黏液蛋白唾液化的降低损害了肺部黏液的运输

研究有缺陷的粘液形成的研究人员在《科学报告》杂志上展示了对粘液进行单糖修饰，从粘液MUC5B中去除唾液酸，是如何影响粘液的膨胀和运输的。通过显示黏液蛋白唾液化在健康黏液特性和运输中的关键作用，该研究确定了治疗囊性纤维化和潜在的其他使人衰弱的黏液梗阻性疾病的可能治疗策略。

　　

每次呼吸，人都可能吸入成千上万的有害微生物到肺部。黏液是覆盖在气道上的凝胶状湿润物质，是第一道防线之一，有助于清除这些微生物。它捕获细菌、病毒、灰尘和花粉来保护肺部，粘液通过被称为纤毛的微小毛发状突起向上移动并排出气道。

但是，当身体产生过多的粘液，太厚、太粘、脱水而无法正常移动和清除时，会发生什么呢?随着时间的推移，过于粘稠的粘液会阻塞气道，压倒粘液清除机制，导致被困微生物的滋生地。这些病理生理过程有助于粘膜梗阻性疾病的发展，包括囊性纤维化或CF。

阿拉巴马大学伯明翰分校的一个研究小组，由UAB医学系副教授Jarrod W. Barnes博士和UAB医学系肺、过敏和重症医学教授Steven M. Rowe医学博士领导，研究了有缺陷的粘液形成。他们在《Scientific Reports》杂志上展示了对粘液进行单糖修饰如何影响其扩张和运输。

粘液是一种水凝胶，主要由水和固体物质组成，包括被称为粘蛋白的大糖衣蛋白分子，这是粘液的主要成分。这项研究的重点是增加和去除MUC5B的末端带负电荷的糖修饰，称为唾液酸，MUC5B是气道中发现的主要粘蛋白之一。MUC5B的高阴离子密度有助于粘液的聚合和包装，但先前的报告显示，在CF和哮喘中，MUC5B的负性“低”电荷形式较少。UAB的研究人员发现，降低MUC5B的唾液酸水平足以产生这种低电荷的潜在病理形式。

当研究人员减少MUC5B上的唾液酸时，他们观察到蛋白质的电泳迁移率发生了变化，表明其带电形式较低。透射电子显微镜成像显示，与正常水平的黏液蛋白唾液化相比，减少唾液化导致MUC5B聚合物纠缠(更紧密)，从而促进线性化和膨胀。

负电荷的减少通过特异性阻断α-2,3唾液化作用，影响了人支气管上皮细胞和完整气道大鼠气管模型的粘液结构及其运输。因此，作者报告说:“黏液电荷可能通过黏液压实和运输损伤增加而在黏液梗阻性疾病中具有病理意义。”

该研究还发现，CF患者有一种名为ST3Gal1的酶的表达减少，这种酶可以将α-2,3唾液酸添加到粘蛋白中。然而，用囊性纤维化跨膜传导调节蛋白纠正剂Elexacaftor、Tezacaftor和Ivacaftor治疗后，部分恢复了ST3Gal1的表达。

通过显示黏液蛋白唾液化对黏液特性和运输的关键作用，该研究确定了一种可能的治疗策略，用于治疗囊性纤维化和潜在的其他使人衰弱的粘膜阻塞性疾病，如慢性阻塞性肺疾病(COPD)、原发性纤毛运动障碍和非囊性纤维化支气管扩张。

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