Mucina

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Si definiscono mucine quelle glicoproteine complesse (proteine glicosilate ad alto peso molecolare) costituite per il 50% da catene di zuccheri (glicani) contenenti meno del 4% di carboidrati, insolubili in acqua e precipitabili nell’acido acetico. Le mucine sono complessi eterogenei di mucoproteine, mucopolisaccaridi neutri e acido mucoitin-solforico (complesso formato da catene di unità di acetil-glucosammina, solfati e acido glucuronico). Hanno una sviluppata capacità di formare gel che servono a diversi compiti, dalla lubrificazione alle barriere chimiche.

Sono presenti, ad esempio, nel muco, nel tessuto connettivo e nel secreto degli epiteli ghiandolari delle mucose del tubo digerente, dell’apparato respiratorio e del tratto genito-urinario di molti mammiferi.

Nelle mucine secrete con la saliva e con i succhi gastrici si possono distinguere due categorie di sostanze: le sialomucine, che sono particolarmente ricche di acido sialico, e le fucomucine, che contengono elevate quantità di fucosio.

La produzione di mucina aumenta nelle infiammazioni acute catarrali delle mucose e si osserva, come espressione patologica, in alcuni tipi di tumori maligni (carcinomi mucosi o gelatinosi). Una sostanza di composizione simile alle mucine, la pseudomucina, si ritrova in alcune neoformazioni tumorali ovariche, definite cistomi o cistoadenomi pseudomucinosi.

Progressi nella ricerca scientifica

Progetto BIOMUC (“Mucin binding to bioactive molecules: Physiological role and new biomaterials”) finanziato con il contributo della Comunità Europea (FP7-PEOPLE), completato nel 2015, ha studiato la possibilità che i gel mucinici siano una riserva di molecole bioattive. Confermata l’interazione della mucina con le molecole bioattive, è possibile sviluppare biomateriali innovativi a base di mucine per il rilascio mirato di farmaci e applicazioni in ingegneria dei tessuti.

Si è dimostrato che i rivestimenti di mucina hanno ottime proprietà cellulo-repellenti. Rivestimenti strutturati in mucine sono stati usati per creare strutture di cellule che rimanevano stabili per giorni: ciò si traduce in un’importante proprietà per l’ingegneria dei tessuti. Per mezzo della deglicosilazione del nucleo proteico, gli scienziati hanno dimostrato che i glicani sono necessari per la repulsione delle cellule da parte delle mucine.

Sono stati realizzati film multistrato di mucine e lectine, resistenti alle alte concentrazioni di sale e alle variazioni di pH; capaci di dissolversi utilizzando zuccheri solubili che competevano con la lectina nelle sue interazioni con i glicani associati alle mucine. Tali film davano buoni risultati come strato sacrificale per il rilascio di piccoli frammenti di polimeri dalla superficie (utili per la tecnologia “cell backpacks”).

Infine sono stati sviluppati idrogel mucinici tridimensionali. BIOMUC ha creato strutture nanoporose testate per il rilascio prolungato di farmaci sia idrofobi che idrofili. L’antibiotico polimixina, idrofilo e caricato positivamente, interagiva con l’idrogel mucinico e veniva rilasciato lentamente lungo un periodo di una settimana. Il farmaco anticancro paclitaxel, idrofobo e non caricato, si legava bene all’idrogel mucinico, e mostrava un tasso di rilascio ancora più lento. Al contrario, le molecole non interagenti (destrano e acido poliglutammico) venivano rilasciate dal gel velocemente.

I risultati di BIOMUC hanno dimostrato che gli idrogel a base di mucine presentano un buon potenziale per il rilascio mirato dei farmaci. Per la loro stabilità e la repulsione di determinate cellule e particelle, le mucine potrebbero anche venire sviluppate per l’ingegneria dei tessuti.

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