The gastrointestinal mucus system in health and disease

Abstract

Mucins—large, highly glycosylated proteins—are important for the luminal protection of the gastrointestinal tract. Enterocytes have their apical surface covered by transmembrane mucins and goblet cells produce the secreted gel-forming mucins that form mucus. The small intestine has a single unattached mucus layer. In cystic fibrosis, this layer becomes attached, accounting for the intestinal manifestations of this disease. The stomach and colon have two layers of mucus; the inner layer is attached and the outer layer is less dense and unattached. In the colon, the outer mucus layer is the habitat for commensal bacteria. The inner mucus layer is impervious to bacteria and is renewed every hour by surface goblet cells. The crypt goblet cells have the ability to restitute the mucus layer by secretion, for example after an ischaemic challenge. Proteases of certain parasites and some bacteria can cleave mucins and dissolve the mucus as part of their pathogenicity. The inner mucus layer can, however, also become penetrable to bacteria by several other mechanisms, including aberrations in the immune system. When bacteria reach the epithelial surface, the immune system is activated and inflammation is triggered. This mechanism might occur in some types of ulcerative colitis.

Microbes, Immunity, and Behavior: Psychoneuroimmunology Meets the Microbiome

“…They are also universally distributed on neurons, thus allowing them to respond to bacterial and viral components (Reis et al, 2015). While the intestinal epithelium and the mucus layer acts largely as a barrier to translocation of microorganisms into the internal milieu, the nervous system is prepared and capable of responding to such interactions (Johansson et al, 2013). The initial microbial colonization results in significant changes in mucosal and systemic immunity.…”

Microbiote intestinal et développement du système immunitaire

“…Dans l'iléon terminal, où la densité en bactéries augmente fortement, les cellules de Paneth présentes dans les cryptes contribuent, avec les entérocytes adjacents, à la production de peptides microbicides qui coopèrent avec le mucus sécrété par les cellules spécialisées, pour réduire les contacts entre bactéries et épithélium [3]. Dans le côlon, où la densité des bactéries est maximale, le nombre de cellules à mucus augmente considérablement, permettant la formation d'un film muqueux épais, en deux couches : une couche externe fluide, où s'accumulent les bactéries qui y puisent les substrats nécessaires à leur croissance, et une couche interne très dense et quasiment stérile, limitant les contacts directs des bactéries avec la surface épithéliale [4]. Le déclenchement spontané d'une inflammation intestinale chez des souris dont la production de mucus est compromise, souligne 1 Environ 97 % de la masse vivante sur notre planète sont représentés par des microorganismes qui colonisent tous les environnements accessibles sur terre.…”

“…l'importance de ce mécanisme dans la préservation de l'homéostasie intestinale face au microbiote. Chez l'homme, des altérations des cellules de Paneth et des cellules à mucus sont respectivement mises en cause dans la pathogénie de la maladie de Crohn et de la rectocolite hémorragique [3,4]. L'étude de souris gnotoxéniques (des souris élevées dans des conditions stériles puis colonisées par des bactéries individuelles ou des microbiotes complexes [5]) montre que la colonisation intestinale modifie la nature et la quantité du mucus, et induit la production de peptides microbicides [3].…”

“…Une particularité de la réponse T intestinale induite lors de la colonisation intestinale est l'induction de lymphocytes TH17 (T helper 17) produisant de l'IL-17. Ceux-ci sont en effet totalement absents dans l'intestin des souris axéniques 4 [22,23]. Ces lymphocytes sont importants pour contenir les bactéries dans l'intestin.…”

821 Altered Goblet Cell Differentiation and Surface Mucus Properties in Hirschsprung Disease

“…The mucus layer consists of a mixture of water, complex glycosylated molecules (mucins), and antimicrobial proteins [7]. Studies of the mucus layer in HSCR have shown changes in both mucins and secreted immunoglobulin in patients with HAEC [8], [9], [10].…”