黏液：人體的無(wú)名英雄

李夕月

一只蝸牛緩緩爬過，身后留下一條亮晶晶的痕跡，這是它分泌的黏液，也是它的“輪椅”，如果沒有這些黏液，蝸牛將寸步難行。一條黃鱔在河里游來(lái)游去，它身上有一層滑溜溜的黏液，那是它的“鎧甲”，可以抵抗病菌的攻擊。我們身上也有許多黏液，唾液、鼻涕、消化道黏液等，它們是保衛(wèi)健康的“無(wú)名英雄”。

黏液制約人體內(nèi)微生物

黏液，顧名思義，是一種黏稠的不易流動(dòng)的水凝膠。我們把唾液、鼻涕、淚液和消化道黏液等統(tǒng)稱為人體黏液。你可能會(huì)提出異議，唾液和淚液等不能稱為黏液，它們并不“黏”。但其實(shí)，唾液和淚液中也含有黏液的基本成分：黏蛋白，所以它們也是黏液。

雖然黏液中通常只含5%的黏蛋白，但黏蛋白是黏液的“靈魂”。

不同黏液中的黏蛋白長(zhǎng)相很相似：一個(gè)蛋白質(zhì)骨架和一些像樹枝一樣長(zhǎng)在骨架上的多糖分子。根據(jù)多糖分子的不同，黏液被分為兩類，一種是分泌黏液，即眼淚、鼻涕等，它們起潤(rùn)滑、清潔的作用;另一種是附著黏液，常指消化道細(xì)胞分泌的黏液，很少排出體外，我們看不到它們，但是它們有著不可思議的作用。

我們知道，在我們腸道中生活著數(shù)萬(wàn)億微生物，這些腸道微生物對(duì)我們的健康至關(guān)重要。但是，生活在人體內(nèi)的微生物必須“聽從指揮”，否則也會(huì)影響我們的健康，那么，誰(shuí)負(fù)責(zé)管理它們？美國(guó)麻省理工學(xué)院的生物學(xué)教授凱瑟琳娜·里貝克致力于研究黏液，她解開了黏液的一些秘密，比如黏液如何管理腸道菌群。

黏液“割肉飼虎”，用自己的“身軀”養(yǎng)育著腸道菌群。許多腸道細(xì)菌能制造一種酶，這種酶能從黏蛋白身上“切割”多糖分子并消化它們，這些多糖是腸道菌群主要的能量來(lái)源。菌群“投桃報(bào)李”，它們會(huì)釋放一些代謝物質(zhì)，這些物質(zhì)可以刺激細(xì)胞分泌更多黏液。黏液和菌群維持著互惠互利的生活。

除了提供食物，黏液的多糖分子還會(huì)影響人體微生物的行為和生理特征，降低它們致病的能力。比如里貝克小組發(fā)現(xiàn)，黏液可以減少齲齒的形成。齲齒主要由鏈球菌引起，一旦鏈球菌附著在牙齒上，它進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，有機(jī)酸溶解牙釉質(zhì)，最終導(dǎo)致蛀牙。里貝克用蔗糖水培養(yǎng)鏈球菌，發(fā)現(xiàn)它們會(huì)大量增殖并快速連成一片，形成生物膜，分泌大量有機(jī)酸。當(dāng)里貝克在蔗糖水中加入一種唾液黏蛋白MUC5B時(shí)，發(fā)現(xiàn)雖然鏈球菌仍在快速增殖，但是它們都單獨(dú)懸浮在黏蛋白中，不會(huì)連成一片，也不會(huì)附著在燒杯壁上。黏蛋白MUC5B可以阻止鏈球菌附著在牙齒上。

此外，澳大利亞墨爾本大學(xué)的分子生物學(xué)家邁克·麥克庫(kù)金還發(fā)現(xiàn)，黏液會(huì)“欺騙”致病菌，讓它們陷入致命的陷阱。幽門螺桿菌是一種會(huì)導(dǎo)致消化性潰瘍和胃癌等疾病的細(xì)菌，它能通過識(shí)別胃細(xì)胞表面的多糖分子與胃細(xì)胞結(jié)合，從而感染胃細(xì)胞。麥克庫(kù)金在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，消化道會(huì)分泌一種黏液，它的黏蛋白MUC1上的多糖分子會(huì)模仿胃細(xì)胞的多糖分子，從而“欺騙”幽門螺桿菌，優(yōu)先與幽門螺桿菌結(jié)合，然后把它們引導(dǎo)到酸性胃液中，消化它們。

應(yīng)用黏液來(lái)體檢和治療

正是因?yàn)轲ひ旱奈⑸铩敖?jīng)理”的身份，通過分析黏液的濃度和成分變化，也許可以預(yù)測(cè)人體的不良反應(yīng)。女性懷孕期間，宮頸管中的黏液如果分泌不足，細(xì)菌會(huì)從這里進(jìn)入子宮并傷害發(fā)育中的胎兒，最終將導(dǎo)致早產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每10個(gè)新生兒中至少有一個(gè)是早產(chǎn)的，而早產(chǎn)兒的各項(xiàng)身體機(jī)能并沒有發(fā)育完全，死亡率高達(dá)7%。

現(xiàn)在，里貝克的研究小組可以通過檢測(cè)黏液來(lái)預(yù)測(cè)孕婦是否會(huì)早產(chǎn)。研究小組分別收集了年輕健康孕婦和年長(zhǎng)孕婦的宮頸黏液，隨后用帶電的肽探針測(cè)試了兩組黏液的滲透性，肽探針由小分子多肽制成，所帶電荷模擬了細(xì)菌的電荷。通過實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)兩組黏液的滲透性和粘附性有顯著差異。里貝克猜測(cè)，如果黏蛋白的多糖分子的數(shù)量和類型發(fā)生了變化，導(dǎo)致黏液?jiǎn)适Я苏掣搅?，難以再抵擋細(xì)菌，那么這些孕婦更有可能遭受細(xì)菌感染導(dǎo)致早產(chǎn)。

來(lái)自其他器官的黏液也可能預(yù)示其他疾病，比如消化道疾病和呼吸道疾病。隨著黏液和黏蛋白研究的深入，未來(lái)的體檢中可能會(huì)加入黏液檢測(cè)一項(xiàng)。

里貝克團(tuán)隊(duì)的一名研究員里昂·李還發(fā)現(xiàn)了黏液參與化學(xué)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊?guī)律。李通過測(cè)試帶正電荷的肽探針、帶負(fù)電荷的肽探針和攜帶正負(fù)兩種電荷的肽探針在黏液中的通過率，來(lái)研究黏液如何識(shí)別物質(zhì)的電荷，不同的電荷如何影響物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，帶正電荷的肽探針與帶負(fù)電荷的黏蛋白結(jié)合更強(qiáng)，正負(fù)電荷交替排列的肽探針比單一電荷肽探針更易與黏蛋白結(jié)合。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)藥物載體和基因載體提供了新思路。有些藥物和基因需要穿過黏液屏障才能生效，有些藥物則在黏液中起作用，那么運(yùn)載不同藥物的介質(zhì)應(yīng)攜帶什么類型的電荷及其排布結(jié)構(gòu)，可以從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得到啟發(fā)。我們通過改變介質(zhì)電荷，可以提高介質(zhì)和所攜帶物質(zhì)的運(yùn)輸效率來(lái)提高療效。

人造黏蛋白

雖然“黏液防火墻”兢兢業(yè)業(yè)地管理微生物，保衛(wèi)著人體的健康，但是有些細(xì)菌已經(jīng)學(xué)會(huì)了鉆漏洞的方法，它們會(huì)破壞黏液的結(jié)構(gòu)和改變它的性質(zhì)，這時(shí)黏液的保護(hù)能力會(huì)顯著降低。麥克庫(kù)金曾發(fā)現(xiàn)一種空腸彎曲桿菌，它能通過家禽傳播給人類?？漳c彎曲桿菌在家禽體內(nèi)是無(wú)害的，但它能結(jié)合并破壞人類的黏蛋白，讓其他致病細(xì)菌有機(jī)可乘。除此之外，有些疾病，比如胃潰瘍，也會(huì)破壞“黏液防火墻”。

這時(shí)候如果我們能制造一些人造黏蛋白，將它們注入人體，黏蛋白將能起到抗生素的效果。目前通過化學(xué)合成來(lái)制造黏液已經(jīng)取得了重要成果，比如用苯硼酸和丙烯酰胺骨架制造的陰道黏液，可以有效阻擋艾滋病病毒通過;用黃原膠和羧甲基纖維素制造的人造唾液，可以替代天然唾液，在口腔中培養(yǎng)出健康的微生物群落等。

此外，還有一些科學(xué)家致力于設(shè)計(jì)一些有利于藥物運(yùn)輸?shù)娜嗽祓ひ?，這些黏液和藥物一起被服用到人體中，將能提高藥物的吸收率和藥效。

黏液——保衛(wèi)人體健康的無(wú)名英雄，我們對(duì)它們的了解才剛剛開始。

人工淚液是目前最常見的人造黏液