Слизь - Mucus

Слизистые клетки слизистой оболочки желудка выделяют слизь (розового цвета) в просвет

Слизистая ( / м J ¯u к ə с / МЭВР -kəs ) представляет собой скользкую водную секрецию производства, и покрытия, слизистые оболочки . Обычно он вырабатывается из клеток слизистых желез , хотя он также может происходить из смешанных желез, которые содержат как серозные, так и слизистые клетки. Это вязкий коллоид, содержащий неорганические соли , антимикробные ферменты (например, лизоцимы ), иммуноглобулины (особенно IgA ) и гликопротеины, такие как лактоферрин и муцины , которые продуцируются бокаловидными клетками слизистых оболочек и подслизистых желез . Слизь служит для защиты эпителиальных клеток в облицовок в дыхательных , пищеварительных и мочеполовых систем и структур , в зрительных и слуховых систем от патогенных грибов , бактерий и вирусов . Большая часть слизи в организме вырабатывается в желудочно-кишечном тракте .

Земноводные , рыбы , улитки , слизни и некоторые другие беспозвоночные также выделяют внешнюю слизь из своего эпидермиса в качестве защиты от патогенов и для помощи в движении, а также вырабатываются рыбами для выравнивания жабр . Растения производят подобное вещество, называемое слизью , которое также вырабатывается некоторыми микроорганизмами .

Дыхательная система

Иллюстрация, изображающая движение слизи в дыхательных путях

В дыхательной системе человека слизь является частью жидкости на поверхности дыхательных путей (ASL), также известной как жидкость эпителиальной выстилки (ELF), которая выстилает большую часть дыхательных путей . Жидкость на поверхности дыхательных путей состоит из слоя золя, называемого перицилиарным жидким слоем, и вышележащего слоя геля, называемого слоем слизи. Перицилиарный жидкий слой называется так, потому что он окружает реснички и лежит поверх поверхностного эпителия. Перицилиарный жидкий слой, окружающий реснички, состоит из гелевой сети из связанных с клетками муцинов и полисахаридов. Слизистое покрывало помогает защитить легкие , задерживая инородные частицы до того, как они попадут в них, в частности, через нос, при нормальном дыхании.

Слизь состоит из жидкого компонента, примерно на 95% состоящего из воды, секреции муцина бокаловидными клетками и подслизистыми железами (2–3% гликопротеинов), протеогликанов (0,1–0,5%), липидов (0,3–0,5%). %), белки и ДНК. Основные секретируемые муцины - MUC5AC и MUC5B - представляют собой крупные полимеры, которые придают слизи ее реологические или вязкоупругие свойства. MUC5AC - это основной гелеобразующий муцин, секретируемый бокаловидными клетками в виде нитей и тонких пластинок. MUC5B - это полимерный белок, секретируемый подслизистыми железами и некоторыми бокаловидными клетками, и он находится в форме цепей.

В дыхательных путях - трахее , бронхах и бронхиолах слизистая оболочка вырабатывается специализированными эпителиальными клетками дыхательных путей, называемыми бокаловидными клетками , и подслизистыми железами . Мелкие частицы, такие как пыль, твердые загрязнители и аллергены , а также инфекционные агенты и бактерии улавливаются вязкой слизью носа или дыхательных путей и не могут попасть в систему. Этот процесс вместе с непрерывным движением ресничек на эпителии дыхательного по направлению к ротоглоткам ( мукоцилиарный клиренс ), помогает предотвратить проникновения посторонних предметов в легкие при дыхании. Это объясняет, почему у курящих сигареты часто возникает кашель. Естественная реакция организма - увеличение выработки слизи. Кроме того, слизь способствует увлажнению вдыхаемого воздуха и предотвращает высыхание таких тканей , как носовой эпителий и эпителий дыхательных путей .

Слизь постоянно вырабатывается в дыхательных путях . Мукоцилиарное действие переносит его вниз из носовых ходов и вверх от остального тракта к глотке, при этом большая часть его проглатывается подсознательно. Иногда во время респираторного заболевания или воспаления слизь может сгущаться из-за клеточного мусора, бактерий и воспалительных клеток. Затем известный как мокрота , которая может быть кашлял вверх как мокрота , чтобы очистить дыхательные пути.

Дыхательные пути

Повышенное образование слизи в верхних дыхательных путях является симптомом многих распространенных заболеваний, таких как простуда и грипп . Слизь из носа можно удалить, высморкавшись или промыв нос . Избыток носовой слизи, как при простуде или аллергии , из-за нагрубания сосудов, связанного с вазодилатацией и повышенной проницаемостью капилляров, вызванной гистаминами , можно осторожно лечить с помощью противоотечных препаратов. Сгущение слизи как «обратный» эффект после чрезмерного использования противоотечных средств может вызвать проблемы с дренажом носа или пазух и обстоятельства, способствующие развитию инфекции.

В холодное и засушливое время года слизь, выстилающая носовые ходы, имеет тенденцию пересыхать, а это означает, что слизистые оболочки должны работать больше, производя больше слизи, чтобы поддерживать слизистую оболочку полости. В результате полость носа может заполняться слизью. В то же время, когда воздух выдыхается, водяной пар при дыхании конденсируется, поскольку теплый воздух встречает более холодную внешнюю температуру около ноздрей. Это вызывает скопление избыточного количества воды в носовых полостях. В этих случаях избыток жидкости обычно выливается наружу через ноздри.

3D-анимация, показывающая скопившуюся слизь в дыхательных путях.

В нижних дыхательных путях нарушение мукоцилиарного клиренса из-за таких состояний, как первичная цилиарная дискинезия, может привести к накоплению слизи в бронхах. Нарушение регуляции гомеостаза слизи является фундаментальной характеристикой муковисцидоза , наследственного заболевания, вызванного мутациями в гене CFTR , который кодирует хлоридный канал . Этот дефект приводит к изменению электролитного состава слизи, что вызывает ее гиперабсорбцию и обезвоживание. Такая вязкая, кислая слизь небольшого объема имеет пониженную антимикробную функцию, что способствует бактериальной колонизации. Истончение слизистого слоя в конечном итоге влияет на перицилиарный жидкий слой, который становится обезвоженным, что нарушает функцию ресничек и мукоцилиарный клиренс. Респираторная терапия может рекомендовать дыхательные пути клиренс терапию , которая использует ряд методов очистков с целью помочь с клиренсом слизи.

Гиперсекреция слизи

В нижних дыхательных путях чрезмерное производство слизи в бронхах и бронхиолах известно как гиперсекреция слизи . Хроническая гиперсекреция слизи приводит к хроническому продуктивному кашлю при хроническом бронхите , что обычно является синонимом этого. Чрезмерное количество слизи может сузить дыхательные пути, ограничить поток воздуха и ускорить ухудшение функции легких.

Пищеварительная система

Желудочные железы состоят из эпителиальных клеток (B), главных клеток (D) и париетальных клеток (E). Главные и париетальные клетки производят и секретируют слизь (F), чтобы защитить слизистую оболочку желудка (C) от резкого pH желудочной кислоты. Слизь щелочная, а желудочная кислота (А) кислая.

В пищеварительной системе человека слизь используется в качестве смазки для материалов, которые должны проходить через мембраны, например, пища, проходящая по пищеводу . Слизь чрезвычайно важна в желудочно-кишечном тракте . Он образует важный слой в толстой и тонкой кишке, который помогает уменьшить воспаление кишечника за счет уменьшения взаимодействия бактерий с эпителиальными клетками кишечника. Слой слизи слизистой оболочки желудка жизненно важен для защиты слизистой оболочки желудка от очень кислой среды внутри него.

Репродуктивная система

В женской репродуктивной системе человека цервикальная слизь предотвращает инфицирование и обеспечивает смазку во время полового акта. Консистенция цервикальной слизи варьируется в зависимости от стадии менструального цикла женщины. Во время овуляции цервикальная слизь прозрачная, жидкая и способствует выделению сперматозоидов ; после овуляции слизь становится гуще и с большей вероятностью блокирует сперму. Некоторые методы определения фертильности основаны на наблюдении за цервикальной слизью как одним из трех основных признаков фертильности, чтобы определить период фертильности женщины в середине цикла. Осведомленность о периоде фертильности женщины позволяет паре рассчитывать время для полового акта, чтобы повысить шансы на беременность. Также предлагается как метод предотвращения беременности.

Клиническое значение

Как правило, слизь из носа прозрачная и жидкая, она служит для фильтрации воздуха при вдыхании. Во время инфекции слизь может менять цвет на желтый или зеленый либо в результате захваченных бактерий, либо из-за реакции организма на вирусную инфекцию. Зеленый цвет слизи происходит из-за гема группы железосодержащего фермента миелопероксидазы, секретируемой лейкоцитами в качестве цитотоксической защиты во время респираторного взрыва .

В случае бактериальной инфекции бактерия застревает в уже закупоренных пазухах и размножается во влажной, богатой питательными веществами среде. Синусит - это неприятное состояние, которое может включать скопление слизи. Бактериальная инфекция при синусите вызывает обесцвечивание слизи и реагирует на лечение антибиотиками; вирусные инфекции обычно проходят без лечения. Почти все инфекции синусита являются вирусными, а антибиотики неэффективны и не рекомендуются для лечения типичных случаев.

В случае вирусной инфекции, такой как простуда или грипп , первая стадия, а также последняя стадия инфекции вызывают образование прозрачной жидкой слизи в носу или задней части глотки. Когда организм начинает реагировать на вирус (обычно от одного до трех дней), слизь сгущается и может стать желтой или зеленой. Вирусные инфекции нельзя лечить антибиотиками, и они являются основным средством их неправильного использования. Лечение обычно основано на симптомах; часто этого достаточно, чтобы иммунная система со временем могла бороться с вирусом.

Обструктивные заболевания легких часто возникают в результате нарушения мукоцилиарного клиренса, которое может быть связано с гиперсекрецией слизи, и их иногда называют мукообструктивными заболеваниями легких . Методы очистки дыхательных путей могут помочь очистить выделения, поддержать здоровье дыхательных путей и предотвратить воспаление в дыхательных путях.

Уникальные эпителиальные стволовые клетки выстилки пуповины экспрессируют MUC1 , называемую (CLEC-muc). Было показано, что это имеет хороший потенциал для регенерации роговицы .

Свойства слизи

Регулируемая способность к набуханию

Слизь способна поглощать воду или обезвоживать при изменении pH . Способность слизи набухать происходит из-за структуры муцина в виде щеточки для бутылочек, внутри которой гидрофильные сегменты обеспечивают большую площадь поверхности для поглощения воды. Кроме того, возможность настройки эффекта набухания контролируется полиэлектролитным эффектом.

Эффект полиэлектролита в слизи

Полимеры с заряженными молекулами называются полиэлектролитами . Муцины, разновидность полиэлектролитных протеогликанов , являются основным компонентом слизи, который обеспечивает полиэлектролитный эффект в слизи. Процесс создания этого эффекта состоит из двух этапов: притяжения противоионов и компенсации воды. При воздействии физиологического ионного раствора заряженные группы в полиэлектролитах притягивают противоионы с противоположными зарядами, что приводит к градиенту концентрации растворенного вещества. Осмотическое давление вводится для выравнивания концентрации растворенного вещества во всей системе, заставляя воду течь из областей с низкой концентрацией в области с высокой концентрацией. Короче говоря, приток и отток воды внутри слизи, управляемый эффектом полиэлектролита, способствует регулируемой способности слизи к набуханию.

Механизм набухания с регулируемым pH

Ионные заряды муцина в основном обеспечиваются кислыми аминокислотами, включая аспарагиновую кислоту ( pKa = 3,9) и глутаминовую кислоту (pKa = 4,2). Заряды кислых аминокислот будут меняться в зависимости от значения pH окружающей среды из-за диссоциации и ассоциации кислоты . Аспарагиновая кислота, например, имеет отрицательную боковую цепь, когда значение pH выше 3,9, в то время как нейтрально заряженная боковая цепь будет введена, когда значение pH упадет ниже 3,9. Таким образом, на количество отрицательных зарядов в слизи влияет значение pH окружающей среды. То есть на полиэлектролитный эффект слизи в значительной степени влияет значение pH раствора из-за изменения заряда кислотных аминокислотных остатков на основе муцина. Например, заряженный остаток на муцине протонируется при нормальном значении pH желудка, приблизительно pH 2. В этом случае эффект полиэлектролита почти не проявляется, что приводит к образованию плотной слизи с небольшой способностью к набуханию. Однако разновидность бактерий, Helicobacter pylori , склонна продуцировать основание для повышения значения pH в желудке, что приводит к депротонированию аспарагиновой и глутаминовой кислот, т.е. от нейтрального к отрицательно заряженному. Отрицательные заряды в слизи сильно увеличиваются, вызывая эффект полиэлектролита и набухание слизи. Этот эффект набухания увеличивает размер пор слизи и снижает вязкость слизи, что позволяет бактериям проникать и мигрировать в слизь и вызывать заболевание.

Селективность заряда

Высокая избирательная проницаемость слизи играет решающую роль в здоровом состоянии человека, ограничивая проникновение молекул, питательных веществ, патогенов и лекарств. Распределение заряда в слизи служит барьером для селективной диффузии заряда, тем самым существенно влияя на транспортировку агентов. Среди частиц с различным дзета-потенциалом поверхности катионные частицы имеют тенденцию к малой глубине проникновения, нейтральные обладают средним проникновением, а анионные частицы имеют наибольшую глубину проникновения. Кроме того, эффект избирательности заряда изменяется при изменении статуса слизи, т. Е. Нативная слизь имеет в три раза более высокий потенциал для ограничения проникновения агента, чем очищенная слизь.

Другие животные

Слизь также вырабатывается рядом других животных. Все рыбы покрыты слизью, выделяемой железами по всему телу. Беспозвоночные, такие как улитки и слизни, выделяют слизь, называемую слизью улиток, для обеспечения движения и предотвращения высыхания своего тела. Их репродуктивная система также использует слизь, например, для покрытия яиц . В уникальном брачном ритуале Limax maximus брачные слизни спускаются из возвышенностей по слизистой нити. Слизь является важным компонентом слизи миксины, используемой для отпугивания хищников. Слизь вырабатывается эндостилем некоторых оболочников и личиночных миног, чтобы помочь фильтрующему питанию.

Смотрите также

Примечания

использованная литература