Intestinal mucins 'soluble and insoluble problems'

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish På utsidan av insidan - slemmet i tarmen Kroppens slemhinnor, till exempel de i magsäcken och tarmen, täcks av ett slemlager. Slemmet skyddar cellerna i slemhinnan från skadliga ämnen och mikroorganismer genom att ‘fånga’ dem och därmed hindra dem från att nå fram till cellerna. Slemmet är uppbyggt av stora, trådlika och ’klistriga’ molekyler, så kallade muciner, som gör slemmet segt och elastiskt. Muciner är glykoproteiner som består av en proteinkedja från vilken ett stort antal olika kolhydratstrukturer radierar ut. Kolhydratstrukturerna är anrikade till vissa delar av proteinkedjan, så kallade mucin-domäner, som gör att mucinet i denna del av molekylen liknar en ’flask-borste’. Mellan mucin-domänerna finns ’nakna’ regioner av proteinkedjan. Flera likadana mucin-enheter binds samman, likt vagnarna i ett tåg, till långa flexibla trådar med så kallade svavelbryggor. Svavelbryggor kan brytas med kemiska reagenser och om man behandlar ett mucin med ett sådant reagens delas mucinet sönder i mucin-enheter. Mucinerna som bildar slem tillverkas av specialiserade celler i slemhinnan som kallas bägarceller och utsöndras på slemhinnan. I bindväven, under slemhinnan, finns körtlar med utförsgångar som mynnar i slemhinnan och som också tillverkar muciner. Förutom de slembildande mucinerna finns det muciner, som ’sitter fast’ i det ’hölje’ (cellmembran) som omger cellerna. Dessa membranbundna muciner består av endast en mucin-enhet. Tolv olika muciner är kända idag och de skiljer sig framför allt i proteinkedjan men även i kolhydratstrukturerna. Mucinerna har fått beteckningen MUC1 till MUC12, där MUC5 finns i två varianter MUC5AC och MUC5B. Varje vävnad har sin specifika uppsättning av muciner. I tarm-slemhinna finns framförallt det slembildande mucinet MUC2, samt några membranbundna muciner. Jag har de studerat de muciner som finns i tarm-slemhinnan, framför allt MUC2. Slemmet här har en speciell funktion jämfört med slem på andra slemhinnor, det ska förhindra skadliga ämnen från att nå slemhinnan och samtidigt tillåta näringsämnen från den nedbrutna födan i tarmen att passera. En ökad förståelse för slemmets och mucinernas egenskaper och funktion samt hur detta skydd upprätthålls kan hjälpa oss att förstå vad som ’går fel’ när skyddet sviktar. Muciner renas genom att man ’blandar’ slem med en stark salt-lösning, mucinerna och andra molekyler blir då lösliga eller ’fria’ och kan ’samlas’ upp. Mucinerna skiljs från andra molekyler och kan sedan studeras. Jag har visat att MUC2 från tarm hos råtta (delarbete I) och människa (delarbete II) skiljer sig från andra slembildande muciner genom att det är ‘olösligt’. Förutom svavel-bryggorna som fogar samman mucin-enheterna finns i detta slem ytterligare en bindning, som binder samman trådarna så att ett nätverk av MUC2 bildas-ett ‘MUC2 komplex’. För att studera hur molekyler i kroppen bildas, använder man ofta ’organ-kultur med radioaktiv inmärkning’, vilket innebär att små bitar av vävnad (biopsier) hålls vid liv i en näringslösning. I näringslösningen tillsätts ett radioaktivt märkt ämne som cellerna i vävnaden ’bygger’ in i de molekyler som de tillverkar, som till exempel muciner. Radioaktiviteten används för att ’se’ molekylen. Denna metod bör användas med försiktighet om man studerar MUC2, eftersom endast en liten del av de radioaktivt märkta ämnena ’byggs’ in i MUC2 (delarbete III). Den största delen av radioaktiviteten återfinns i ett annat stort mucin, som består av endast en mucin-enhet. Jag kan idag inte säga om det är något av de redan kända mucinerna eller en ny molekyl. Mucinet är svårt att skilja från MUC2 och om man inte känner till detta och noggrant separerar det från MUC2 kan man dra felaktiga slutsatser om hur detta mucin utsöndras. Cancer i tjocktarmen är en av de vanligaste cancer formerna i västeuropa. Om tumören upptäcks tidigt, kan man förhindra att den sprider sig och cancersjukdomen kan botas. Molekyler som förändras vid cancer och som vi lätt kan hitta och mäta kan hjälpa oss att upptäcka tumörer tidigt. Jag har jämfört MUC2 från normal tjocktarms-slemhinna med MUC2 från tumören hos individer med cancer i tjocktarmen och sett att kolhydrat strukturen ändras hos MUC2 vid cancer (delarbete IV). Möjligtvis kan en “felaktig” MUC2 molekyl, som endast förekommer vid tjocktarms cancer utnyttjas för att upptäcka tumören på ett tidigt stadium. De olika glykoproteiner som utgör basen i slemhinneskyddet är stora och komplicerade strukturer som hittills varit svåra att isolera och studera. Denna avhandling belyser struktur och egenskaper hos några av de viktigaste glykoproteinerna med denna funktion i tarmslemhinnan samt beskriver nya metodologiska angreppspunkter. Studier av detta slag är en förutsättning för att vi skall förstå de sjukdomstillstånd som är förknippade med ett nedsatt slemhinneskydd och för en framtida handläggning av dessa tillstånd.