Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 1.736
5-Year Impact Factor – 2.135
Index Copernicus  – 168.52
MEiN – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2006, vol. 15, nr 2, March-April, p. 253–258

Publication type: original article

Language: English

UV−VIS Spectra of Intestinal Mucins with Change in Solution Concentration and pH

Zmiany widm UV−VIS mucyn przewodu pokarmowego w zależności od stężenia i wartości pH w roztworze

Wojciech Janusz Baranowski1,

1 Professional College of Łódź Educational Corporation, Trace Elements Laboratory, Poland

Abstract

Background. The composition and physicochemical properties of mucus are interesting since they are able to influence digestion.
Objectives. Determining whether chemical properties of mucin change under the influence of change in their concentrations and pH values in water solutions.
Material and Methods. Solution of mucin type II crude from porcine stomach (Sigma−Aldrich); in: water; 0.5 M KOH; 0.1 M HCl; diluted with: water; water or 0.5 KOH; water or 0.1 M HCl, respectively. The influence of dilution and pH−value change on the chemical properties of mucin solutions were studied with the UV−VIS spectrophotometry method.
Results. All solutions studied showed characteristic minimum wave absorption at 370 nm and maximum at 376 nm in the VIS spectrum. The mucin solution with 0.5 M KOH showed the band of maximum absorption centred at 238 nm in the UV spectrum. Dilution with water or lowering the pH value of the solution widened and shifted that band toward shorter waves and revealed additional absorption maxima. The mucin solution with 0.1 M HCl had a band with maximum wave absorption at 213 nm. Dilution of this solution with water caused the formation of additional band with a maximum at 202 nm. The changes in the course of the absorption curve produced by dilution are reversible – the curve returns to its original form after restoring the original mucin concentration of the solution.
Conclusion. The changes described result from structural transformations characteristic of mucin. Mucin concentration and the pH value of the gastric environment determines its chemical activity. Gastric mucus turns into liquid during acidification and dilution, and becomes thick during alkalization and increase in its concentration. It seems that gastroprotection and the caustic properties of gastric juices arise from the known properties of gastric mucin and its peculiar location. The environment of the mucous membrane surface and the environment of the digestive tract lumen are separated by mucus. The mucous membrane surface is covered with mucus of high cohesion and chemical passiveness, which depends on continuous mucin excretion (high mucin concentration) and high HCO3 – concentration. The mucus of the gastric lumen side is diluted and acidified, which turns it into a liquid that can enter into chemical reactions with food (Adv Clin Med 2006, 15, 2, 253–258).

Streszczenie

Wprowadzenie. Skład i właściwości fizykochemiczne śluzu budzą zainteresowanie, ponieważ mogą mieć wpływ na przebieg trawienia.
Cel pracy. Ustalenie, czy właściwości chemiczne mucyn zmieniają się pod wpływem zmian ich stężenia i wartości pH w wodnych roztworach. Materiał imetody. Roztwór mucin type II crude from porcine stomach firmy Sigma−Aldrich w: wodzie; 0,5 M KOH; 0,1 M HCl rozcieńczano odpowiednio: wodą; wodą albo 0,5 KOH; wodą albo 0,1 M HCl. Metodą spektrofotometrii UV−VIS badano wpływ rozcieńczania i zmian wartości pH roztworów mucyn na ich właściwości chemiczne.
Wyniki. Wszystkie badane roztwory wykazują w zakresie VIS charakterystyczne minimum absorpcji fali 370 nm i maksimum – 376 nm. W zakresie UV roztwór mucyn w 0,5 M KOH ma pasmo o maksimum absorpcji fali 238 nm. Rozcieńczanie wodą albo zmniejszanie wartości pH roztworu poszerza i przesuwa to pasmo w stronę krótszych fal oraz wykształca dodatkowe maksima absorpcji. Roztwór mucyn w 0,1 M HCl ma pasmo o maksimum absorpcji fali 213 nm. Rozcieńczanie tego roztworu wodą powoduje wykształcanie się dodatkowego pasma o maksimum – 202 nm. Przywrócenie pierwotnego stężenia mucyn w roztworze powoduje wycofanie się wywołanych rozcieńczaniem zmian w przebiegu krzywej absorpcji.
Wnioski. Opisane zmiany widma UV−VIS wynikają z przekształceń strukturalnych mucyn. Aktywność chemiczna żołądkowych mucyn zależy od ich stężenia i wartości pH w środowisku. Zakwaszanie i rozcieńczanie upłynnia śluz żołądkowy, a alkalizacja i zatężanie powoduje jego gęstnienie. Odkryte właściwości żołądkowego śluzu i jego charakterystyczne umiejscowienie odpowiada za gastroprotekcję i trawiące właściwości soku żołądkowego. Śluz rozgranicza środowisko powierzchni błony śluzowej i światła przewodu pokarmowego. Spoistość i chemiczna bierność śluzu na powierzchni błony śluzowej wynika z dużego stężenia mucyn, które są nieustannie wytwarzane i wydzielane na jej powierzchnię oraz ze stopnia wysycenia śluzu jonami HCO3 –. Po stronie światła żołądka śluz jest rozcieńczany i zakwaszany, co upłynnia go i umożliwia wchodzenie w reakcje chemiczne z pokarmem (Adv Clin Med 2006, 15, 2, 253–258).

Key words

mucus, mucin, stomach, gastroprotection, UV−VIS spectra

Słowa kluczowe

śluz, mucyny, żołądek, gastroprotekcja, widma absorpcyjne

References (15)

  1. Baranowski WJ: Rola śluzu jelitowego we wchłanianiu żelaza. Gastroenterol Pol 1999, 6, 63–65.
  2. Conrad ME, Umbreit JN, Moore EG: A role for mucin in the absorption of inorganic iron and other metal cations. Gastroenterology 1991, 100, 129–136.
  3. Quarterman J: Metal absorption and the intestinal mucus layer. Digestion 1987, 37, 1–9.
  4. Baranowski WJ: Stomach mucins bind iron ions. Mengenund Spurenelemente 2004, 22, 747–752.
  5. Van Amsterdam K, van der Ende A: Nutrients released by gastric epithelial cells enhance Helicobacter pylori growth. Helicobacter 2004, 9, 614–621.
  6. Tanaka T, Yada RY: N−terminal portion acts as an initiator of the inactivation of pepsin at neutral pH. Protein Eng 2001, 14, 669–674.
  7. Kageyama T: Pepsinogens, progastricsins and prochymosins: structure, function, evolution and development. Cell Mol Life Sci 2002, 59, 288–306.
  8. Baudys M, Kostka V: Covalent structure of chicken pepsinogen. Eur J Biochem 1983, 136, 89–99.
  9. Kaunitz JD, Akiba Y: Acid−sensing protective mechanism of duodenum. J Physiol Pharmacol 2003, 54, Suppl. 4, 19–26.
  10. Nordman H, Davies JR, Herrmann A, Karlsson NG, Hansson GC, Carlstedt I: Mucus glycoproteins from pig gastric mucosa: identification of different mucin populations from the surface epithelium. Biochem J 1997, 326, 903–910.
  11. Ohara S, Ishihara K, Hotta K: Comparative study on mucus glicoproteins in rat stomach and duodenum. Comp Biochem Physiol [B] 1986, 83, 273–275.
  12. Spee−Brand R, Strous GJ, Kramer MF: Isolation and partial characterisation of rat gastric mucous glycoprotein. Biochim Biophys Acta 1980, 621, 104–116.
  13. Stauffer A, Lallemand A, Gaillard D: Mucin histochemistry of the digestive tract in the human fetus. Gastroenterol Clin Biol 1990, 14, 561–566.
  14. Atuma C, Strugala V, Allen A, Holm L: The adherent gastrointestinal mucus gel layer: thickness and physical state in vivo. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2001, 280, G922–G929.
  15. Synnerstad I, Johansson M, Nylander O, Holm L: Intraluminal acid and gastric mucosal integrity: the importance of blood−borne bicarbonate. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2001, 280, G121–G129.