黏液层的作用及影响-肠道微生物与消化系统疾病

黏液通过隔离细菌、消化酶和其他有毒介质，对上皮细胞起到屏障防御作用。黏液的疏水性是由上皮杯状细胞释放的带负电荷的糖蛋白引起的，这极大地限制了带正电荷的水溶性有毒分子穿过表面的能力。黏液层最初被认为是一个静态结构，但实际上是动态的，并受到多种因素的影响。例如，研究发现和普通小鼠相比，无菌小鼠肠道黏液形成延迟，并且在定植微生物群后，黏液成分也会随之发生改变，这说明肠道黏液的形成是动态变化的，同时还需要肠道微生物的参与。

不同部位肠道的黏液层性质也不同。小肠内的黏液由单个半渗透层组成，允许一些抗菌肽通过。盲肠和结肠黏液层根据其结构和组成特点可以分成内外两层。蛋白质组学揭示，这两层都由相似的蛋白质组成，黏蛋白Muc2形成大凝胶作为其主要结构组分。内层密集，牢固地附着在上皮上，没有细菌。相反，外层由于蛋白酶水解切割Muc2黏蛋白，导致其体积扩大，因此可以移动，并且被细菌定殖。大肠黏液主要成分是糖蛋白Muc2，但它也包含可以固定或杀死细菌的其他蛋白，比如凝集素样蛋白Zg和分泌型凝集素RegⅢγ。基因敲除Muc2可以导致肠上皮细胞直接和细菌接触，导致在Muc2－/－小鼠结肠隐窝远处可以观察到炎症和癌症发展。而且，和正常小鼠相比，Muc2－/－小鼠在感染鼠柠檬酸杆菌时，表现出更高的病原体负荷和更多的肠损伤。同样地，在没有Muc2的情况下，盲肠中鼠伤寒沙门杆菌的生长范围和向肝脏的转移趋势更大。这些发现表明，Muc2黏蛋白可以形成黏液屏障，将细菌与结肠上皮细胞分开，并表明这种黏液中的缺陷会导致病原体更易于侵入肠黏膜。(www.xing528.com)

Muc2是高度糖基化的。肠黏液和上皮的糖基化非常复杂，并且可以因微生物定植而改变。这很有趣，因为宿主聚糖可以作为微生物（包括病原体）的营养源或黏附受体。α（1，2）岩藻糖基化是其中一种糖基化修饰。小鼠上皮或者黏液在肠道共生菌的刺激下可以发生α（1，2）岩藻糖基化，并且作为共生菌的糖源。在感染期间，炎症通过激活MyD88和IL-22信号通路增强小肠α（1，2）岩藻糖基化修饰。这为肠道提供丰富的岩藻糖，有助于平定病原体，同时为肠道共生菌提供营养，进而抑制病原体和肠道正常菌群毒力因子的表达，促进病情康复。岩藻糖基化还可以减少由鼠柠檬酸杆菌引起的病理改变，并防止机会性病原体（粪肠球菌）从肠道中侵入并引起疾病。微生物也可能影响宿主肠道中游离糖的修饰。Faber等发现用链霉素处理小鼠可以导致小鼠盲肠内两种氧化糖，即半乳糖酸和葡萄糖酸水平升高。这些氧化糖由半乳糖和葡萄糖酸在诱导型一氧化氮合酶（iNOS）催化下形成的。而在链霉素处理后，宿主的iNOS表达增加。链霉素可以直接触发iNOS表达，或者它可以杀死那些可以抑制iNOS和（或）消耗氧化糖的共生菌。在上述的任一情况下，抗生素治疗后可以导致这些氧化糖水平升高，从而导致利用这些糖分的鼠伤寒沙门杆菌的生长。