Qué son los lipopolisacáridos (LPS)?

Lipopolisacáridos o LPS son toxinas bacterianas que pueden causar inflamación y problemas de salud si llegan al torrente sanguíneo. Normalmente alojados de forma segura en el intestino, los lipopolisacáridos se vuelven tóxicos al entrar en la sangre si se tiene una infección, un «intestino permeable» o se comen demasiados alimentos grasos.

Siga leyendo para saber cómo los lipopolisacáridos causan inflamación y cómo puede analizarlos.

¿Qué son los LPS?

Definición

Los lipopolisacáridos (LPS) son una de las principales causas de inflamación sistémica de bajo grado. De hecho, los LPS intravenosos se utilizan a menudo en experimentos de investigación para causar inflamación.

La exposición a los LPS hace que tanto los roedores como las personas muestren un «comportamiento de enfermedad», incluyendo depresión, deterioro de la función cognitiva y retraimiento social.

Los LPS también se consideran un vínculo clave entre las dietas occidentales, la inflamación y la obesidad y los trastornos metabólicos.

Los LPS están normalmente presentes en la sangre a niveles muy bajos. En ciertas infecciones, los niveles de LPS aumentan sustancialmente, causando sepsis. Los LPS también pueden entrar en la sangre durante el intestino permeable o con ciertos tipos de grasa.

Los LPS pueden entrar en la sangre si se tiene una infección o el «intestino permeable». Pueden causar inflamación de bajo grado, depresión, obesidad y problemas cognitivos.

¿Dónde se encuentran?

Los LPS se encuentran en la membrana externa de las bacterias Gram-negativas. Las bacterias gramnegativas, como E. coli y Salmonella, son un tipo de bacterias que a menudo causan problemas de salud y son resistentes a los antibióticos (muchos probióticos, por otro lado, son bacterias grampositivas).

Las bacterias gramnegativas colonizan el tracto respiratorio, urinario y gastrointestinal, incluyendo la boca y el intestino. Las mayores concentraciones se encuentran en el intestino.

LPS se encuentran en muchas bacterias que causan infecciones intestinales, respiratorias y urinarias. Las bacterias intestinales «buenas» y los probióticos no contienen LPS.

Estructura

Los LPS son moléculas grandes que se componen de tres secciones distintas :

  • Cadena O-antígeno u O-específica (cadena de muchos azúcares simples, capaz de ser reconocida por el sistema inmunitario)
  • Oligosacárido central (una pequeña cadena de azúcares simples)
  • Lípido A (dos moléculas de glucosamina unidas a muchos ácidos grasos)
  • El componente graso del LPS, llamado lípido A, es el responsable de las propiedades tóxicas e inflamatorias del LPS.

    El lípido A está anclado a la membrana celular, mientras que el resto del LPS se proyecta desde la superficie de la célula al entorno circundante. Sin embargo, una vez que la bacteria muere, y la membrana celular se deshace, el lípido A queda expuesto y puede causar daños.

    Cómo alteran el sistema inmunitario

    Los LPS son potentes estimuladores del sistema inmunitario. Si los LPS permanecen en el intestino, no activan el sistema inmunitario y causan daños. La capacidad de los LPS para promover la inflamación depende de su capacidad para entrar en la sangre.

    Además de la infección, las dos vías principales por las que los LPS pueden entrar en la sangre desde el intestino son el «intestino permeable» (aumento de la permeabilidad intestinal) y a través de los quilomicrones que contienen grasa.

    Los quilomicrones son transportadores de grasa responsables de la absorción y transferencia de la grasa dietética y el colesterol desde el intestino a la sangre. Los LPS se unen a los quilomicrones y pueden ser transportados a través de la pared intestinal a la sangre.

    La unión y el transporte de los LPS por los quilomicrones es un proceso natural que ayuda a eliminar los LPS y a llevarlos al hígado para su desintoxicación. Sin embargo, no todos los LPS transportados por los quilomicrones se desintoxican rápidamente, y algunos pueden permanecer sin ligar en la sangre .

    En la sangre, los LPS se unen a los monocitos, las dendritas, los macrófagos y los linfocitos B (todos ellos son glóbulos blancos), y los dirigen para que produzcan los factores de transcripción NF-κB y AP-1.

    Estos factores de transcripción estimulan entonces la producción de citoquinas inflamatorias TNF-a, IL-1b, IL-6 y CRP. Los LPS también pueden aumentar la producción de óxido nítrico, superóxido (un radical libre) y eicosanoides (productos de la descomposición de la grasa que aumentan la inflamación, como la PGE2).

    Una vez que entran en la sangre, los LPS pueden molestar a las células inmunitarias y desencadenar la inflamación aumentando la producción de citoquinas.

    Detoxificación de los LPS

    El hígado es el principal órgano responsable de la eliminación de los LPS de la sangre. La mayoría de los LPS sistémicos son captados por las células de Kupffer en el hígado, donde son neutralizados y luego excretados en la bilis.

    Una enzima en el intestino llamada fosfatasa alcalina puede eliminar los grupos fosfato de los LPS, lo que reduce sus efectos inflamatorios. Si los niveles de la enzima son bajos, se descomponen menos LPS y aumentan los niveles de LPS circulantes.

    Causas de los niveles elevados de LPS en la sangre

    1) Infección

    La condición de LPS elevado en la sangre (endotoxemia) se produce de forma más severa durante la infección cuando grandes cantidades de bacterias gramnegativas entran en la sangre.

    Los hospitales miden los niveles de LPS de sus pacientes para predecir la supervivencia después de una infección o procedimiento .

    Un ejemplo de infección que causa endotoxemia es la periodontitis, en la que altos niveles de LPS procedentes de la boca entran en la sangre y causan una inflamación sistémica.

    Otra infección común que causa endotoxemia es la Neisseria meningitidis, que puede propagarse desde la parte posterior de la nariz y la garganta para elevar los niveles de LPS en todo el cuerpo. Esto conduce a enfermedades meningocócicas como la inflamación de las membranas (meninges) que rodean el cerebro y la médula espinal, o la meningitis.

    2) «Leaky Gut»

    Los LPS son moléculas grandes y son demasiado grandes para pasar a través de los pequeños huecos del intestino de una persona sana. Sin embargo, cuando el revestimiento del intestino se daña y surgen huecos más grandes, los LPS pueden pasar a través de este «intestino permeable» a la sangre.

    En un estudio de 44 pacientes sometidos a cirugía de páncreas, los niveles sistémicos de LPS se correlacionaron con el «intestino permeable» en una relación casi perfectamente lineal.

    El «intestino permeable» se asoció con los LPS en 137 individuos.

    Sin embargo, otro estudio descubrió que el «intestino permeable» causado por la aspirina no conducía a un aumento de los niveles de LPS en la sangre.

    En ratones, el «intestino permeable» provoca un aumento del LPS y de la inflamación sistémica.

    Las infecciones y el aumento de la permeabilidad intestinal («intestino permeable») son dos causas comunes de inflamación sistémica y de LPS en la sangre.

    3) Comidas con alto contenido en grasa

    En un estudio con 20 participantes, el consumo de dos comidas con una cantidad equivalente de calorías (una con alto contenido en grasa y otra con bajo contenido en grasa) demostró que la comida con mayor contenido en grasa aumentaba el LPS, las especies reactivas de oxígeno y la actividad de NF-κB.

    En un estudio con 12 hombres, el consumo de un desayuno mixto con un 33% de calorías procedentes de la grasa aumentó el LPS y la citoquina inflamatoria IL-6 2 horas después de la comida.

    Se encontró un aumento de los niveles de LPS en sangre y quilomicrones 3 horas después del consumo de 50 g de grasa (10 g de grasa saturada, 30 g de grasa monoinsaturada y 10 g de grasa poliinsaturada) en un estudio de 40 pacientes obesos .

    Los ácidos grasos de cadena corta y media no elevan los niveles de LPS porque se absorben directamente por la vena porta y no provocan la formación de quilomicrones .

    La grasa corporal de una persona puede afectar a la forma en que sus niveles de LPS responden a la grasa. En un estudio realizado con 16 hombres, sólo los individuos obesos presentaban niveles de LPS más elevados tras la ingesta de 40 g de grasa láctea en comparación con las personas de peso normal. Los quilomicrones de las personas obesas estaban más saturados de LPS que los de las personas de peso normal también.

    De forma similar, en un estudio de 54 personas, aquellas con diabetes tipo 2, alteración de la glucosa en ayunas y obesidad tenían niveles elevados de LPS en respuesta a una comida rica en grasas, mientras que las personas delgadas y sanas no. Los niveles de LPS aumentaron un 124% en los pacientes con diabetes tipo 2.

    Grasas saturadas

    En un ensayo clínico con 75 pacientes con síndrome metabólico, una dieta alta en grasas saturadas aumentó los niveles de LPS en comparación con una dieta alta en grasas monoinsaturadas, una dieta baja en grasas y carbohidratos complejos y una dieta baja en grasas y carbohidratos complejos suplementada con omega-3 .

    En un estudio de 8 adultos, una dieta de un mes con alto contenido en grasas (40% de las calorías totales) y grasas saturadas (20% de las calorías totales) aumentó los niveles de LPS en un 71%, en comparación con una dieta baja en grasas y alta en fibra en la que los niveles de LPS disminuyeron en un 31% .

    En un estudio de 48 personas sanas, 300 calorías de nata pura aumentaron los niveles de LPS hasta 5 horas después de su consumo, mientras que calorías iguales de azúcar, zumo de naranja y agua no lo hicieron.

    En un estudio de 20 adultos sanos, 16 g de aceite de coco (82% de grasa saturada) aumentaron el LPS, pero el consumo de omega 3 dio lugar a una menor respuesta del LPS. No hubo un aumento del LPS por el aceite de semilla de uva (ácido graso omega 6).

    En un estudio de 28 personas, 3 semanas de una dieta alta en la grasa saturada ácido palmítico aumentó los niveles de TNF-a en sangre inducidos por el LPS. Sin embargo, el consumo de una dieta con alto contenido en ácido oleico (grasa monoinsaturada) durante 3 semanas redujo la IL-1b, la IL-18, la IL-10 y el TNF-a inducidos por el LPS.

    El consumo de una dieta con una alta proporción de ácido palmítico/ácido oleico condujo a la secreción de IL-1b a partir de los glóbulos blancos (linfocitos y monocitos) estimulados por el LPS en un pequeño ensayo realizado en 12 mujeres .

    Las comidas con más grasa pueden aumentar la inflamación y los niveles de LPS, sobre todo en personas obesas, pero esto todavía es incierto.

    Grasa emulsionada

    A la grasa emulsionada se le ha añadido un compuesto (como la lecitina) para que se mezcle más fácilmente con el agua. Los emulsionantes son comunes en muchos alimentos, como la mayonesa y el helado. La emulsificación también aumenta la capacidad de las grasas alimentarias para descomponerse en el sistema digestivo.

    En un ensayo clínico con 16 hombres, el consumo de 40 g de grasa láctea emulsionada aumentó los niveles de LPS unidos a los quilomicrones, en comparación con el consumo de 40 g de grasa láctea no emulsionada.

    En animales, el consumo de aceite de girasol emulsionado elevó los niveles de LPS después de las comidas más que el aceite de girasol no emulsionado. La emulsificación aumenta la superficie del aceite y facilita la absorción de la grasa y su almacenamiento en quilomicrones.

    4) Dietas altas en calorías

    La sobrealimentación de 760 calorías/día durante 8 semanas aumentó los niveles de LPS en un 160% en un estudio de 18 hombres sanos. El LPS se asoció con la IL-6.

    La ingesta calórica total se asoció con los niveles de LPS en un estudio sobre casi 3.500 hombres sanos.

    5) Ingesta excesiva de alcohol

    Las borracheras agudas y la ingesta crónica de alcohol aumentan los niveles sistémicos de LPS .

    Se observó un aumento de la permeabilidad intestinal («leaky gut») y mayores niveles de LPS circulantes en un estudio de 54 pacientes con abuso crónico de alcohol .

    Sin embargo, en comparación con los no bebedores, el consumo moderado de alcohol se asoció con menores niveles de LPS en un estudio de más de 900 adultos .

    6) Disbiosis intestinal

    La disbiosis intestinal es un desequilibrio de las bacterias intestinales, donde las especies normalmente dominantes se reducen y/o las especies normalmente reducidas aumentan (como el sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado, o SIBO).

    En un estudio de 30 adultos sanos, aquellos con niveles fecales de bacteroidetes más bajos tenían un aumento de LPS en sangre.

    En ratones, las bifidobacterias probióticas pueden reducir los niveles de LPS al mejorar la función de barrera del intestino. Por el contrario, el aumento de la proporción de bacterias gramnegativas puede aumentar la permeabilidad intestinal y conducir a mayores niveles de LPS en sangre.

    7) Estrés

    En un ensayo clínico realizado en 39 mujeres, las que completaron una tarea estresante en presencia de un público crítico tuvieron una mayor producción de TNF-a estimulada por el LPS que las que realizaron la tarea sin público .

    En otro ensayo con 72 mujeres, la realización de una entrevista de trabajo simulada seguida de una tarea difícil de resolución de puzles aumentó la producción estimulada por el LPS de TNF-a e IL-6 .

    8) Aislamiento social

    En un estudio con 115 participantes, los individuos más sensibles a la desconexión social mostraron un aumento de las moléculas inflamatorias (TNF-a e interleucina-6) en respuesta al LPS y un aumento de la actividad de múltiples genes inflamatorios .

    En dos estudios, las personas que tenían más sentimientos de soledad tenían una mayor producción estimulada por el LPS de TNF-a, IL-6 e IL-1 en respuesta a una tarea estresante en comparación con los que estaban menos solos .

    9) Infancia estresante

    La exposición a un entorno imprevisible y estresante en la infancia se relacionó con una mayor producción de IL-6 estimulada por el LPS en un estudio de 135 niñas adolescentes .

    10) Fumar

    Un solo cigarrillo fumado contiene altos niveles de LPS biológicamente activo debido a las bacterias de las hojas de tabaco .

    Fumar cigarrillos aumentó la producción de una proteína estimulada por el LPS (TLR4) y de citoquinas inflamatorias relacionadas con el LPS (NF-κB, IL-8) en células de las vías respiratorias humanas .

    Los factores que son perjudiciales para la salud -como el tabaquismo, el consumo excesivo de alcohol, el estrés y los desequilibrios intestinales- pueden aumentar el LPS y la inflamación en el cuerpo.

    Cómo medir el LPS

    Los resultados del laboratorio se muestran comúnmente como un conjunto de valores conocidos como «rango de referencia», que a veces se denomina «rango normal». Un intervalo de referencia incluye los límites superior e inferior de una prueba de laboratorio basada en un grupo de personas por lo demás sanas.

    Su proveedor de atención médica comparará los resultados de su prueba de LPS con los valores de referencia para ver si están fuera del intervalo de valores esperados. Al hacerlo, usted y su proveedor de atención médica pueden obtener pistas para ayudar a identificar posibles afecciones o enfermedades.

    Recuerde que se produce cierta variabilidad entre laboratorios debido a las diferencias en los equipos, las técnicas y los productos químicos utilizados. No se asuste si su resultado está ligeramente fuera de rango en la aplicación – siempre que esté en el rango normal basado en el laboratorio que hizo la prueba, su valor es normal.

    Sin embargo, es importante recordar que una prueba normal no significa que una condición médica particular esté ausente. Su médico interpretará sus resultados junto con su historial médico y los resultados de otras pruebas.

    Pero recuerde que una sola prueba no es suficiente para hacer un diagnóstico. Su médico interpretará esta prueba teniendo en cuenta su historial médico y otras pruebas. Un resultado ligeramente bajo/alto puede no tener importancia médica, ya que esta prueba suele variar de un día a otro y de una persona a otra.

    Prueba de LBP en sangre

    La mejor medición del LPS es la proteína de unión al LPS (LBP) en sangre. Aunque la medición directa del LPS es posible, la LBP se considera generalmente un biomarcador más fiable, preciso y mejor de la carga bacteriana total.

    Producida principalmente en el hígado, la LBP se une al LPS y amplifica las respuestas inmunitarias. Por lo tanto, la LBP es un biomarcador tanto de la carga de LPS como de la respuesta inmunitaria innata asociada.

    La LBP circulante se asocia con el aumento del peso corporal, la disminución de la sensibilidad a la insulina, la diabetes de tipo 2 y la obesidad.

    La modificación dietética de las bacterias intestinales debida a la restricción calórica de por vida redujo la LBP en ratones.

    Niveles normales

    En los pacientes con una infección bacteriana, los niveles de LBP fueron de 33.41 mg/L, en comparación con 5,61 mg/L en pacientes sanos.

    En adolescentes sanos y de peso normal, los niveles de LPB eran de 6 mg/L, en comparación con 7,8 mg/L en jóvenes con sobrepeso y obesidad.

    Aprenda más

    • 14 factores que pueden reducir los lipopolisacáridos (LPS)

    Toma nota

    Los lipopolisacáridos (LPS) son toxinas bacterianas que pueden entrar en la sangre si se tiene una infección o un «intestino permeable». Investigaciones limitadas muestran que estas pequeñas partículas extrañas pueden causar inflamación de bajo grado, depresión, obesidad y problemas cognitivos.

    LPS se encuentra en muchas bacterias que causan infecciones intestinales, respiratorias y urinarias. Las bacterias intestinales «buenas» y los probióticos no contienen LPS.

    Dos causas comunes de LPS e inflamación son las infecciones y el «intestino permeable». Muchos hábitos poco saludables -como fumar, beber en exceso, el estrés y los desequilibrios intestinales derivados de una mala alimentación- también pueden elevar el LPS en el cuerpo.

    Los niveles de LPS pueden medirse en la sangre. Su médico puede solicitar esta prueba si sospecha que tiene una infección bacteriana.