Son hilos muy finos de una proteína presente en las secreciones mucosas y salivales.
La mucina es un mucopolisacárido glicoproteína, que es uno de los principales constituyentes de la secreción mucosa.
Todas las mucosas segregan moco, y, por lo tanto, mucina, pero donde tiene una mayor importancia es en el tubo gastrointestinal, como elemento protector de su mucosa.
Efectos en la salud de los filamentos de mucina
«El moco o mucina es algo que tiene efectos tan poderosos sobre nuestra salud», dice Katharina Ribbeck, biofísica del MIT que junto con sus colegas describieron los muchos roles del moco en la Revisión Anual de Cell 2018 y Biología del desarrollo.
La mayoría de esas funciones provienen del 5 por ciento de la sustancia que no es agua: varias sales, lípidos y proteínas, especialmente las mucinas, que le dan al moco sus cualidades gelatinosas: polipéptidos largos con forma de hilo recubiertos de cadenas de azúcares covalentemente llamadas glucanos.
Los científicos han descubierto muchas formas en que las proteínas de mucina funcionan para mantener las superficies del cuerpo limpias y protegidas, y continúan analizando las complejas interacciones que las moléculas tienen con los microbios.
Aquí hay algo de lo que han aprendido hasta ahora, y hacia dónde se dirige la investigación.
Recubrimientos mucosos
Los recubrimientos mucosos varían considerablemente en todo el cuerpo, en línea con las funciones necesarias. El ojo, por ejemplo, está cubierto con una película delgada de moco no especialmente viscoso, suficiente para mantenerlo hidratado.
El interior del colon, en contraste, tiene una capa gruesa y gomosa que evita que las bacterias se escapen.
La clave de estas propiedades físicas son las mucinas mismas. Producidas por células especializadas en tejidos que recubren las cavidades y superficies corporales.
Son algunas de las moléculas más grandes que fabricamos y vienen en dos tipos principales: las mucinas secretadas, que se exudan para formar grandes redes en forma de malla, y las mucinas atadas, que permanecen enganchado a las células.
La fabricación de mucina cambia con el lugar y las circunstancias. «Hay mucha especificidad celular», dice el biofísico Brian Button, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte.
Por ejemplo, el moco gelatinoso que mantiene limpio el tracto respiratorio está formado por las mucinas secretadas MUC5B y MUC5AC.
Por lo general, MUC5B es dominante: un análisis de 2017 en el New England Journal of Medicine descubrió que es aproximadamente 10 veces más abundante que MUC5AC, por ejemplo.
Pero durante las infecciones y otras afecciones médicas, los niveles de MUC5AC aumentan abruptamente, creando una mucosidad mucho más tenaz y pegajosa que es más difícil de eliminar de las vías respiratorias.
Más MUC5AC puede ser bueno, porque el moco más viscoso evita que las bacterias se adhieran a las células del cuerpo y causen daño, dice Button.
Pero en condiciones como el asma, la fibrosis quística y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, la sobreproducción de MUC5AC puede causar una acumulación dañina de moco en las vías respiratorias.
En otras partes del cuerpo, como el estómago, los altos niveles de MUC5AC son estándar y ayudan a proteger el revestimiento de los jugos digestivos ácidos. Y en el intestino, otra mucina, MUC2, es el jugador principal.
En el colon, MUC2 forma dos capas de moco: un revestimiento externo suelto que alberga bacterias y una barrera interna densamente compacta que evita que esos microorganismos penetren en las células del tejido debajo.
A diferencia de las vías respiratorias, «en el intestino, realmente no tienes problemas con demasiado», dice Gunnar Hansson, biólogo de mucinas de la Universidad de Gotemburgo en Suecia. «Prefieres tener demasiado que muy poco».
Hoy se aprecia cada vez más que los billones de microbios que viven en nuestros intestinos, el microbioma intestinal, juegan un papel vital en la salud y la enfermedad. ¿Y dónde viven ellos? En capas de mucosidad nutritiva.
De hecho, ha quedado claro que muchas de estas bacterias comensales usan los glicanos que tapan las moléculas de mucina como fuente primaria de energía. Con ese fin, sus genomas llevan códigos de enzimas que pueden escindir estos carbohidratos y digerirlos.
La bacteria también libera metabolitos como el butirato de ácido graso de cadena corta que las células intestinales usan para alimentar aún más la producción de mucina.
“Están utilizando la energía para alimentarse, pero también están produciendo energía que nos envían de vuelta y haciendo posible la producción de estas grandes cantidades de mucinas «, dice Hansson. «Se benefician de esto, y nosotros también nos beneficiamos».
A diferencia de los habitantes naturales de nuestros intestinos, los patógenos bacterianos tienden a carecer de la maquinaria necesaria para aprovechar los glucanos en las mucinas, y han desarrollado otras formas de expandir sus poblaciones.
Manejando el comportamiento de los microbios
Las mucinas hacen más que servir como barreras físicas y alimento para microbios.
Los científicos han descubierto que los glicanos que decoran la superficie de estas moléculas pueden influir en el comportamiento y la fisiología de los microbios patógenos y reducir su capacidad de propagarse y causar daños.
En un estudio de 2012 en Current Biology, por ejemplo, Ribbeck y sus colegas descubrieron en experimentos de probeta que las mucinas podrían detener la bacteria Pseudomonas aeruginosa, la causa de muchas infecciones peligrosas adquiridas en el hospital, de formar biopelículas, comunidades microbianas muy unidas que están Difícil de erradicar.
El laboratorio de Ribbeck luego demostró que las mucinas podrían prevenir la formación de biopelículas de otros patógenos, incluidos los de Streptococcus mutans, la bacteria responsable de la caries dental.
Además de controlar a los invasores extranjeros, las mucinas también pueden ayudar a controlar los microbios residentes de nuestro cuerpo.
El equipo de Ribbeck descubrió que las moléculas anulan la transición de Candida albicans, un hongo que normalmente reside pacíficamente dentro del microbioma sano, a una forma patógena.
Lo hacen al suprimir la capacidad de Candida para formar filamentos, adherirse a las superficies y desarrollar otros rasgos que le permiten causar daño.
Los filamentos de mucinas también pueden actuar como señuelos para prevenir la infección.
En 2009, Mike McGuckin, biólogo molecular de la Universidad de Melbourne en Australia, y sus colegas informaron en PLOS Pathogens que cuando el Helicobacter pylori, una bacteria que puede causar úlceras pépticas y cáncer gástrico, intenta unir una célula en la superficie de la estómago, una mucina puede unirse al patógeno en su lugar.
Luego, la mucina se desprende de la membrana de la célula y transporta al posible invasor al jugo gástrico ácido.
«Muchas bacterias y virus reconocen ciertos azúcares en la superficie celular, y así es como saben que están llegando a la célula», explica Button. «Las mucinas pueden replicar esos patrones de glicosilación y actuar como señuelos moleculares».
Pero algunas bacterias que causan enfermedades usan mucinas para su ventaja.
En otro estudio, McGuckin y sus colegas demostraron que Campylobacter jejuni, un microbio que vive inofensivamente en los pollos pero que puede causar intoxicación alimentaria en las personas, reconoce las mucinas humanas y utiliza su presencia como una señal para aumentar la actividad de los genes involucrados en la patogenicidad.
Avances científicos: Mucinas sintéticas
Los científicos esperan algún día crear mucinas sintéticas tanto para investigación como para tratamiento y han trabajado bastante en el desarrollo de cultivo de tejidos para su producción.
Pero se necesitará una mejor comprensión de la estructura de las moléculas y las propiedades biofísicas antes de que los sustitutos sintéticos se conviertan en una realidad clínica, dice el biólogo molecular Christopher Evans de la Universidad de Colorado en Denver, que está trabajando con colegas para separar algunos de esos detalles.
Una vez hecho esto, las mucinas sintéticas podrían usarse en estudios de laboratorio y, finalmente, para aplicaciones de atención médica, como el control de patógenos problemáticos, la restauración de revestimientos mucosos dañados o defectuosos, y la mejora de la administración de medicamentos mediante la creación de recubrimientos que pueden evitar las barreras mucosas.
