毒性作用，而圆柱体（cylindrical conformation）的立方体化学结构缺乏毒性，或毒性较低。来自E.coli的六脂酰脂质A ，为倒置立方体结构（inverted cubic conformation），而来自E.coli的五脂酰脂质A和四脂酰脂质A则形成多板层性结构（multilamellar structure），且向有轻微胶粒结构（micellar structure）的倾向发展；而c.jejuni脂质A为一个单层板层状结构（unilamellar structure），有轻微的向倒置立方体结构发展的趋向。其他脂质A无一例外地都形成多板层性结构。肠道细菌六脂酰的每个脂质A为圆锥形或凹面形，五脂酰的脂质主要为圆柱形，四脂酰脂质A为圆柱形，并存在向圆锥形或凸面发展的倾向（疏水区的横切面略小于亲水区的横切面）。  目前资料显示，内毒素中LPS存在一个共同的原则，仅仅圆锥形或凹面的物理形状脂质A具有高度生物学活性，如肠道的E.coli。LPS 缺乏激动剂活性，与脂质A的圆柱形具有相关性。缺乏脂酰基团的LPS并不说明能作为拮抗剂的前提，可能是当内毒素内化（internalization）到单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞后，由酰基羧基水解酶（acyloxyacyl hydrolase，AOAH）酶解，生成去酰基脂质A ，同时也改变其立体形态学，此时无毒性效应。可见LPS 中有无酰基，并不能说明其有无毒性，需要了解其立体结构。 内毒素的生物学效应与LPS 的负电荷的多少，酰基链的数目，以及酰基的分布、酰基链的脂肪酸饱和程度、立体构象的改变等均影响内毒素的活性，该结论可为设计LPS 的类似物创造理论依据，使之拮抗具有毒性的LPS的作用。

内毒素的成分不同可使细菌表现型存在三种形式，即光滑型菌落、粗糙型菌落以及中间型菌落（亦称黏液型菌落）。核心多糖成分减少或缺损时细菌培养菌落外观表现粗糙，故称为粗糙型变异株（rough-LPS，R），可根据其核心多糖缺损的程度不同分别称为Rb-LPS，Rc-LPS，Rd-LPS，Re-LPS，如图1-3所示。  光滑型菌落的大肠杆菌LPS电镜为细长索状结构，粗糙型大肠杆菌LPS则以圆形结构多见，因其糖链长度不同而产生不同的空间位阻效应，影响机体免疫细胞对LPS和CNB的识别和吞噬，从而使宿主对其产生不同的免疫效应，影响机体对细菌的清除。  粗糙型糖链短，易被吞噬细胞所吞噬，如职业性吞噬细胞：中性粒细胞、巨噬细胞，其易清除粗糙型细菌；而光滑型糖链长，存在空间位阻作用，不易被吞噬细胞吞噬和补体所结合，易逃避机体对其免疫反应。

内毒素由脂多糖与蛋白质复合而成（图1-2）。脂多糖为革兰阴性细菌细胞膜表面的主要组成成分，在细菌和外界环境的相互作用中扮演着重要角色。脂多糖约占细菌干重的3.4% ，每个细胞表面约有一百多万个脂多糖分子，它和蛋白质、磷脂、脂蛋白等共同组成革兰阴性细菌细胞壁的外膜。脂多糖分子由亲水性多糖和疏水性脂质结合组成，故为两性分子，其中多糖体为杂聚糖聚合而成，如己糖（葡萄糖、半乳糖、甘露糖等）、戊糖（pentose），庚糖（heptose）、鼠李糖（rham nose）等。因具有磷酸根基团，故表面带有负电荷，进行免疫电泳时，在电渗作用下移向阴极。脂多糖分子的基本结构由三部分共价连接而成，即O特异性抗原多糖（O-specific antigen polysaccharide）、核心多糖（core polysaccharide）及脂质A。脂多糖凭借其脂质A结构锚定在细菌外膜磷脂层的外侧部，在某些种属细菌中脂多糖甚至替代了磷脂。  由于细菌来源不同和提取方法不同，内毒素的结构形态和化学组成可以不同。不同学者报道的脂多糖颗粒大小以及形态差异较大，其相对分子质量约1x106~ 20x106。根据对大肠杆菌、百日咳杆菌及鼠沙门菌的脂多糖的电镜观察证实，脂多糖为各种形态的膜碎片：如线状、环状、带状、细丝状、小点状，小泡状以及板层状等，均具有相似的表面结构。 

早在20世纪初，Richard Pfeiffer研究霍乱弧菌时，发现革兰阴性菌（Gram-negative bacillus，GNB）中有一种相对不溶性的成分，能够引起发热、休克，器官损害等病理反应，因其毒性效应和性质与外毒素（exotoxin）存在显著差异，就用内毒素（endotoxin）这一术语来描述该物质。随后多年对革兰阴性菌外膜的超微结构技术和生物分析技术的研究证明内毒素是磷脂双分子层结构，细胞膜的外部主要有结构易变的两性分子所组成，即脂多糖（lipopoly -saccharide ，LPS）。LPS是内毒素的主要成分。  LPS的毒性中心为脂质A（lipid A ），而多糖部分仅有少许或者根本没有生物效应。内毒素和外毒素的区别主要表现在：内毒素具有对热稳定的特点，而外毒素对热不稳定，而且外毒素能够在生长培养基或在急性感染中的活菌中所释放出来，相反，内毒素一般是在细菌崩解后释放出来。具体的区别如表1-1所示。  目前，LPS和内毒素这两个术语几乎混用，实际上两者有一定区别。LPS的毒性中心为脂质A，目前商品化的LPS中发现有“内毒素蛋白"的物质，后者进行信号转导的效应受体不同于纯化和合成的LPS作用的受体。纯化LPS或合成LPS只能够通过Toll样受休4（Toll-like receptor 4，TLR4）发挥信号转导，而“内毒素蛋白"是通过TLR2进行信号转导而发挥效应。因此内毒素若从其生物学的效应来说，应该包括“内毒素蛋白"，所以比LPS概念更广。 1933年，Boivin等用三氯乙酸粗提的方法首先在鼠伤寒杆菌中分离出一种耐热的致病因子，当时因其一般蛋白质反应呈阴性，故称为脂多糖抗原，后人称之为Boivin抗原。随后其他学者采取其他不同方法（如热水酚，酚汽油、氯仿、石油醚等），从GNB中抽提出同Boivin抗原相似的物质，该物质无蛋白质和核酸污染，却具有多种生物学毒性效应，如发热、低血压、局部Shwartzman 反应、休克、多器官功能衰竭，弥散性血管内凝血（DIC）等。细菌内毒素主要见于革兰阴性细菌（见图1-1） ，也可存在于革兰阳性细菌、真菌、支原体及某些动植物组织中。革兰阴性细菌死亡后，细胞璧崩解释放出胞壁上的脂多糖分子，起初曾认为在细菌生活时内毒素不会扩散到环境中，后来发现活菌在繁殖生长时也可以以发疱形式释放胞壁上的脂多糖，只不过释放的内毒素浓度与细菌死亡时所释放的内毒素浓度相比低得多。习惯上将GNB细胞外膜中LPS作为一个整体称为内毒素，现已经将内毒素和脂多糖作为同义语来使用。 

内毒素是革兰阴性杆菌生长时释放或死亡时裂解出来的细胞壁脂多糖成分。体内外实验早已证明，内毒素具有耐热，耐酸碱等特性。内毒素进入机体后可引起发热，血管扩张，血管通透性增加、中性粒细胞增多，补体激活、机体血压下降等病理生理反应，严重时可导致弥散性血管内凝血及多器官功能衰竭。由于基础研究和临床研究的深入开展，人们对内毒素的结构、功能、作用机制等有了进一步的了解，临床上也发现许多疾病的发生，发展与内毒素关系密切。内毒素血症在临床上可涉及外科，内科，妇产科、儿科，神经科，急诊科等，但是与之关系较为密切的仍然是败血症，多器官功能衰竭、急性呼吸窘迫综合征、弥散性血管内凝血，肝病等。因此，积极开展内毒素的基础及临床研究，对于阐明这些疾病的发生机制并进而建立相应的治疗措施有着重要的意义。  尽管对内毒素的研究已开展数十年之久，但是，目前国内尚无一部完整的书籍来专门阐述内毒素的基础与临床的关系。近年来，随着人们对内毒素的作用机制及信号转导途径认识的不断深化，建立和发展了抗内毒素血症的多种战略，这为以后治疗内毒素血症提供了新的思路。 内毒素进入机体后，可直接对细胞的生物膜产生毒性，但更为重要的是通过单核-巨噬细胞介导的细胞毒性作用使机体产生多种炎症介质，从而影响细胞的代谢，最后导致细胞死亡，影响脏器功能和屏障功能的完整性。Toll样受体家族的阐明使内毒素的信号转导途径更为完善。一般认为，内毒素进入机体后，与脂多糖结合蛋白结合形成复合物，将脂多糖传递给单核-巨噬细胞膜上的CD14受体，并与Toll样受体4的具有亮氨酸富集重复体的结构域发生物理接触，使Toll样受体4构象发生改变，通过其胞质结构域募集细胞内髓系分化蛋白88（My88）和白细胞介素-1（IL-1）受体相关激酶发生自身磷酸化，引发酶系级联反应，最终激活NF-MκB等多个转录因子，合成和分泌大量细胞因子发挥作用。  许多炎症介质参与内毒素的生物学效应，如TNF-α，白细胞介素类，NO、补体，前列腺素类，血小板激活因子等。肠细菌及内毒素转位是内毒素血症的主要因素之一，也是多器官功能衰竭及肝病内毒素血症致死的重要原因。重视对肠细菌及内毒素转位的处理是减少外科手术及其他危重患者发生多器官功能衰竭，减少肝病患者病死率的重要手段。 至今，对内毒素血症的治疗仍无特效措施，抗生素的应用虽然能够有效地控制细菌感染，但有增加内毒素血症的危险。内毒素抗体曾经被认为对内毒素血症的治疗有效，但是临床研究却证明其无效；其他措施包括抑制脂质A合成，阻断内毒素信号转导以减少细胞因子分泌，可能对内毒素血症的治疗有效，但仍需经过临床实践证实。

内毒素是存在于革兰氏阴性菌细胞璧外膜中的脂多糖成分，可引起动物和人一系列的病理生理反应，如致机体发热、休克、弥漫性血管内凝血、B淋巴细胞分裂、内脏器官实质性损伤等，严重者可危及生命。常见疾病如发热、感染性疾病、肠道疾病，肝衰、胰腺炎等，都与内毒素在体内的存在密切相关，且其引起的死亡甚高。美国每年因内毒素致死的病人达10万之多。下面就有关抗内毒素药物——多粘菌素B研究情况作一简述。  多粘菌素B是一种环状多肽类抗生素，具有广谱类抗革兰氏阴性菌活性，能与内毒素结合使其失去活性。众多的研究表明多粘菌素B有预防内毒素引起的病理生理作用。用多粘菌素B预处理动物，可减轻败血症血液动力学和降低死亡率。给烧伤病人低剂量的多粘菌素B对其症状有-定的改善。一种作用强九肽多粘菌素B正在研究过程中，还未在人体试验。 内毒素可诱导体内胰岛素过度分泌，导致血液胰岛素过多和葡萄糖体内平衡障碍。多粘菌素B拮抗蛋白激素分泌，实验研究认为其机制与蛋白酶C的活性有关；在胰岛中的β-细胞对过多的胰岛分泌和由内毒素血症造成的胰岛素性休克起重要作用，但因其高度肾毒性作用，难于临床广泛应用。

文献报道，鲎试验对革兰氏阴性菌感染的脑膜炎诊断是敏感的，而且一般假阴性结果不超过1% 。Terg等人的初步筛查表明，脑脊液内毒素水平>1.200pg/ml，则与革兰氏阴性菌脑膜炎患儿的休克发生和死亡有密切的联系。  内毒素测得的定量值与临床经过有一定的相关性，这对揭示临床上应采取的措施和预后都有极重要的意义。30%细菌性脑膜炎患者有抽搐症状。Terg等在对1503位脑膜炎患者的研究中发现，脑脊液中内毒素>150pg/ml，就很容易出现抽风，虽然它的机理尚不完全清楚，但脑脊液中内毒素的局部代谢作用和对血管的作用，很可能是引起抽搐的重要原因。动物实验表明，给事先用短棒杆菌致敏的小鼠静脉注射内毒素就会引起抽搐。血浆内毒素含量增高也会伴随严重的脑电图异常。尽管中枢神经系统的机能障碍病因因子很多，不能完全归罪于内毒素，但内毒素肯定是一个重要因子。 上述研究表明，血浆内毒素浓度及脑脊液浓度对指导临床治疗及估计预后都有十分重要的意义。如果脑脊液内毒素≥3.2×10-6mg/ml，则明显伴有死亡。如果内毒素×10-6mg/ml，则不伴死亡。

由于在感染，创伤等应激状态下，内毒素入血液可引起相应的临床症状。因此动态监测软组织感染病人的血浆内毒素，有助于了解和发现感染的程度，也可作为临床治疗和预后的指导依据。  朱子诚等对47例不同类型软组织感染病人包括急性蜂窝组织炎，创口感染，新生儿坏死性筋膜炎、糖尿病下肢溃烂感染，糖尿病并发多发性疖肿，以及烧伤感染等进行了血浆内毒素的监测，结果显示：感染初期（如局限感染组），血浆内毒素即有增高（与对照组比较P），但在重症感染时，由于大量繁殖致病菌及其内毒素的强烈刺激，加上机体处于免疫抑制状态，血中IgG和IgA处于低值，血中内毒素的峰值和持续时间较长，预后较差。在死亡病-例中，血浆内毒素均随病情加重而呈进行性上升，其余病人的内毒素峰值均在治疗10天后下降。他们认为，血中内毒素水平动态监测，可作为治疗和预后判断的客观指标。

中耳炎一般是由流感嗜血杆菌和卡他性摩拉克氏杆菌引起的，而渗出性中耳炎的发病机理仍不十分清楚。近年来，内毒素在中耳炎的发病中的作用引起了极大的关注。许多研究人员对中耳炎患者的中耳渗液（MEE）中内毒素进行了测定。Bernstern等发现7%的无菌中耳渗液中含有内毒素，且发现67%的培养阴性的中耳渗液中有内毒素，且粘液性中耳渗液比浆液性中耳渗液中内毒素阳性率高。                                                                                        许多实验表明，在受到内毒素攻击的实验动物都可见中耳粘膜下结缔组织增厚，细胞密度增大，毛细血管通透性增强。毛细血管被破坏及血清漏出可能是实验性内毒素引起中耳炎的主要原因。Nonomura等最近基于组织学观察提出除了血清漏出外，内毒素还破坏了正常的粘膜纤毛转运系统。  有报道表明，在中耳炎发作后，感音神经性聋及鼓膜分离的发生率很高。细菌抗原或毒素能否穿过圆窗膜而损伤内耳尚无定论。林基祯等的动物实验表明，内毒素能引起蜗神经功能和结构的变化，提示内毒素可能穿透圆窗膜进入内耳，引起中耳炎的内耳后遗症。另有报道，大肠杆菌内毒素引发血管致耳毒性损害，严重扰乱耳蜗的水与离子代谢，导致内耳能源衰竭，这可能是中耳炎并发感冒性聋的重要因素。林圆经等人对86例成人分泌性中耳炎患者的中耳积液进行涂片检查、细菌培养、鲎血试验，结果表明，分泌性中耳炎中耳腔中细菌和内毒素的存在是中耳积液发生或使积液迁延不愈的重要原因之一。 综上所述，内毒素在中耳炎的发病中起很重要的作用，因此在临床治疗过程中，应全面考虑综合治疗，如果适时应用抗内毒素疗法，不仅能够缩短病程，而且能够减少并发症的发生，这将是医疗领域的重大突破。