Bägarceller och proteiner i tarmens skyddande slemlager

Tarmens yttersta skyddsbarriär är ett slemlager

Tarmen utsätts kontinuerligt för komplexa utmaningar från födoämnen, nedbrytningsprodukter och den stora mängd mikroorganismer som utgör tarmens mikrobiota. Dessa mikroorganismer är viktiga för vår fysiologi och hälsa, men måste samtidigt hållas åtskilda från kroppens egna vävnader för att upprätthålla intestinal homeostas. En central del av detta försvar är tarmens slembarriär, ett specialiserat slemlager som huvudsakligen byggs upp av muciner och produceras och utsöndras av bägarceller i tarmslemhinnan.

Vår forskning har bidragit till upptäckten att slemlagret fungerar som en effektiv fysisk barriär som begränsar bakteriers kontakt med tarmepitelet. Dessa fynd har förändrat förståelsen av hur interaktionen mellan värden och tarmens mikrobiota regleras vid slemhinneytan. Våra senare studier har dessutom visat att bägarceller inte utgör en homogen celltyp, utan består av flera specialiserade populationer med distinkta funktioner i produktion och utsöndring av slem.

När slembarriären sviktar kan sjukdom utvecklas

Förändringar i slembarriären och bägarcellernas funktion är associerade med flera tarmsjukdomar, däribland inflammatorisk tarmsjukdom och kolorektal cancer. Vi har visat att slemlagrets genomsläpplighet för bakterier ökar redan innan histologiskt påvisbar inflammation utvecklas i experimentella modeller av UC. Detta talar för att nedsatt barriärfunktion inte enbart är en konsekvens av etablerad inflammation, utan kan utgöra en tidig och potentiellt sjukdomsdrivande mekanism.

Våra pågående studier undersöker även slembarriären och bägarcellernas funktion vid EED, ett tillstånd associerat med kronisk intestinal dysfunktion och undernäring, samt vid CAC. Genom att studera dessa olika sjukdomstillstånd kan vi identifiera både gemensamma och sjukdomsspecifika förändringar i tarmens barriärsystem.

Vi vill förstå de tidiga mekanismerna bakom sjukdom

Ett övergripande mål för vår forskning är att förstå hur olika bägarcellspopulationer producerar, utsöndrar och organiserar slem för att etablera en funktionell barriär och hur dessa processer förändras vid sjukdom. Trots slembarriärens fundamentala betydelse vet vi fortfarande förvånansvärt lite om de mekanismer som styr slemutsöndring och hur det utsöndrade slemmet organiseras till en fungerande barriär.

För att besvara dessa frågor kombinerar vi högupplöst och snabb mikroskopi med molekylära och biokemiska metoder och olika experimentella modellsystem. Vi studerar både bägarcellernas utsöndringsprocesser och funktionen hos centrala komponenter i slemlagret, däribland MUC2, FCGBP och CLCA1. Detta gör det möjligt att koppla molekylära mekanismer till slemmets struktur och funktion och undersöka hur dessa samband förändras under sjukdomsutveckling.

Ett viktigt mål är att identifiera sjukdomsassocierade förändringar som kan utnyttjas som biomarkörer för sjukdomsaktivitet, prognos och behandlingssvar. På längre sikt vill vi omsätta en ökad mekanistisk förståelse av slembarriären i förbättrad diagnostik och nya terapeutiska strategier riktade mot barriären, dess molekylära komponenter och de celler som reglerar den.

Forskargruppen är en del av The Mucin Biology Groups. 
För mer information, besök vår externa webbplats: The Sahlgrenska Academy Mucin Biology Groups.