Зачем человеку нужна слизь и почему ученые советуют есть сопли?
Хорошую вещь слизью не назовут. Этим обидным словом мы именуем нечто бесформенное, неприятное и болезненное – а между тем, сопли и мокрота, доставляющие столько неудобств во время болезни, служат одной из главных средств защиты и лечения. Без преувеличения можно сказать, что мы не были бы людьми без этой липкой субстанции. Недаром некоторые ученые предлагают даже... есть сопли, чтобы лучше себя чувствовать. Впрочем, давайте по порядку.
Костные рыбы выделяют слизь на поверхность своего тела: она облегчает скольжение и затрудняет развитие инфекций. Австралийские осьминоги Octopus kaurna используют ее для укрепления стенок своих нор, а миксины в случае опасности выбрасывают такое количество слизи, что она вполне способна вызвать асфиксию у нападающего. Слизь земляных червей играет важную роль в почвообразовании, а дельфинам помогает издавать громкие щелчки для общения.
У нас ее главная роль – роль первой линии обороны, барьера, который защищает носоглотку от инфекций, а желудок – от его собственной кислоты. Следующая по значению функция – увлажнение и смазка, что позволяет глазам не пересыхать, а пище легче проскальзывать по пищеводу. Слизь выстилает поверхности легких и печени, кишечник и половые органы. Но заметнее всего она, конечно, в верхних дыхательных путях: считается, что в носоглотке здорового человека каждый день ее выделяется около литра.
Белки в носу
В норме эта слизь имеет цвет от бело-зеленого и до буроватого. За белизну в ней отвечают лимфоциты, ведущие борьбу с инфекциями, так что слишком светлые сопли могут указывать на насыщение белыми кровяными тельцами и развитие болезни. Буро-коричневые оттенки дают кусочки запекшейся крови из-за повреждения или воспаления поверхности носа. Но в основном, слизь – это вода: лишь около пяти процентов ее приходится на другие молекулы: белки, соли, липиды и т.п.
Главные из этих молекул – муцины, гликопротеины, состоящие из белковой основы, которая густо утыкана длинными цепочками и разветвленными «ветками» полисахаридов. Эти полисахариды обволакиваются молекулами воды, что делает муцины растворимыми и придает им характерную «слизистость». На центральном участке крепятся сахара, а начальный и конечный участки позволяют отдельным белкам связываться друг с другом.
Муцины и сами по себе – довольно крупные молекулы, но вместе они способны образовывать по-настоящему гигантские комплексы массой до 10 млн Дальтон. Для сравнения, масса типичного белка составляет десятки тысяч Дальтон – например, у гемоглобина – 67 кДа. Такие молекулы выводятся наружу и образуют густую и липкую сеть, в которой запутываются и задерживаются мелкие частицы, бактерии и аллергены, такие как пыльца.
Микроскопические реснички на поверхности эпителиальных клеток согласованно колеблются, постоянно продвигая слизистый слой, на котором, как на липком конвейере, патогены выводятся прочь – иногда наружу, в носовой платок, но большей частью в желудок, где практически все погибают. Сам желудок, разумеется, защищен собственной слизью, намного более плотной, чем в носу.
Очень разные муцины
У человека известно около 20-ти кодирующих муцины генов. В целом они схожи, но небольшие различия придают белкам разные свойства, полезные в различных частях организма и при разных обстоятельствах. Так, в норме в верхних дыхательных путях доминирует муцин MUC5B. Но при болезни резко увеличивается производство MUC5AC, который формирует более плотную и вязкую слизистую сеть против бактерий. Избыток такой MUC5AC-слизи в носоглотке и бронхах доставляет массу неприятностей пациентам, страдающим астмой или хронической обструктивной болезнью легких.
Зато в желудке MUC5AC всегда достаточно, что обеспечивает его клеткам достаточную защиту от едкой кислоты желудочного сока. А главным муцином слизи кишечника выступает MUC2, который делает ее еще более густой, чтобы контролировать многочисленную местную микрофлору. От этих бактерий зависит здоровье всего организма, и слизь, выстилающая кишечник, предоставляет им все удобства для жизни и роста.
Более того, некоторые из них научились «обкусывать» полисахаридные хвостики с муцинов и окислять их для выработки энергии. Это помогает им успешно конкурировать с любыми пришлыми микробами, неспособными использовать такой богатый ресурс, – и вытеснять их. Недаром слизь так густо заселена: по имеющимся оценкам, миллилитр ее содержит от 100 млн до миллиарда клеток.
Ну и, разумеется, сама слизь не позволяет потенциальным инфекциям контактировать с клетками организма и заражать их, служа физическим и с трудом проницаемым барьером. Муцины мешают микробам обмениваться химическими сигналами и не позволяют нарастать биопленками, которые потом особенно трудно поддаются удалению. Некоторые вполне безобидные микроорганизмы, такие как грибки Candida albicans, только этого и ждут: лишь слизь удерживает их от прикрепления к клеткам и заражения. А некоторые муцины и вовсе обманывают атакующих организм бактерий, служа ложной целью. Полисахариды на их поверхности имитируют полисахариды на клетках, и микробы связываются с ними – а затем удаляются вместе со всей слизью.
Слизь вкусная и синтетическая
Мы уже знаем, что большая часть слизи из носоглотки проглатывается, из чего легко понять, что вкус ее не должен быть таким же отвратительным, как вид. Профессор канадского Университета Саскачевана Скотт Нэппер (Scott Napper) считает, что поедание соплей даже полезно, поскольку позволяет «тренировать» иммунитет контактом с патогенами, обездвиженными и наполовину «разоруженными» слизью.
Впрочем, есть у ученых и более аппетитные идеи. Так, команда Катарины Риббек (Katharina Ribbeck) из Массачусетского технологического института (MIT) ведет работу над промышленным синтезом искусственных муцинов. Антибактериальные и смазывающие свойства этих белков могут сослужить отличную службу, если покрывать ими, например, некоторые медицинские импланты или инструменты. Авторы уже получили патенты на «модульную» химическую систему, которая позволяет комбинировать различные полипептидные и полисахаридные компоненты, чтобы получать аналоги разных муцинов – и, конечно, слизь, теперь – синтетическую.