Składniki śluzu żołądkowego

A C T A U N I V E R S I T A T I S L O D Z I E N S I S

F O L IA B lO C H IM tC A E T B IO P H Y S IC A 9, 1992

Roman Gondko, Sławom ir Jerzewski, Bronisław Słom iany, Am alia Słom iany

S K Ł A D N IK I Ś L U Z U Ż O Ł Ą D K O W E G O

N iniejsza p ra c a preze ntu je wyniki b a d a ń do ty cz ące śluz u ż ołą dk a. Ślu z jes t lepk ą w ydzieliną po ch o dze nia e gzo kryn ow ego , p ok ry w a ją cą n ab ło ne k u k ła d u p ok arm ow e go , ro zro dc ze go i odd ech o w e go ssaków . W skła d śluzu w ch odzą białk a, w ś ród których na jistotniejsze znaczenie m a silnie gliko zylow a na g lik o p ro tein a o M. cz. 2000 k D a, zw a na m ucy ną, lipidy o ra z w od a i elek tro lity. W prac y o m ó w ion o skła d śluzu ż o łąd k a, bu dow ę i s tru k tu rę m ucyn y, w zajem ne relacje pom iędz y sk ład n ik am i śluzu o ra z je go znaczenie fizjologiczne.

I. W S T Ę P

Śluz jest wydzieliną gruczołów egzokrynow ych, p okryw ającą nabłon ek uk ładu po karm o w eg o, oddechow ego i m oczow o-płciow ego ssaków. W ydzieli-na ta jest m ieszaniną białek prostych, g likop ro tein i lipidów , tw o rząc żel o dużej lepkości, wysycony w odą i elektrolitam i. W śród w ielorakich funkcji śluzu wym ienić należy: zw ilżanie pow ierzchni n ab ło n k a, o chro nę przed nadm ierny m odpływ em wody, in terakcje z czynn ikam i bakteryjnym i i w iruso-wymi, w iązanie katio n ów , a w szczególności ochro nę n a b ło n k a przew odu po karm o w ego przed działaniem kw asu solnego i enzym ów proteolitycznych oraz uszkodzeniam i m echanicznym i. G łów nym składnik iem śluzu, w aru n -kującym ww. funkcje, jest w ysokocząsteczkow y po lim er białkow y gliko-p rotein a śluzu, zw ana m ucyną. N ad aje ona śluzowi charak tery sty czne właś-ciwości lepkoelastyczne, stano w iąc pod staw ow y składn ik bariery ochron nej w przew odzie p ok arm o w ym . Praw idłow e działanie biologiczne wydzieliny, ja k ą jest śluz, u w arun ko w ane jest tak że obecnością innych składnikó w , tj. albu m in y i wydzielniczej IgA czy lipidów zw iązanych kow alencyjnie lub h yd ro fo bo w o z g lik o pro teiną śluzu [4, 11, 20, 23, 27, 35],

2. S K Ł A D Ś L U Z U Ż O Ł Ą D K A

Lepka w arstw a śluzu silnie przyleg ająca d o pow ierzchni n ab ło n k a przew o-du p o karm o w eg o nie jest jed n o ro d n a , lecz stanow i h eterog en n ą m ieszaninę białek prostych, glik oprotein i lipidów, wysyconą w odą i elektrolitam i. S kładniki organiczn e stanow ią 5 10% m asy śluzu i p och o dzą z trzech źródeł: w ydzieliny gruczołów wydzielniczych, z surow icy, z której d ostały się d o śluzu w procesie przesiąk ania oraz ze złuszczających się ko m ó rek n abłon ka. S k ładn ikam i śluzu pochodzącym i z gruczołów wydzielniczych są: glik oprotei- na śluzu - m ucyna, gliceroglikolipidy, wydzielnicza IgA i inne białka, w tym białko w iążące w itam inę B(2 i pepsyna. W procesie p rzesiąk ania d o śluzu p rzed o stają się glikoproteiny, albu m in a o raz lipoproteiny. Ze złuszczających się ko m ó rek n abłon ka po chod zą glikop rotein y błonowe, glikosfm golipidy i fosfolipidy. P orów naw cze b ad an ia sk ład u śluzu z pow ierzchni n a b ło n k a i znajdującego się w ew nątrz gruczołów wydzielniczych w ykazały, że śluz w ew nątrzgruczołow y jest bo gatszy w lipidy i w ęglow odany, n ato m iast wy-dzielony m a większą zaw artość białka. I tak śluz z pow ierzchni n ab ło n k a żołąd ka zaw iera 70% białka, 14% w ęglow odan ów i 16% lipidów , n ato m iast skład śluzu w cw nątrzgruczołow ego przedstaw ia się następująco: 60% białka,

18% w ęglow odanów i 22% lipidów [43].

3. S T R U K T U R A M U C Y N Y

G lik o p ro tein a śluzu m ucyna jest głów nym składnikiem śluzu zaró w no pow ierzchniow ego, jak i w ew nątrzgruczołow ego, stanow iąc 30 4 0% jego suchej masy. Zaw iera on a 7 0-8 0% w ęglow odanów , 2 0-3 0 % białk a oraz 0,3 0,4% kow alencyjnie zw iązanych kw asów tłuszczowych [4, 9, 43]. Białko to jest w ysokocząsteczkow ym polim erem o M. cz. 200 K D a , zbud ow anym z czterech jed n ostek podstaw ow ych. D egrad acja proteolity czna m ucyny p ro -wadzi do otrzy m a nia podstaw ow ej je dn o stki stru kturalne j tej glikoproteiny. Jest nią silnie glikozylowany rdzeń białkow y złożony z 800 am inokw asów . O koło 63% rdzenia jest glikozylow ane wiązaniem 0-glikozydow ym pom iędzy N -acety lo galak tozo am iną a grupam i hydroksylow ym i seryny i treon iny. P ozo stała część rdzenia tw orzy region nieglikozylow any, szczególnie wrażliwy na działanie enzym ów proteolity czn ych. Tym czasem część glikozylow ana nie ulega proteolizie [1].

Uw zględniając fakt, iż enzym y pro teo lity czne naruszyły rdzeń od C -k ońca, przyjm uje się istnienie w nim tylko jedn eg o regionu nieglikozylow anego (b ottle b rush m odel) [32], Sugeruje się też obecność w rdzeniu dwóch regionów nieglikozylow anych (rolling pik m odel). Za obecnością dw óch nierów nej

długości regionów nieglikozylowanych przem aw iają b ad an ia z użyciem znacz-ników spinow ych. Pow szechnie przyjęty m odel jed n ostk i podstaw ow ej przed-staw io no na rys. 1. Rdzeń białkow y zaw iera 18 reszt cysteiny, z których 16 zlokalizow any ch jest w regionie nieglikozylow anym . W części nieglikozylowa- nej stw ierdzo no też dużą ilość kw asu asp aragino w eg o i glu tam inow ego [33], Połow ę am ino kw asó w regionu glikozylow anego stan ow ią seryna i treon in a. W ystępuje tu również w sto su nk ow o dużej ilości prolina. P rocentow y skład am in okw asow y rdzenia białkow ego p rzedstaw io no n a rys. 2.

< - X

-A B A ’

Rys. I. J e d n o s tk a p o ds ta w ow a g liko prote iny śluzu m ucy ny o m asie cząsteczk ow ej 500 K D a . O d cinek A o ra z A ’ o d po w ia d ają re gio no m nieglikozy low anym rd z en ia białko w ego . O dcin ek

B o d po w ia d a glik op ep ty d ow i

MOLE/100 MOLI

30

tT

TH R SER P R OM E T VAL A L A HIS ILE PHE TY R CYS ARG LYS GLY L E U G L U A S P

D egradacja proteolity czna m ucyny d op row ad ziła do uw olnien ia czterech polipepty dów o M .cz. 500 K D a i straw ienia regionów nieglikozylow anych. Tym czasem po redukcji m ostkó w dw usiarczk ow ych ob ok łańcuchó w polipep- tydow ych o M.cz. 500 K D a, pojaw iło się białk o o M.cz. 70 K D a [4, 5, 9]. B adania m ucyn z użyciem sond fluorescencyjnych w ykazały, że większość miejsc wiążących znacznik zn ajdo w ało się w cen tru m cząsteczki i były one do stęp ne d op iero po redukcji m ostk ów dw usiarczkow ych [12]. A naliza rent- genograficzna m ucyny dow io dła, że cztery jed n ostk i stru k tu raln e gliko pro teiny (500 K D a ) um ieszczone są przestrzenn ie na obw odzie i połączone z białkiem o M.cz. 70 K D a, rotując względem siebie o kąt 120°. Jest to „m odel w ia tra k a ” (windmill m odel) [10], P rzedstaw iono go na rys. 3.

R ys. 3. O becn ie a kc ep to w a ny m ode! bu dow y cząste czki m ucy ny ż o łą d k a . C zte ry je dn o s tk i p od sta w o w e o M .cz. 500 K D a p ołąc zon e są m os tk a m i sia rczko w ym i z białk iem o M .cz. 70 K D a

Ł ań cuchy w ęglow odanow e m ucyny zbu dow ane są z fukozy, galak to zy, N -acety log alak tozoam iny, N -acetylog luko zo am in y i kwasu sialow ego, p ołą-czonych 0-glikozydow o z resztam i seryny i treonin y [4, 11]. K ażda jed n o stk a po dstaw o w a m ucyny zaw iera 150 200 łańcuchó w w ęglow odanow ych. O ko ło 25% łańcuchó w glikopro teiny śluzu żo łądk a człow ieka i świni m a silny ładunek ujem ny, za któ ry odpow ied zialn e są grupy karbo ksy lo w e kwasu sialow ego o raz grupy sulfonow e zw iązane estro w o z w ew nętrznym i resztam i N -acety log alak tozoam iny. Ł ań cuchy w ęglow odanow e m ogą zaw ierać do 20 reszt cu krow ych, połączonych liniowo lub rozgałęzionych (3 i więcej ro z-gałęzień) [36, 51]. Skład procen tow y cuk ró w zestaw iono w tab. 1, a ich budow ę p rzedstaw ion o na rys. 4.

Ta b e l a I

Skład p ro cen to w y cu krów m ucyn y ż o łą d ka człow iek a i świni

W ęglow od any % suchej m asy m ucyny

Ż o łą d ek świni [2]

Ż ołą d ek człow ieka [31] 1. G a la k to z a 25,4 27,1 2. Fu k o za 14,6 16,1 3. N -A ce ty lo -G lu ko z o am ina 29.5 26,4 4. N -A ce tylo-G a la k to zo a m in a 11,0 11,0 5. K w as sialow y 2,5 2,5

6. E stry sulfo now e 3,2 7,0

MUCYNA ŻOŁĄDKA CZŁOWIEKA [ 3fe, 5-11

la F u c

i

Fuco 1—»2Ga 1(3 1—» 3/4GlcNAcf31 lp G a l

i

1 6

3/6Gal(31—»3/4GlcNAc01—*3Gal/31—>3GalNAc---- » b ia łk o

Fuca 1—>2Gal|3 1—>3/4G lcNAc|3 1

Fucal Fucal

1 I

2 4/3 Gal01— *4GlcNAc£l

GalNAcal— >3Gal|31— >3/4GlcNAc/31

1

FuC(Xl 3/6Gal#31— >3/4GlcNAc01— >3Gal|91— »3GalNAc— »białko

i 2

GalNAcal— »3Gal/31— >3/4GlcNAc0l

I

G alN A cal—*3Gal/31—»3/4GlcNac/31—»4Gal|31

2 4 /3

T

T

1

F u c a l—> 2G al£ l—>3/4GlcNAc—>4Gal01

i

Rys. 4. T ypy ła ńcu chó w o ligo s ach ary do w yc h m ucyny ż o łą d k a czło w ieka i świni

P o n ad to m ucyna zaw iera zw iązane estrow o z częścią b iałkow ą kwasy: palm ityno w y, stearynow y, m irystynow y i oleinowy [35].

4. O R G A N IZ A C J A ŚL U Z U

Śluz pokryw a nabłonek żo łądk a ciągłą w arstw ą o g ru b o ści‘od 50 do 400 //ni, w ykazując szereg właściwości m ezom orficznych [6, 10]. In vivo śluz fu nkcjonu je w form ie żelu, zaw dzięczając ta k ą konsystencję niekowalencyjnym oddziały w anio m pom iędzy cząsteczkam i glik oproteiny. N a to m iast jego właś-ciwości lepkoelastyczne zw iązane są z polim ery czną stru k tu rą m ucyny.

D o niedaw na b ad an ia śluzu ko ncen trow ały się głównie na m ucynie, uw zględniając w niewielkim stop niu inne skład niki śluzu, m ające ja k się ok az ało znaczny wpływ na jego właściw ości fizykochem iczne. D otyczy to w szczególności lipidów [43, 48], W wydzielinie śluzówki żołądka stw ierdzono obecność lipidów zasocjow anych z m ucyną hy drofob o w o. W y kryto rów nież kow alencyjnie zw iązane kwasy tłuszczowe, stan ow iące 0 ,3 -0 ,4 % m asy poli-m eru. U dział lipidów zasocjow anych w gliko pro teinie dochodzi do 20% , znacznie ró żniąc się składem . Lipidy ob ojętne stan ow ią od 50 do 70% , glikolipidy 20 d o 25% , a fosfolipidy 10-15% ich całkow itej ilości [53, 54],

B adając rozmieszczenie lipidów w cząsteczce m ucyny, stw ierdzono, że fosfolipidy zlokalizow ane są w regionie nieglikozylow anym , wrażliwym na proteolizę. Lipidy obo jętne i glikolipidy n ato m iast asocjują peryferycznie, w regio nach niep odatny ch na proteolizę. O ddziaływ anie lipidów z m ucyną po zo staje w korelacji z ilością miejsc wiążących kw asy tłuszczowe. Cztery reszty kw asów m ogą się przyłączyć do wrażliw ego na proteolizę nieglikozylo- w anego białka o M.cz. 70 K D a , a tylko jed n a do N -k o ńc a dużej jed n ostk i 500 K D a [35], W świetle tych d an ych jest oczywiste, że b ud ow a m olek ularna i arch itek to n iczn a śluzu jest du żo bardziej sko m plik o w an a niż by to w ynikało z wyżej przy toczonego m odelu m ucyny. A de kw atn y do obecnego stan u danych wydaje się być „dyn am iczny ” m odel cząsteczki m ucyny śluzu, zap ro p o no w an y przez Słom ianych i wsp. A u torzy przyjęli założenie, że in vivo polim er gliko pro teiny , m ając obszary hy dro fo bow e i hydrofitow e, jest potencjalnie zdolny do stałego od tw a rzania dyn am icznego uk ład u z innym i składnikam i śluzu, jak im i są lipidy i białka. M odel ten zaprezento w ano na rys. 5.

Zgo dnie z przed staw io ną h ip otezą, o w łaściw ościach fizykochem icznych śluzu decyduje nie ty lk o m ucyna, lecz rów nież inne sk ładniki, pochodzące z surow icy czy ze złuszczonych ko m órek n ab ło n k a. Jest to całkow icie o dm ienn a koncepcja, poniew aż związki te do tej po ry uw ażano za zanieczysz-czenia p ozo stające bez wpływ u na właściwości śluzu. Istotn ie w ykazano in

vitro, że niek tóre składniki śluzu, np. albu m in a czy wydzielnicza IgA,

po w o dow ały zm ianę lepkości m ucyny [20, 23, 27], M aksym alny wzrost lepkości m ucyny o d n o to w an o przy stężeniach ww. zw iązków w ystępujących w układ zie po karm ow y m , co sugerow ałoby, że istotnie m ogą mieć one znaczenie fizjologiczne [23, 27], Lepkość m ucyny o kazała się być rów nież zależna od heterotyp ow ych oddziaływ ań z lipidam i [23, 27, 30], Po ekstrak cji

lipidów zasocjow anych z m ucyną, nastąp ił spadek jej lepkości o ok. 70% w p rzy p ad ku g liko pro teiny śluzu żołąd ka człow ieka i p o n ad 80% w p rzy p ad ku m ucyny żołąd ka psa [23, 27].

R ys. 5. „ D y n am icz n y ” m odel cząstecz ki m ucyny. D o g lik o pro te in y śluzu p rzy łącz on e są kow alen cyjnie lub zas o cjo w a ne róż ne klasy lipidów . A - w ido k z b ok u , B w ido k z góry

O gólnie, właściw ości fizykochem iczne śluzu d eterm in u ją białk a i lipidy. M u cyn a natom iast jest jedynym składnikiem odp ow iedzialnym za tworzenie żelu. T ylk o ona p osiada zdoln ość w ystępow ania w środ ow isk u w odnym przew odu po karm o w eg o w form ie uw odnionej, wysoce rozciągniętej, za-jm ującej dużą objętość. Tw orzenie żelu jest w ynikiem w zrostu oddziaływ ań

m iędzycząsteczkow ych, m ożliwych dzięki grad iento w i stężenia m ucyny. Stw ie-rd zon o, że po degradacji proteolitycznej lub redukcji m ostk ów dw usiarcz- kow ych zw iązkam i tiolow ym i m ucyna utraciła praw ie całkow icie zdolność tw o rzen ia żelu [4], D o d a tk o w o tw orzenie żelu zależy rów nież od w ew nątrz i zew nątrzcząsteczkow ych oddziaływ ań pom iędzy łańcucham i w ęglow od ano -wym i. O ligosacharydy z różnych od cinków przew o du po karm o w ego m ają róż ną budow ę. G lik op ro tein a śluzu żołąd ka człow ieka i świni po siad a ro zgałęzione łańcuchy w ęglow odanow e, na k tó re sk łada się ok. 19 reszt cukrow ych w ilości 600 łańcuchów na cząsteczkę [4], Term in alne sekwencje tych łańcuchów stanow ią d eterm in anty antygenow e różnego typu, m. in. grup krwi A B H czy F o rsm an n a i Lewisa [36, 46, 47, 51], B adając rolę węg-low o dan ów w y kazano, że usunięcie z nich silnie nałado w any ch cząsteczek kwasu sialow ego, spow odo w ało spadek lepkości śluzu o ok. 18% , n atom iast usunięcie innych cukrów peryferycznych (fuk oza, g alaktoza czy N -acetylogala- k to zoam in a), nie p ow o dow ało znam ienn eg o sp ad ku lepkości śluzu. D rasty cz-na deglikozylacja (usunięcie 8 6% cukrów ), d o pro w a dziła do sp ad ku lepkości o ok. 40 % [17].

Lepkoelastyczne właściwości śluzu silnie zależą rów nież od sto p nia acylacji cząsteczki m ucyny. U sunięcie tak niewielkiej ilości (0,4% ) kowalencyjnie zw iązanych kw asów tłuszczow ych, p row ad ziło d o 36% ob niżen ia lepkości m ucyny [45], D o d atk o w o , kow alencyjnie zw iązane kw asy tłuszczow e w regio-nie regio-nieglikozylow anym , tw orzą regiony hyd ro fob ow e cząsteczki, k tó re p o m a-gają w stabilizacji stru k tu ry m akrocząsteczkow ej m ucyny w śluzie.

5. O C H R O N N A F U N K C J A Ś L U Z U

Z ew n ątrzk om ó rk ow a lokalizacja śluzu i - jak się wydaje - sto su nk ow a łatw ość, z ja k ą nab łon ek m oże k o ntro low ać jeg o jak o ściow y skład spraw ia, że śluz staje się idealnym składnikiem bariery och ro n nej przew odu p o k a r-m owego. W śród w ielorakich funkcji śluzu wyr-mienić należy przede w szystkir-m o chro nę n a b ło n k a przed enzym am i proteolitycznym i, kw asem solnym , p o d -w yższoną tem p er atu rą p o k arm u i jego ostry m i cząstkam i. P o n ad to retencja wody, tw orzenie bariery utrudniającej dyfuzję jo n ów w odo row ych, pom o c w tra n sp o rc ie i w ydzielaniu d o św iatła żo łąd ka pepsyny, ad hezja i agregacja bakterii i niek tóry ch w irusów to także funkcje śluzu. U łatw ia on rów nież przesuw anie p o k arm u w przew odzie po karm o w ym [4, 11],

P oznan ie m echanizm u o chro n nego i ob ro nn eg o d ziałania śluzu, w ym aga uchw ycenia relacji pom iędzy takim i procesam i, jak szybkość regeneracji n ab ło n k a, syn ch ronizacja syntezy składn ików śluzu czy regulacja sekrecji śluzu i jeg o m agazyn ow an ie w ew n ątrz kom órek wydzielniczych. Szybka o db u do w a pow ierzchni n ab ło n k a stanow i pod staw ow y elem ent m ech an izm u o bro nn ego śluzówki żołąd ka [15]. W zrost aktyw ności m itotycznej ko m órek błony śluzo-wej szyjki zapew nia pokrycie n abło nk a ciągłą w arstw ą śluzu, k tó ry nie tylko izoluje nab łon ek od środow iska zew nętrznego, ale rów nież stanow i barierę oddzielającą kom ó rki wydzielnicze błony śluzowej od gruczołów w ydzielają-cych kw as solny i enzym y. W ydzielanie śluzu jest reg ulow ane h um oralnie i ośrodk ow o. S tw ierdzono, że na wydzielanie i skład śluzu duży wpływ m ają p ro staglan dy ny [4, 13, 40], k tó re wywierają d od atk o w y efekt stym ulujący na biosyntezę gliko pro tein y śluzu zarów n o na poziom ie ko tran slacyjny m , jak i p osttran slacy jn ym . W zrost aktyw ności p ro stag lan d yn stw ierdzon o po dczas acylacji apom ucy ny i Oglikozylacji. P otran slacyjne od działy w anie p ro stag lan -dyn polega na sty m ulo w aniu elongacji łańcuchów oligosacharyd ow ych m ucy- ny o ra z polim eryzacji jej pod jed n ostek , czyli wpływ u n a grub ość warstw y, a tym sam ym bezpo średn io na jak o ść bariery ochro nnej [26, 52],

Jakościo w y skład śluzu determ inu je jego funkcję o c h ro n n ą [26, 39], Podw yższony poziom m ucyny i lipidów w ystępuje w śluzie w pu stu i d na żo łąd ka, gdzie b ło na śluzowa n ara żon a jest w najw iększym sto pn iu na d ziałan ie kw asu solnego, pepsyny i enzym ów znajdujących się w dw unastnicy . P o d ob ny skład m a śluz z prok sym aln eg o od cin k a dw un astnicy, gdzie także m oże d ostaw ać się kwas solny, jed n ak że tu zaw artość m ucyny i lipidów jest m niejsza niż w żołądku .

S tw ierd zo no znaczny u dział lipidów w k ształtow aniu właściwości funk c-jon aln y ch śluzu, takich ja k lepkość, ham ow anie dyfuzji jo n ó w w odorow ych ,

regulacja p roteolizy czy u tru d n ian ie procesów w zrostow ych bakterii [23, 35, 43], R óżny skład lipidowy śluzu m oże mieć bezpośredni wpływ na funkcję gliko pro teiny . Śluz żo łąd ka bogaty w lipidy jest bardziej hyd rofob ow y, stano w iąc barie rę dla substancji hydrofitow ych, ja k np. HC1. Z kolei w jelicie cienkim śluz o mniejszej zaw artości lipidów jest bardziej hydrofilow y i tym sam ym n a tym od cin k u chro ni nabłon ek głównie przed lipofilnym i sk ład -nikam i żółci. Bardziej hyd ro fob ow y śluz żo łądk a m a zw iększoną wrażliwość na sub stan cje lipofilne, jak im i są kw asy żółciowe czy lizolecytyny. F ak t, że lipidy tw orzą regiony hy dro fo bow e w cząsteczce m ucyny, w y kazano przy użyciu son d fluorescencyjnych [12]. Zm ian y hyd rofob ow ości pow ierzchni bło ny śluzow ej zależą od interak cji lipidów śluzu z m ucy ną, co w ykazano korzy stając z technik gon iom etrycznych [14].

Silne po w in ow actw o m ucyny z innym i cząsteczkam i odgryw a isto tn ą rolę w adhezji śluzu do pow ierzchni n abłon k a. O ddziały w ania śluzu z pow ierzch nią n ab ło n k a uk ład u pok arm o w ego zach o dzą dzięki tw orzeniu w iązań w o d o ro

-wych, jo no w y ch i hyd ro fob ow ych, w których uczestniczy zaró w n o region glikozylow any, ja k i nieglikozylowany cząsteczki m ucyny. Bogaty w lipidy region nieglikozylow any jest idealny d o tw orzenia w iązań hyd rofob ow y ch z lipidam i błon n ab ło n k a przew od u pok arm ow ego. Łańcu chy w ęglow o danow e m ucyny i glikosfingolipidy błon ko m ó rek n ab ło n k a o ddziałują ze sobą, tw o rząc silne w iązania w odorow e, wiążące śluz do n ab ło n k a. K w as sialowy, cuk ry zestryfik ow ane resztam i sulfonowym i o raz cuk ry glikosfingolipidów m ucyny w ch odzą w interakcję z białkam i i fosfolipidam i śluzówki pop rzez w iązania w odorow e. T a wielość oddziaływ ań stanow i siłę, dzięki któ rej śluz silnie przylega d o n ab łon ka.

Z d olno ść śluzu d o zatrzy m yw an ia dużej ilości w ody zapew nia efektyw ne zwilżanie błony śluzowej. W łaściw ość ta jest silnie zw iązana z zaw artośc ią lipidów w śluzie [50].

W ysokie uw odnienie śluzu (90% w ody), to rów nocześnie d u ża pow ierzch-nia d la utylizacji dwuw ęglanów . S tw ierdzono, że dw uw ęglany w ydzielane przez błonę śluzow ą neutralizują bezpośrednio 10% kw asu solnego ze św iatła żo łądk a, n ato m iast ich potencjał b ufo ru jący w śluzie jest du żo bardziej skuteczny [52], K o rzy stając z m ikro elektrod w y kry to istnienie grad ientu pH w pop rzek warstw y śluzu w zakresie od pH 2 w świetle żo łądk a do pH 7 przy pow ierzchni n ab ło n k a [18]. Ze względu na fakt, że sekrecję dw uw ęglanów reg ulują pro staglan d yn y, a one rów nież k o ntrolu ją syntezę m ucyny bogatej w lipidy, należy przypuszczać, że te o statn ie m ają swój udział w w ytw arzaniu g rad ien tu dw uw ęglanów w śluzie.

O ch ron n e działanie śluzu w przy p adk u degradacji proteolity czn ej, stanow i przed m io t intensyw nych badań . Bezsporny jest fak t o chro ny n ab ło n k a przez w arstw ę śluzu przed działaniem enzym ów proteolitycznych. Ciągle jed n ak m echanizm tej ochron y po zostaje niew yjaśniony. W tym przy p adk u o ch ro nn e działanie, ja k się w ydaje, polega n a ciągłym w ytw arzaniu śluzu, co d o -prow ad zić ma do ustalenia się dynam icznej rów now agi pom iędzy śluzem w ytw arzanym a traw iony m przez pepsynę. W takim procesie śluz byłby dla pepsyny jedyn ie su bstratem [4, 5, 9], U w aża się też, że składniki śluzu odp ow iedzialne są za stopień aktyw ności proteolitycznej pepsyny [37, 38], B adan ia udziału su lfonow anych g lik oprotein i gliceroglikolipidów śluzu w tym procesie w ykazały, że składniki te znacznie h am u ją ak tyw ność pro teolity czną [37]. C o więcej, gliceroglikolipidy w ydają się być zdo ln e d o aktyw acji pepsy nogenu w pH wyższym niż fizjologiczne, a przez to p ośredn io regulują działanie pepsyny [38]. Szybkość degradacji m ucyny zależy rów nież od stop nia jej acylacji o raz ilości zasocjow anych lipidów [35], W m ukow iscydozie zaró w no zw iększona acylacja, ja k i większa ilość zasocjow anych z m ucyną lipidów stano w ią przyczynę podwyższonej lepkości m ucyny i zwiększonej o po rn o ści n a degradację proteolityczną [7]. P oniew aż zarów n o acylację, jak i sulfono w anie reg ulują specyficzne transferazy, ich ak tyw ność m oże odgryw ać

kluczow ą rolę w m echanizm ie ko ntro li nad d egradacją m ucyny przez pepsynę i inne proteazy [19].

O ch ro nn e właściwości śluzu u w arun ko w ane są rów nież przez szereg innych zw iązków zaró w n o endo, ja k i egzogennych (kw asy żółciowe, lizolecytyny, alkoh ol). A lkohol pow od uje zaró w n o zaburzenia m etabo lizm u śluzu (u p o -śledzenie syntezy m ucyny i jej polim eryzacji), jak i zaburzenia innego typu (delipidacja śluzu, d eh y d ratacja, d en atu rac ja) [34, 36, 49], Z drugiej stron y w ykazano ham ujący wpływ etan olu na ak tyw ność enzy m atyczną pepsyny [3]. Kw asy żółciowe i lizolecytyny pow o du ją zm iany str u k tu ry śluzu poprzez działanie m ukolityczne [16] o raz po w o d ują sp adek lepkości i elastyczności śluzu, ułatw iając działanie pepsynie [21, 44]. „O słab ian ie” stru k tu ry żelu spo w o dow ane m ukolitycznym działaniem kw asów żółciow ych i lizolecytyny m oże być w bezpośredni sposób zw iązane z de stru k cją bariery śluzo- w o-dw u w ęglanow ej.

In n ą w łaściwością śluzu żołąd ka b ędącą o statn io p rzedm iotem intensyw -nych b ad ań jest zdo ln ość do tw orzenia bariery dla jo n ó w w od orow ych. P rzenikan ie jon ó w w odorow ych przez w arstw ę śluzu o k azało się być d użo wolniejsze niż przez w arstw ę fizjologicznego roztw oru soli kuchennej o tej samej grubości [28, 29]. R ównież sam a b łon a śluzow a p o zbaw io na w arstw y śluzu ham uje dyfuzję jo n ó w H + [43], Szybkość dyfuzji jo n ó w w od orow ych silnie zależy od sk ładu śluzu. Zniszczenie p ro teazam i stru k tu ry polim erycznej śluzu spow od ow ało w zrost dyfuzji, o bniżając o 2/3 jego zdolno ść d o za-trzym yw ania jo n ó w H + [24], Znaczny spadek tej zdolności w ystępuje również po usunięciu z glikoproteiny lipidów zw iązanych kow alencyjnie lub zasoc- jow an ych. N ajwiększy wpływ n a ham ow anie dyfuzji m iały fosfolipidy, n astęp

-nie gliceroglikolipidy i lipidy o bojętne [29], Lipidy zasocjow ane w regio-nie nieglikozylow anym , tw orzące silne środow isko hy dro fob ow e u tru d n iają pen et-rację tych jo nów . Z drugiej stron y ink u bacja m ucyny z albu m iną zwiększyła ilość zatrzym yw anych jo n ó w w odorow ych [28, 29], W arstw a śluzu o późnia też dyfuzję innych cząsteczek, ja k pepsyny, p erok sydazy itp. P ep syna m igruje przez w arstw ę śluzu ok. 15 razy wolniej niż przez w arstw ę ro ztw oru fizjologicznej soli kuchennej o tej sam ej grubości [25], W tym przyp ad ku d elipidacja p ozostaw ała bez w pływ u na barierę dyfuzyjną. P roces dyfuzji pepsyny, b ard zo w olny w w aru nk ach fizjologicznych, m oże być zupełnie różny w stan ach patologicznych, w któ rych zm ianie ulega skład śluzu o raz b udow a k anałó w w m acierzy żelu [55]. W y kazano, że śluz żo łą dk a jest przepuszczalny dla takich cząsteczek, jak w itam in a B |2, n ato m iast nieprzepuszczalny dla m ioglobiny [3].

P oniew aż śluz tw orzy ciągłą w arstw ę na pow ierzchni n ab ło n k a, nasuw a się pytanie, w jak i sp osób kw as solny i pepsynogen w ytw arzane (wydzielane) przez w yspecjalizow ane k om ó rki błony śluzowej p rzed ostają się d o św iatła żołądka. Jed n a z hipotez zak ład ała, że su bstancje te w ydo stają się po d wpływem

ciśnienia, z jak im w yrzucane są z pęcherzyków wydzielniczych. Ciśnienie to po w o duje po w stanie nieciągłości w w arstwie śluzu [4], D ane dośw iadczalne nie potw ierdziły jedn ak tej hipotezy. O becnie przyjm uje się „pęcherzyk ow y” m echanizm tra n sp o rtu pepsyny i HC1 [16, 24], W edług zap ro po no w aneg o m echanizm u, kw as solny i pepsynogen wydzielane są d o św iatła żołądka w pęcherzykach lipidowych i uw aln iane z nich po przejściu przez w arstw ę śluzu.

Niezwykle w ażn ą funkcją śluzu (głów nie uk ład u od dechow ego; ale również p ok arm ow eg o) jest o chro na przed zakażeniam i bakteryjny m i. O pano w anie przew odu p okarm ow ego przez bakterie w ym aga ich bezpośredniego o d -działyw an ia z ko m ó rk am i n ab ło n k a [8, 22], W obec tego m ikro organ izm y m uszą najpierw sforsow ać w arstw ę śluzu. Śluz stanow i dla nich barierę fizyczną, ale równocześnie ze względu na obecność w nim łańcuchów w ęglow o danow ych, w ykazujących pow in ow actw o do m iejsc receptorow ych pow ierzchni n ab łon ka, staje się po tencjalnym inh ibitorem adhezji bakterii, tw orząc ak tyw n ą strefę ochro ny [8],

W ielorakość oddziaływ ań w ystępujących w śluzie spraw ia, że jeg o stru k -tu ra jest b ard zo wrażliwa na zm iany środo w iska w przewodzie pok arm ow ym , ale rów nocześnie zm iany w jego składzie m ają odbicie w odm iennych (patologicznych) właściwościach fizjologicznych, co zaob serw o w an o w wielu stan ach chorobo w y ch. W iększość po ru szo ny ch w niniejszej pracy zagadnień zb a d an o fragm entary cznie i po zostają one nadal niewyjaśnione. S tąd uzasad -nio na p o trzeb a podjęcia na szerszą skalę badań śluzu, a uzyskane d an e będą m iały zarów n o znaczenie poznawcze, ja k i uty litarn e.

6. B IB L IO G R A F IA

[1] A 1 l e n A . (1977), [w:] E i s t e i n M. , P a r k e W. (red.), M ucus in health a n d disease, Plenum Press, N ew Y o rk , 275-299.

[2] A l l e n A. (1978), B rit. M ed. Bull., 34, 28 -33.

[3] A l l e n A. (1981), [w:] H a r m o n W. (red .), Basic M ech anis m o f G astrointestin al M uc o sa l CelI Injury an d P rotection, W iliam s & W ilk ins, B a ltim ore , 351-367.

[4] A 11 e n A . (1981), [w:] J o h n s o n R. L. (red.), P hysiology o f the g astro intestina l tract, R aven Press, N ew Y o rk, 617-639.

[5] A l l e n A. (1983). „ T re n d s in B iochem ical Sciences” (T IB S), 8, 163-173.

[6] A l l e n A. , H u t t o n S. , M c Q u e e n S., G a r n e r A. (1983), „ G as tro e n te ro lo g y ” , 85, 463-4 76.

[7] A o n o M. , N e w m a n S. J. (1983), Biochem . Biophys. Res. C om m ., 113, 286-293 . [8] B e a c h y E. H (1981), J. Inf. D is., 143, 325-345.

[9] B e l l A. E., S e l l e r s L. A. , A l l e n A. , C u n c l i f f e J., M o r r i s E. R. , R o s s -- M u r p h y J. B. (1985), „ G as tro e n te ro lo g y ” , 88, 269--280.

[10] B i c k e l M. , K a u f m a n G . L. (1981), „ G a s tro e n tero lo g y ” , 80, 770-775. [11] F o r s t n e r J. F. (1978), „ D ig e stio n ” , 17, 234-263 .

[12] G w o ź d z i ń s k i K., M u r t y V. L. N., L i a u Y. H., S ł o m i a n y A. , S ł o m i a n y B. L. (1986), Fed. P roc., 45, 34 38. [13 [14 [15 [16 [17 [18 [19 [20 [21 [22 [23 [24 [25 [26 [27 [28 [29 [30 [31 [32 [33 [34 [35 [36 [37 [38 [39 [40 H e r n a n d e z D. E. (1986), Life. Sei., 39, 279 296. H i l l s B. A. , B u t l e r B. D. , L i c h t e n b e r g L. M . (1983), A m . J. Physiol., 244, G561 G 568. I t o S., L a c y E. R. (1986), „ G a s tro e n te ro lo g y ” , 88, 250-2 60. K o j i m a K., B a n a ś - G r u s z k a Z ., G a l i c k i N. I., S 1 o m i a n y A ., S 1 o m i a n y B. L. (1981), IR C S M ed. Sci., 9, 12. L a s z e w i c z W. , J ó ź w i a k Z. , S a r o s i e k J . , S ł o m i a n y A. , S ł o m i a n y B. L. (1984), „ G a s tro e n te ro lo g y ” , 86, 1154. L a s z e w i c z W. , S ł o m i a n y A. , M u r t y V. L. N. , L i a u Y. H. , S ł o m i a n y B. L. (1985), „ D ige s tio n ” , 31, 47 53. L i a u Y. H. , C a r t e r S. R. , G w o ź d z i ń s k i K„ N a d z i e j k o C. , S ł o m i a n y A., S ł o m i a n y B. L. (1986), Fed. Proc ., 45, 1976. L i s t S. J ., F i n d l a y B. P., F o r s t n e r Q. G. , F o r s t n e r J. F. (1978), B iochem . J., 175, 565-571. M a r t i n G. P., M a r r i o t C ., H e l l a w a y I. W. (1978), „ G u t ” , 19, 103 107. M c N a b b P. C „ T o m a s s i T . B. (1986), A m . Rev. M ic rob io l., 35, 477 496. M u r t y V. L. N. , S a r o s i e k J., S ł o m i a n y A. , S ł o m i a n y B. L. (1984), Biochim . Biophys. Res. C om m ., 121, 521 529.

P i a s e k A., S ł o m i a n y A., S ł o m i a n y B. L. (1985), [w:] D a v i d s o n R. (red.), G lycoconjugates, t. 2, P rae ge r Scientific, N ew Y o rk, 529-53 0.

P i a s e k A. , S ł o m i a n y A., S ł o m i a n y B. L. (1985), „ G a s tro e n te ro lo g y ” , 88, 1539. R o b e r t A. , B o t t o k e r W. , G a l a n s k a E., K a u f m a n n G . L. (1984), „ G a s tro e n -te ro lo g y ” , 86, 670 674.

S a r o s i e k J., S ł o m i a n y A., M u r t y V. L. N. , S ł o m i a n y B. L. (1984), „ G a s tro e n -terolog y ” , 86, 1232.

S a r o s i e k J., S ł o m i a n y A., S ł o m i a n y B. L. (1983), Biochem . Biophys. Res. C o m m .,

113, 1053 1060.

S a r o s i e k J . , S ł o m i a n y A., T a k a g i A. , S ł o m i a n y B. L. (1984), Biochem . Biophys. Res. C om m ., 118, 523-531.

S a r o s i e k J . , S ł o m i a n y B. L., J ó ź w i a k Z. , L i a u - Y . H. , S ł o m i a n y A. (1984), A n n. N Y . A cad . Sci., 435, 575-577.

S c h r a g e r J., O a t e s M. D. G . (1971), „ D ig e s tio n ” , 4, 1 2. S c a w e n M „ A l l e n A. (1977), Biochem . J „ 163, 363-368.

S i l b e r b e r g A., M e y e r F. A. (1981), [w:], E l s t e i n M. , P a r k ę W. (re d.), M ucu s in health an d disease, Ple num Press , New Y o rk , 53- 74.

S ł o m i a n y A. , P a s k o w s k a J. M. , S ł o m i a n y B. L., G 1 a s s G . B. J. (1979), In t. J. Biol. M a crom o )., 1, 165-170. S ł o m i a n y A. , J ó ź w i a k Z., T a k a g i A. . S ł o m i a n y B. L. (1984), A rc h . Biochem . B iophys., 229, 560-567. S ł o m i a n y A. , Z d e b s k a E., S ł o m i a n y B. L. (1984), J. Biol. C he m ., 259, 14 7 43-1 4 749. S ł o m i a n y B. L., K o j i m a K. , S ł o m i a n y A. (1981), J. A p pl. B iochem ., 3, 331-334. S ł o m i a n y B. L., K o j i m a K., W i t a s H. , S ł o m i a n y A. (1982), J. A ppl. B iochem ., 4, 86 89. S ł o m i a n y B. L., K o s m a l a M. , C a r t e r S. R. , K o n t u r e k S. J.. B i l s k i J., S ł o m i a n y A. (1987), C o m p. B iochem . Physiol., 12, 123-132. S ł o m i a n y B. L., K o s m a l a M. , N a d z i e j k o C., M u r t y V. L. N „ S 1 o m i a n y A. , G w o ź d z i ń s k i K. , M a n d e l I. O. (1986), A rch . O ral. Biol., 31, 699-7 02.

P

[41] S ł o m i a n y B. L „ M e y e r K. (1972), J. Biol. C he m ., 247, 5062 5070. [42] S ł o m i a n y B. L „ M e y e r K. (1973), J. Biol. C he m ., 24«, 2290 2295. [43] S ł o m i a n y B. L, , P i a s e k A., S a r o s i e k J., S ł o m i a n y A. (1985), Sca nd. J. G a s tro en te ro l., 20, 119| 1196. [44] S ł o m i a n y B. L. , S a r o s i e k J., L i a u Y. H. , L a s z e w i c z W. , S ł o m i a n y A. (1986), Sc and . J. G a s tro e n te ro l., 21, 1073- 1074.

[45] S ł o m i a n y B. L., S a r o s i e k J., S ł o m i a n y A. (1987), B iochim . B iophys. R es. C om m .,

142, 783-790.

[46] S 1 o m i a n y B. L ., S I o m i a n y A , G 1 a s s G . B. J. (1977), „ B io ch em istry” , 18. 3954 3958. [47] S ł o m i a n y B. L. , S ł o m i a n y A. , G l a s s G . B. J. (1977), E ur. J. B iochem ., 78, 33 39. [48] S ł o m i a n y B. L., S ł o m i a n y A. (1984), [w:] B o e d e c k e r K. (red.), A tta c hm e n t o f

organism to the gu t mucosa, t. 2. C R C Press, B oca R a to n , 23 -31.

[49] S ł o m i a n y B. L., T a k a g i Y. M. , S ł o m i a n y A. (1985), A rch. Biochem . B iophys., 236, 654 -^6 1.

[50] S ł o m i a n y B. L., Z d e b s k a E., M u r t y V. L. N. , S I o m i a n y A. , P e t r o p a ł o l o u K., M a n d e l 1. O. (1983), A rch. O ral. Biol., 28, 711 714.

[51] S ł o m i a n y B. L., Z d e b s k a E., S ł o m i a n y A. (1984), J. Biol. C he m ., 259, 2863 2869. [52] T u r n b e r g L. A. (1985), Scand. J. G a stro e n te ro l., 20, SuppI 110: 37 40.

[53] W i t a s H ., S a r o s i e k J., A o n o M „ M u r t y V. L. N „ S 1 o m i a n y A., S I o m i a n y B. L. (1983), C a rb o h y d ra te . Res. 120, 67 76. [54] W i t a s H. , S ł o m i a n y B. L., Z d e b s k a E., K o j i m a K „ L i a u Y. H., S 1 o m i a n y A. (1983), J. A p pl. B ioche m ., 5, 16-24. [55] V a z i n a A. A. , Z h e l e z n a j a L. A., L a z a r e v P. 1. (1984), K oh l A ka d. N a u k SSSR , 274, 435 -437 .

W pły nę ło d o R e da kc ji R o m a n G o n d k o , Sław om ir Jerzewski

„ F o lia b io chim ic a et b io p hy sic a” K a te d ra Biofizyki

25.07.1991 U n iw ers ytetu Ł ód zk ie go

B ronislaw Słom ian y, A m a lia Słom ian y U n ivers ity o f M edicine & D en tis try New Je rsey D en ta l Sc hool D e n tal R e se arch C e n te r USA

R om an Gondko, Sła w o m ir J erz ew s ki, B ronislaw S łom ian y, A m alia S łom ian y C O M P O N E N T S O F G A S T R IC M U C U S

M u c us is a viscous, h e te ro g en o us m ixture o f p ro te in s a n d lipids em b ibe d w ith w a te r an d e lectrolyte s, w hich c ove rs th e ep ith elia l surfac e o f g a stro in te stin a l, res p irato ry a n d re p ro d uc tive tra c ts in m am m a ls . T he m ain c o m p o ne n t o f m ucus , w hich c o n trib u tes to th e viscoelastic an d g el-form in g p ro p e rtie s o f m uc us is a highly glycosylated g ly co protein (m ole cu la r w eight 2000 k D a ) called m u cu s g ly co protein o r m ucin. Physico -chem ical p rop e rties o f m uc us s tron gly d ep en d upo n o th e r m u cu s c o m p o n e n t like lipids, p rotein s (albu m in o r IgA ) o r p ros tag la n d in s . In th is a rtic le w e s ho w th e d a ta c on c ern ing the c o m po s itio n o f g as tric m ucus, its fu n ctio ns , s tru c tu re o f m ucin, possib le o cc u rin g rela tion sh ip s betw een the m u cu s glyc op rotein a n d o th e r c o m p o n e n ts o f m ucus as well as the phy siologic al significance o f ga stric m ucu s in n o rm al a n d p atho log ica l states.