王 娜，唐雪嬋

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院 消化科 河北省消化病研究所 河北省消化病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊050000)

腸道是人體重要的消化吸收器官，同時(shí)也是機(jī)體最大的細(xì)菌和內(nèi)毒素儲(chǔ)存庫(kù)。腸道內(nèi)棲息著大量共生細(xì)菌，結(jié)腸內(nèi)最多，可達(dá)1013～1014個(gè)/g 腸內(nèi)容物，種類至少500種以上。腸道在吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)可以屏蔽各種致病菌及有害物質(zhì)，腸黏膜屏障功不可沒。腸黏液層是抵御腸內(nèi)致病菌及有害物質(zhì)入侵的第一道屏障，黏蛋白－2(mucin2，MUC2)是構(gòu)成腸黏液層的最重要蛋白質(zhì)，其數(shù)量及結(jié)構(gòu)的改變與腸黏膜屏障損傷發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。本文對(duì)MUC2的基本結(jié)構(gòu)、功能及其在腸黏膜屏障損傷疾病中的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 MUC2的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 MUC分類

腸黏液層是抵御腸道致病菌及有害物質(zhì)入侵的第一道天然屏障，由水、無(wú)機(jī)鹽、抗菌肽和MUC 等組成;其中MUC是其主要構(gòu)成物質(zhì)。MUC是一種高度糖基化的大分子量黏蛋白，根據(jù)其結(jié)構(gòu)及定位分為兩類，一類是分泌型黏蛋白(包括MUC2、MUC5AC、MUC5B 和MUC6－7 等)，長(zhǎng)度幾微米，可形成巨大聚合物網(wǎng)，表達(dá)于整個(gè)消化道[1－2]。MUC7和MUC5B 在口腔表達(dá)，是唾液的主要成分，對(duì)潤(rùn)滑食物以助順利通過(guò)食道起重要作用;MUC5B 少量可表達(dá)于結(jié)腸隱窩部的少量杯狀細(xì)胞。MUC5AC表達(dá)于胃上皮細(xì)胞表面，是主要的胃黏蛋白，參與胃黏液－碳酸氫鹽屏障的形成;MUC6 主要由胃和十二指腸中的腺體細(xì)胞分泌，MUC2是一種大分子糖基化分泌型黏蛋白，分子量為2.5 Mu，其中蛋白質(zhì)核心占相對(duì)分子質(zhì)量的20%，糖基化結(jié)構(gòu)占80%，在腸道廣泛表達(dá)，其單體是一種含N－端氧化糖基化域和C－端半胱氨酸富含域的同源寡聚體，構(gòu)成了腸黏液層的骨架，可為細(xì)菌提供生物學(xué)位點(diǎn)，為抗菌肽和sIgA 等提供黏附位點(diǎn)。另一類是膜結(jié)合型黏蛋白(包括MUC1、MUC3－4、MUC13 和MUC17 等)，長(zhǎng)度100～500 nm，覆蓋于腸上皮細(xì)胞表面，依靠跨膜區(qū)與細(xì)胞膜相結(jié)合，參與細(xì)胞膜糖衣形成[3]。MUC1主要于胃內(nèi)表達(dá)，MUC3、MUC4、MUC13 和MUC17主要在腸道表達(dá)，參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、黏附、生長(zhǎng)及免疫調(diào)節(jié)等[4－5]。

1.2 MUC2功能

MUC2主要由杯狀細(xì)胞通過(guò)簡(jiǎn)單胞吐和復(fù)合胞吐作用分泌，少量由腸上皮細(xì)胞分泌，在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成同源寡聚體，N－端糖基化后形成二聚體復(fù)合物并移至高爾基體發(fā)生氧化糖基化，形成多聚體復(fù)合物并被包裹入顆粒形成黏原顆粒被儲(chǔ)存，黏蛋白糖基化程度(以O(shè)－型寡聚糖鏈為主)決定其對(duì)腸黏膜的保護(hù)作用[6]。釋放入腸腔后通過(guò)C端二聚化或N端三聚化形成聚合物網(wǎng)確保其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并構(gòu)成黏液層的骨架。MUC2蛋白分子表面有大量糖鏈，包括O－型糖鏈及N－型糖鏈，其中O－型糖鏈與其黏附功能密切相關(guān)。O－型寡聚糖鏈中含乙酰半乳糖胺，可與相鄰氨基酸相互作用，使MUC2 分子伸展成剛性的棒狀;聚糖鏈中神經(jīng)氨酸與硫酸殘基也有助于其伸展結(jié)構(gòu)的形成，利于從周圍環(huán)境中吸收水分;相鄰聚糖鏈中不同糖基間還可形成分子內(nèi)非共價(jià)連接，促使MUC2 形成彈性凝膠，起到潤(rùn)滑腸道作用并減低機(jī)械損傷。O－型寡聚糖鏈還可使MUC2蛋白為腸內(nèi)正常菌群及黏膜局部免疫球蛋白提供黏附位點(diǎn)[7]，形成腸黏膜上皮的保護(hù)層。

2 MUC2在腸黏膜屏障中的作用

腸黏液層是腸黏膜機(jī)械屏障的主要組成部分。杯狀細(xì)胞通過(guò)不斷地分泌MUC2 更新腸道黏液層，參與腸黏膜屏障形成。MUC2蛋白分子間的半胱氨酸殘基處高度糖基化，多糖基團(tuán)可以提高親水性，對(duì)腸黏膜起到潤(rùn)滑作用，通過(guò)小腸移行運(yùn)動(dòng)復(fù)合波將小腸內(nèi)細(xì)菌運(yùn)輸至結(jié)腸，保證小腸相對(duì)無(wú)菌狀態(tài)，減少結(jié)腸內(nèi)糞便與腸道摩擦損傷及腸上皮細(xì)胞所受的機(jī)械應(yīng)力等，保證了腸內(nèi)容物自由、連續(xù)的運(yùn)動(dòng)。MUC2蛋白O－型寡聚糖鏈結(jié)構(gòu)為腸內(nèi)正常菌群提供黏附結(jié)合的生態(tài)位點(diǎn)，以助腸道益生菌在腸內(nèi)定植以抑制有害菌的繁殖;同時(shí)腸道益生菌能夠通過(guò)增加黏蛋白的分泌量來(lái)增強(qiáng)腸道屏障功能，減少致病性大腸桿菌對(duì)腸上皮細(xì)胞黏附，以利于腸蠕動(dòng)時(shí)將其清除。當(dāng)腸黏液層受損變薄時(shí)，腸內(nèi)細(xì)菌穿過(guò)黏液層抵達(dá)并作用于腸上皮細(xì)胞，杯狀細(xì)胞可代償性分泌大量MUC2，沖刷腸上皮細(xì)胞表面細(xì)菌，修復(fù)腸黏液層，維持腸內(nèi)環(huán)境平衡。另外，MUC2蛋白的O－型寡聚糖鏈結(jié)構(gòu)為分泌型IgA 及抗菌肽提供結(jié)合位點(diǎn)，輔助腸黏膜免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用，MUC2 包裹接觸腸上皮細(xì)胞的細(xì)菌或內(nèi)毒素后被樹突細(xì)胞攝取，可減少依賴碳水化合物而產(chǎn)生的促炎因子產(chǎn)生[3]。近期研究發(fā)現(xiàn)，黏液層的生成依賴于一個(gè)免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)子－NLRP6 炎癥體[1]，提示腸黏液層與腸道免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病機(jī)制不僅與細(xì)菌直接侵襲腸上皮細(xì)胞引起機(jī)體免疫應(yīng)答激活、炎性反應(yīng)有關(guān)，還由于腸黏液層受損不能為樹突細(xì)胞提供免疫耐受信號(hào)[8－9]，這也提示MUC2是腸黏膜免疫系統(tǒng)的一員。

3 MUC2與腸黏膜屏障損傷

3.1 MUC2與結(jié)腸炎

MUC2蛋白主要在杯狀細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成，發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的小鼠和MUC2－/－小鼠更易患自發(fā)性結(jié)腸炎[10]，這可能與其內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡后MUC2蛋白合成或折疊受影響致使其功能改變相關(guān)。前梯度蛋白2(anterior gradient－2，AGR2)是蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶家族的成員之一，與MUC2的合成密切相關(guān)，AGR2－/－小鼠更易患結(jié)腸炎[11]，這可能是其減少后影響MUC2 合成所致。MUC2 基因缺失與結(jié)腸癌發(fā)生密切相關(guān)[12]，提示MUC2的結(jié)構(gòu)及功能改變是結(jié)腸炎發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素。最新研究表明正常人群有著與小鼠類似的分隔腸道寄生菌與上皮細(xì)胞的保護(hù)性黏液層，在病理?xiàng)l件下，細(xì)菌可穿透該黏液層直接作用于上皮細(xì)胞引起腸黏膜損傷。自發(fā)性結(jié)腸炎的小鼠、潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸黏膜均可見細(xì)菌穿透黏液層侵襲上皮細(xì)胞引起腸黏膜損傷。潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸黏液層厚度較正常人群明顯變薄，進(jìn)而腸黏膜通透性增高致菌血癥及敗血癥[13]。腸黏液層恢復(fù)正常的潰瘍性結(jié)腸炎患者臨床癥狀可明顯緩解[14]。所以黏液層是抑制腸內(nèi)細(xì)菌與腸上皮細(xì)胞接觸的重要因素，其變薄或消失后，細(xì)菌可侵襲上皮細(xì)胞導(dǎo)致腸道炎性反應(yīng)或免疫反應(yīng)，這可能是潰瘍性結(jié)腸炎重要病理生理變化。

3.2 MUC2與腸道感染

人和小鼠腸黏液層可有效抵御病毒、細(xì)菌及微生物侵襲。急性腸炎小鼠腸黏液層明顯受損變薄，受到細(xì)菌侵襲。受輪狀病毒侵襲的小鼠可通過(guò)增加MUC2 mRNA表達(dá)增強(qiáng)機(jī)體抗病毒能力[15]。產(chǎn)毒性大腸桿菌的毒性產(chǎn)物EatA 通過(guò)降解腸黏膜MUC2表達(dá)導(dǎo)致機(jī)體炎性反應(yīng)，而預(yù)防產(chǎn)毒性大腸桿菌感染的疫苗是通過(guò)抑制EatA，減少M(fèi)UC2 降解而發(fā)揮作用[16]。與野生型小鼠相比，MUC2－/－小鼠更容易發(fā)生溶組織阿米巴誘導(dǎo)的腸黏膜炎性反應(yīng)[17]。MUC2－/－小鼠較野生型小鼠更易發(fā)生蠕蟲感染，易感蠕蟲小鼠盲腸黏膜杯狀細(xì)胞及MUC2蛋白表達(dá)數(shù)量明顯減少[18]。可見MUC2 及杯狀細(xì)胞功能與腸黏膜抵御腸內(nèi)致病菌及有害物質(zhì)入侵能力密切相關(guān)。

3.3 MUC2與其他腸道疾病

先天性巨結(jié)腸患者結(jié)腸黏膜MUC2表達(dá)明顯低于健康者，杯狀細(xì)胞數(shù)量明顯增多且胞內(nèi)中性黏蛋白及酸性黏蛋白均減少，這提示杯狀細(xì)胞未發(fā)育成熟或黏蛋白分泌增加。大鼠避水應(yīng)激實(shí)驗(yàn)(water avoidance stress，WAS)發(fā)現(xiàn)模型大鼠的腸推進(jìn)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)及腸黏膜通透性增加，MUC2 短型O－型寡聚糖鏈比率明顯降低，腸黏膜黏蛋白網(wǎng)狀性能受損[19]，說(shuō)明WAS 可致MUC2的O－型寡聚糖鏈改變而使腸黏膜屏障功能受損，可能是腸易激綜合征發(fā)病機(jī)制之一。缺血再灌注損傷小鼠及患者腸缺血階段黏液層受損變薄，腸內(nèi)細(xì)菌穿過(guò)黏液層與上皮細(xì)胞接觸;血液再灌注時(shí)，杯狀細(xì)胞通過(guò)復(fù)合胞吐作用分泌大量黏液顆粒，MUC2 量明顯增多，覆蓋腸上皮細(xì)胞的細(xì)菌大量減少[20－22]。因此，MUC2 在維持腸黏膜屏障功能方面具有重要作用，是防止腸內(nèi)細(xì)菌移位的重要保護(hù)因素。

3.4 MUC2與囊性纖維化

囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)是膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族的成員，參與氯離子的轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)所有具備分泌功能的組織起著重要作用。囊性纖維化小鼠CFTR 突變使MUC2 結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生改變，進(jìn)而使腸黏液層通透性下降、黏性增加，緊密與腸上皮細(xì)胞相連，腸蠕動(dòng)功能減退，繼而出現(xiàn)遠(yuǎn)端腸梗阻和腸內(nèi)菌群過(guò)度繁殖[23]。囊性纖維化患者腸內(nèi)細(xì)菌負(fù)荷增加，抗生素治療有效。CFTR 對(duì)MUC2 正常結(jié)構(gòu)的形成及分泌至關(guān)重要，MUC2蛋白表達(dá)和功能改變參與了囊性纖維化發(fā)病。

3.5 MUC2與酒精性肝損傷

酒精性肝病患者十二指腸黏膜黏液層較正常人群明顯增厚;乙醛干預(yù)LS174T 腸杯狀細(xì)胞MUC2的分泌明顯增高，但乙醛可引起腸杯狀細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷，使其線粒體受損，加速了杯狀細(xì)胞的凋亡[24]。杯狀細(xì)胞大量分泌黏液顆?？赡苁菍?duì)黏液層受損后的代償性反應(yīng)，也可能是乙醛對(duì)杯狀細(xì)胞的直接損害。MUC2－/－酒精性肝損傷小鼠腸黏膜黏液層缺乏，使得以黏蛋白為唯一碳源的細(xì)菌繁殖受阻，且該類小鼠空腸內(nèi)抗菌蛋白R(shí)eg3b 和Reg3g表達(dá)增多有效抑制了腸內(nèi)細(xì)菌過(guò)度繁殖，減少了腸源性內(nèi)毒素血癥發(fā)生，進(jìn)而改善了酒精性肝損傷[25]。腸黏液層和MUC2表達(dá)減少可改善實(shí)驗(yàn)性酒精性肝病內(nèi)毒素血癥及肝損傷，這是酒精性肝病一個(gè)重要有益因素。

4 展望

MUC2在小腸黏膜屏障中發(fā)揮著重要作用，MUC2結(jié)構(gòu)和功能改變可使腸內(nèi)共生菌過(guò)度繁殖，腸黏膜通透性增高致菌血癥及敗血癥等，同時(shí)可致腸免疫系統(tǒng)激活，導(dǎo)致各種腸道疾病。MUC2 在腸道黏膜屏障損傷中具體作用機(jī)制及意義尚未完全闡明，相信這可能是腸黏膜屏障損傷的一個(gè)重要治療突破口，也將可能成為腸黏膜屏障損傷的重要研究方向。

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