リポ多糖
LPSは上記に述べたシグナル伝達経路を介して種々の炎症性サイトカインの分泌を促進する作用を持つ。サイトカインの産生は細菌を除去するための生体防御反応として行われるが過剰になった場合に毒性が発現し、ショック状態に陥る(エンドトキシンショック)。また、LPSは抗原提示細胞である樹状細胞やマクロファージを活性化し、未分化なT細胞(ナイーブT細胞)を1型ヘルパーT細胞(Th1細胞)へと分化誘導する働きを持つ。このような作用を持つことからLPSは生物系の基礎研究においてin vivo及びin vitroの両方の系で炎症性刺激として多用されている。他にもLPSは発熱、多臓器不全、頻脈等の作用を有している。
自然界において、LPSは腸内細菌に由来するほか食用植物や漢方薬にも付着している。経口・経皮のLPSの自然摂取では毒性はなく、むしろ免疫系の成熟・調節に寄与していることを示す報告もある。たとえば、乳幼児期におけるLPSの自然摂取が、アレルギー体質になることを防いでいること、生体内抗菌物質を誘導することで抗生物質耐性菌の繁殖を予防すること、マウスにおける実験でLPSをインフルエンザの舌下ワクチンに添加することでIgGのほかIgA抗体の産生を高め予防効果が高いこと、皮膚では、LPSのシグナル伝達が皮膚の創傷治癒やアレルギー抑制に必須であることなどが報告されている。さらに、炎症を抑制的に制御する制御性T細胞(Treg細胞)はLPSの刺激を受けることで、好中球の炎症誘導を抑制することが報告されている。尚、外界との接点に存在する腸管マクロファージや皮膚のランゲルハンス細胞はLPSで刺激しても炎症性サイトカインを誘導しないことが報告されており、LPSは生理的作用として生体恒常性維持に働く側面がある。
コア多糖は、5炭糖、6炭糖の他に、細菌に独特な7炭糖(ヘプトース)や8炭糖(特に2-ケトデオキシオクトン酸, KDO)などから構成される糖鎖である。O側鎖とは異なり、その構造は菌種によってほぼ一定である。コア多糖は疎水性の高い糖類から構成されており、親水性の高いO側鎖部分が短い場合には、細菌表面は疎水性になる。細菌表面の親水性が高い場合、しばしば寒天培地上のコロニーは表面が平滑で光沢を持つもの(S型、Smooth)に、疎水性が高い場合には表面が粗いもの(R型、Rough)なることが知られており、O側鎖およびコアからなる多糖の構成はコロニー性状にも影響する。
LPSの脂質部分に当たるリピドAはリン酸基が結合したグルコサミン2分子がグリコシド結合したものに対して脂肪酸鎖が複数結合した化学構造をとる。LPSの生理活性の発現において最も重要な働きをしていると考えられているのはリピドA部位であり、リピドA単独でも生理作用を示すことができる。リピドAの構造中に含まれる脂肪酸鎖は細菌種により異なる。
LPSは細胞壁から容易には遊離せず、細菌が死滅したときなどに細胞が融解・破壊されることで遊離し、それが動物細胞などに作用することで毒性を発揮する。このような性質から、細菌が外に分泌する毒素(=外毒素)ではなく、分泌されない「菌体内に存在する毒素」、すなわち内毒素とも呼ばれる。LPSは熱的・化学的にも安定しており、通常の滅菌に用いられるオートクレーブや乾熱滅菌では不活化することができない。不活化には250°Cで30分間の加熱を要する。