気道粘液の不均一性：主要なオリゴマームチンMUC5ACおよびMUC5Bの量とグリコフォームの変動

呼吸粘液にはゲル形成ムチンの混合物が含まれていますが、これらの異なるムチン種の機能的重要性は不明です。したがって、気道の粘液のより良い理解を得るには、呼吸器分泌物内の各ゲル形成ムシンの濃度を確認する必要があります。したがって、この研究の目的は、気道の可溶化分泌物と精製ムチン製剤から直接特定のゲル形成ムチンの量を決定することでした。ムチン特異的な抗血清を使用して直接結合ELISAを使用する可能性を調査しましたが、アッセイ表面上のムチンの固定化と6 M尿素と高レベルの非ムシンタンパク質による干渉のために信頼できるデータを取得することができませんでした。したがって、これらの問題の対象ではなかったアガロースゲル電気泳動後の定量的ウエスタンブロッティングに基づく代替アプローチを開発しました。ここでは、この手順が信頼できる再現性のあるデータを提供し、それを採用して、健康な気道から生理食塩水誘発SputaにおけるMUC2、MUC5AC、およびMUC5Bムチンの量を決定し、喘息航空からの自発的なSputaを決定したことを実証します。さらに、この手順を使用して、嚢胞性線維症（CF）および慢性閉塞性肺疾患（COPD）粘液から精製されたムチン製剤でこれらの糖タンパク質を分析しました。我々の発見は、MUC5ACとMUC5Bが主要なオリゴマームチンであり、気道粘液にはこれらの糖タンパク質のさまざまな量が含まれていることを示しています。対照的に、MUC2ムチンは、せいぜいゲル形成ムチンの重量のわずか2.5％で構成されており、MUC2がsputのマイナーな成分であることを示しています。最後に、MUC5ACおよびMUC5Bムチンの量とグリコシル化バリアントが、たとえば、CFおよびCOPD粘液のMUC5Bムチンの低電荷型の増加により、病気の気道で大幅に変化できることを示しています。

Respiratory mucus contains a mixture of gel-forming mucins but the functional significance of these different mucin species is unknown. To help gain a better understanding of mucus in airways we therefore need to ascertain the concentration of each of the gel-forming mucins within respiratory secretions. Thus the aim of this study was to determine the amounts of specific gel-forming mucins directly from solubilized secretions of the airways and purified mucin preparations. We investigated the feasibility of using direct-binding ELISA employing mucin-specific antisera but were unable to obtain reliable data owing to interference with the immobilization of the mucins on the assay surface by 6 M urea and high levels of non-mucin proteins. We therefore developed an alternative approach based on quantitative Western blotting after agarose-gel electrophoresis, which was not subject to these problems. Here we demonstrate that this procedure provides reliable and reproducible data and have employed it to determine the amounts of the MUC2, MUC5AC and MUC5B mucins in saline-induced sputa from healthy airways and spontaneous sputa from asthmatic airways. Additionally we have used this procedure to analyse these glycoproteins in mucin preparations purified from cystic fibrosis (CF) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) mucus. Our findings indicate that MUC5AC and MUC5B are the major oligomeric mucins and that airways mucus contains variable amounts of these glycoproteins. By contrast, the MUC2 mucin comprised, at most, only 2.5% of the weight of the gel-forming mucins, indicating that MUC2 is a minor component in sputum. Finally, we show that the amounts and glycosylated variants of the MUC5AC and MUC5B mucins can be altered significantly in diseased airways with, for instance, an increase in the low-charge form of the MUC5B mucin in CF and COPD mucus.