Co zahušťuje hlen?
Sliznice (/mj¯ukəs/ MEVR-kəs) je kluzký vodný sekret produkovaný a pokrývající sliznice. Obvykle se vyrábí z buněk slizničních žláz, i když může pocházet také ze smíšených žláz, které obsahují jak serózní, tak slizniční buňky. Jde o viskózní koloid obsahující anorganické soli, antimikrobiální enzymy (např. lysozymy), imunoglobuliny (zejména IgA) a glykoproteiny jako laktoferin a muciny, které jsou produkovány pohárkovými buňkami sliznic a podslizničních žláz. Hlen slouží k ochraně epiteliálních buněk ve výstelkách dýchacího, trávicího a urogenitálního systému a struktur, ve zrakovém a sluchovém systému před patogenními houbami, bakteriemi a viry. Většina hlenu v těle je produkována v gastrointestinálním traktu.
Obojživelníci, ryby, hlemýždi, slimáci a někteří další bezobratlí také vylučují vnější hlen ze své epidermis jako obranu proti patogenům a napomáhají pohybu, a je také produkován rybami, aby si vystýlaly žábry. Rostliny produkují podobnou látku zvanou sliz, kterou také produkují některé mikroorganismy.
- 1 Dýchací systém
- 1.1 Dýchací cesty
- 1.1.1 Hypersekrece hlenu
- 5.1 Nastavitelná kapacita bobtnání
- 5.1.1 Polyelektrolytový efekt v hlenu
- 5.1.2 Mechanismus bobtnání řízený pH
Respirační systém
Další informace: Mukociliární clearance Ilustrace zobrazující pohyb hlenu v dýchacím traktu
V lidském dýchacím systému je hlen součástí povrchové tekutiny dýchacích cest (ASL), známé také jako tekutina epiteliální výstelky (ELF), která vystýlá většinu dýchacích cest. Tekutina na povrchu dýchacího traktu se skládá z vrstvy solu nazývané vrstva periciliární tekutiny a překrývající vrstvy gelu nazývané vrstva hlenu. Vrstva periciliární tekutiny se tak nazývá, protože obklopuje řasinky a leží na povrchu povrchového epitelu. Vrstva periciliární tekutiny obklopující řasinky sestává z gelové sítě buněčně asociovaných mucinů a polysacharidů. Sliznice pomáhá chránit plíce tím, že zachycuje cizí částice předtím, než se do nich dostanou, zejména nosem, při normálním dýchání.
Hlen se skládá z tekuté složky, přibližně 95 % vody, sekrece hlenu z pohárkových buněk a podslizničních žláz (2–3 % glykoproteinů), proteoglykanů (0,1–0,5 %), lipidů (0,3–0,5 %). %), proteiny a DNA. Hlavní vylučované muciny, MUC5AC a MUC5B, jsou velké polymery, které dávají hlenu jeho reologické nebo viskoelastické vlastnosti. MUC5AC je hlavní gelotvorný mucin vylučovaný pohárkovými buňkami ve vláknech a tenkých plátcích. MUC5B je polymerní protein vylučovaný submukózními žlázami a některými pohárkovými buňkami a je ve formě řetězců.
V dýchacích cestách – průdušnici, průduškách a bronchiolech – je sliznice produkována specializovanými epiteliálními buňkami dýchacích cest, které se nazývají pohárkové buňky a podslizniční žlázy. Malé částice, jako je prach, částice znečišťujících látek a alergeny, stejně jako infekční agens a bakterie jsou zachyceny ve viskózním hlenu nosu nebo dýchacích cest a nemohou se dostat do systému. Tento proces spolu s nepřetržitým pohybem řasinek na respiračním epitelu směrem k orofaryngu (mukociliární clearance) pomáhá zabránit vniknutí cizích předmětů do plic během dýchání. To vysvětluje, proč kuřáci cigaret často kašlou. Přirozenou reakcí těla je zvýšení produkce hlenu. Hlen navíc pomáhá zvlhčovat vdechovaný vzduch a zabraňuje vysychání tkání, jako je nosní epitel a epitel dýchacích cest.
V dýchacím traktu se neustále tvoří hlen. Mukociliární působení ji přenáší dolů z nosních průchodů a nahoru ze zbytku traktu do hltanu, přičemž většina z nich je spolknuta podvědomě. Někdy během respiračního onemocnění nebo zánětu může hlen zhoustnout kvůli buněčným úlomkům, bakteriím a zánětlivým buňkám. Poté známý jako hlen, který lze vykašlat jako hlen, aby se pročistily dýchací cesty.
Dýchací cesty
Hlavní články: rinorea a postnasální kapání.
Zvýšená tvorba hlenu v horních cestách dýchacích je příznakem mnoha běžných onemocnění, jako je nachlazení a chřipka. Nosní hlen lze odstranit smrkáním nebo výplachem nosu. Nadbytek nosního hlenu, jako při nachlazení nebo alergii, v důsledku vaskulárního překrvení spojeného s vazodilatací a zvýšenou propustností kapilár způsobenou histaminy, lze opatrně léčit dekongestanty. Zahuštění hlenu jako „obrácený“ efekt po nadměrném užívání dekongestantů může způsobit problémy s nosní nebo sinusovou drenáží a okolnosti, které podporují rozvoj infekce.
Během chladných a suchých období má hlen lemující nosní cesty tendenci vysychat, což znamená, že sliznice musí pracovat tvrději, aby produkovaly více hlenu, aby udržely výstelku dutiny. V důsledku toho se nosní dutina může naplnit hlenem. Současně, když je vzduch vydechován, vodní pára z dechu kondenzuje, když se teplý vzduch setká s chladnější vnější teplotou v blízkosti nosních dírek. To způsobuje hromadění přebytečné vody v nosních dutinách. V těchto případech přebytečná tekutina obvykle odtéká nosními dírkami.
3D animace zobrazující nahromaděný hlen v dýchacím traktu.
V dolním dýchacím traktu může zhoršená mukociliární clearance v důsledku stavů, jako je primární ciliární dyskineze, vést k akumulaci hlenu v průduškách. Dysregulace homeostázy hlenu je základní charakteristikou cystické fibrózy, dědičného onemocnění způsobeného mutacemi v genu CFTR, který kóduje chloridový kanál. Tato vada vede ke změnám v elektrolytovém složení hlenu, což způsobuje jeho hyperabsorpci a dehydrataci. Tento viskózní, kyselý hlen malého objemu má sníženou antimikrobiální funkci, která podporuje bakteriální kolonizaci. Ztenčení slizniční vrstvy v konečném důsledku ovlivňuje vrstvu periciliární tekutiny, která se dehydratuje, zhoršuje ciliární funkci a mukociliární clearance. Respirační terapie může doporučit terapii čištění dýchacích cest, která využívá řadu technik čištění, které pomáhají s odstraňováním hlenu.
Hypersekrece hlenu
V dolních cestách dýchacích je nadměrná tvorba hlenu v průduškách a bronchiolech známá jako hypersekrece hlenu. Chronická hypersekrece hlenu vede u chronické bronchitidy k chronickému produktivnímu kašli, který je obvykle jeho synonymem. Nadměrný hlen může zúžit dýchací cesty, omezit proudění vzduchu a urychlit zhoršování funkce plic.
Trávicí systém
Žaludeční žlázy se skládají z epiteliálních buněk (B), hlavních buněk (D) a parietálních buněk (E). Hlavní a parietální buňky produkují a vylučují hlen (F), aby chránily žaludeční výstelku (C) před drsným pH žaludeční kyseliny. Hlen je zásaditý a žaludeční kyselina (A) je kyselá.
V lidském trávicím systému se hlen používá jako mazivo pro materiály, které musí procházet membránami, jako je potrava procházející jícnem. Hlen je nesmírně důležitý v gastrointestinálním traktu. Tvoří důležitou vrstvu v tlustém střevě a tenkém střevě, která pomáhá snižovat zánět střev tím, že snižuje interakci bakterií s buňkami střevního epitelu. Hlenová vrstva výstelky žaludku je životně důležitá při ochraně výstelky žaludku před vysoce kyselým prostředím uvnitř.
Reprodukční systém
V lidském ženském reprodukčním systému zabraňuje cervikální hlen infekci a poskytuje lubrikaci během pohlavního styku. Konzistence cervikálního hlenu se liší v závislosti na fázi menstruačního cyklu ženy. Během ovulace je cervikální hlen čistý, tenký a podporuje uvolňování spermií; Po ovulaci hlen zesílí a pravděpodobněji zablokuje spermie. Některé metody testování plodnosti spoléhají na pozorování cervikálního hlenu jako jednoho ze tří hlavních příznaků plodnosti k určení, kdy je žena uprostřed cyklu plodná. Uvědomění si plodného období ženy umožňuje páru načasovat styk, aby se zvýšila šance na otěhotnění. Doporučuje se také jako metoda prevence otěhotnění.
Klinický význam
Typicky je nosní hlen čirý a tenký a slouží k filtraci vzduchu při vdechování. Během infekce může hlen změnit barvu na žlutou nebo zelenou, buď v důsledku zachycených bakterií nebo reakce těla na virovou infekci. Zelená barva hlenu je způsobena hemovou skupinou enzymu myeloperoxidázy obsahujícího železo, vylučovaného bílými krvinkami jako cytotoxická obrana během respiračního vzplanutí.
V případě bakteriální infekce bakterie uvíznou v již ucpaných dutinách a množí se ve vlhkém prostředí bohatém na živiny. Sinusitida je nepříjemný stav, který může zahrnovat nahromadění hlenu. Bakteriální infekce při sinusitidě způsobuje změnu barvy hlenu a reakci na léčbu antibiotiky; virové infekce obvykle odezní bez léčby. Téměř všechny infekce sinusitidy jsou virové a antibiotika jsou neúčinná a nedoporučují se pro léčbu typických případů.
V případě virové infekce, jako je nachlazení nebo chřipka, první i poslední stadium infekce způsobí, že se v nosu nebo v zadní části krku vytvoří čistý, řídký hlen. Jakmile tělo začne na virus reagovat (obvykle jeden až tři dny), hlen zhoustne a může zežloutnout nebo zezelenat. Virové infekce nelze léčit antibiotiky a jsou hlavním zdrojem jejich zneužití. Léčba je obvykle založena na symptomech; to často stačí na to, aby imunitní systém časem s virem bojoval.
Obstrukční plicní onemocnění jsou často důsledkem poruchy mukociliární clearance, která může být spojena s hypersekrecí hlenu a někdy se nazývá mukoobstrukční plicní onemocnění. Techniky čištění dýchacích cest mohou pomoci vyčistit sekrety, udržet zdraví dýchacích cest a zabránit zánětu v dýchacích cestách.
Jedinečné epiteliální kmenové buňky vystýlající pupeční šňůru exprimují MUC1, nazývaný (CLEC-muc). Bylo prokázáno, že má dobrý potenciál pro regeneraci rohovky.
Vlastnosti hlenu
Nastavitelná bobtnavost
Hlen má schopnost absorbovat vodu nebo dehydratovat při změně pH. Schopnost hlenu bobtnat je způsobena strukturou mucinu podobnou štětci z lahví, v níž hydrofilní segmenty poskytují velkou plochu pro absorpci vody. Schopnost vyladit bobtnací efekt je navíc řízena polyelektrolytovým efektem.
Polyelektrolytový efekt v hlenu
Polymery s nabitými molekulami se nazývají polyelektrolyty. Muciny, typ polyelektrolytového proteoglykanu, jsou hlavními složkami hlenu, které zprostředkovávají polyelektrolytový efekt v hlenu. Proces vytváření tohoto efektu se skládá ze dvou fází: přitahování protiiontů a kompenzace vody. Při vystavení fyziologickému iontovému roztoku přitahují nabité skupiny v polyelektrolytech protiionty s opačnými náboji, což má za následek gradient koncentrace rozpuštěné látky. Osmotický tlak se zavádí pro vyrovnání koncentrace rozpuštěné látky v celém systému, což způsobí, že voda proudí z oblastí s nízkou koncentrací do oblastí s vysokou koncentrací. Stručně řečeno, příliv a odtok vody v hlenu, poháněný polyelektrolytovým efektem, přispívá k řízené bobtnání hlenu.
Mechanismus bobtnání s nastavitelným pH
Iontové náboje mucinu poskytují hlavně kyselé aminokyseliny, včetně kyseliny asparagové (pKa = 3,9) a kyseliny glutamové (pKa = 4,2). Náboje kyselých aminokyselin se budou měnit v závislosti na pH prostředí v důsledku disociace a asociace kyselin. Kyselina asparagová má například negativní postranní řetězec, když je hodnota pH vyšší než 3,9, zatímco neutrálně nabitý postranní řetězec se zavede, když hodnota pH klesne pod 3,9. Množství negativních nábojů v hlenu je tedy ovlivněno hodnotou pH prostředí. To znamená, že polyelektrolytový účinek hlenu je významně ovlivněn hodnotou pH roztoku v důsledku změn náboje kyselých aminokyselinových zbytků na bázi mucinu. Například nabitý zbytek na mucinu je protonován při normálním pH žaludku, přibližně pH 2. V tomto případě je účinek polyelektrolytů téměř zanedbatelný, což má za následek tvorbu hustého hlenu s malou bobtnatelností. Avšak druh bakterií, Helicobacter pylori, má tendenci produkovat zásadu pro zvýšení hodnoty pH v žaludku, což vede k deprotonaci kyseliny asparagové a glutamové, tzn. z neutrálního na záporně nabitý. Záporné náboje v hlenu se výrazně zvyšují, což způsobuje polyelektrolytový efekt a bobtnání hlenu. Tento bobtnavý efekt zvětšuje velikost pórů hlenu a snižuje viskozitu hlenu, což umožňuje bakteriím pronikat a migrovat do hlenu a způsobit onemocnění.
Selektivita nabíjení
Vysoká selektivní permeabilita hlenu hraje zásadní roli v lidském zdraví tím, že omezuje pronikání molekul, živin, patogenů a léků. Distribuce náboje v hlenu slouží jako bariéra pro selektivní difúzi náboje, čímž významně ovlivňuje transport látek. Mezi částicemi s různými povrchovými zeta potenciály mají kationtové částice tendenci mít malou hloubku průniku, neutrální částice mají střední průnik a aniontové částice mají největší hloubku průniku. Kromě toho se účinek nábojové selektivity mění se změnami stavu hlenu, tj. nativní hlen má třikrát větší potenciál omezit pronikání činidla než purifikovaný hlen.
Ostatní zvířata
Sliz produkuje i řada dalších živočichů. Všechny ryby jsou pokryty hlenem vylučovaným žlázami v celém těle. Bezobratlí, jako jsou hlemýždi a slimáci, vylučují sliz nazývaný hlemýžďový hlen, aby podpořili pohyb a zabránili vysychání jejich těl. Jejich reprodukční systém také využívá sliz, například k potahování vajíček. V jedinečném pářícím rituálu Limax maximus, pářící se slimáci sestupují z vysokých míst podél slizkého vlákna. Sliz je důležitou složkou hlenu hagfish, který se používá k odpuzování predátorů. Hlen je produkován endostylem některých pláštěnců a larválních mihulí, aby se napomohlo krmení filtrem.
- 1.1 Dýchací cesty
