粘液(スライム)とは:定義・成分・機能(保護・潤滑・免疫)

粘液(スライム)の定義・成分(多糖類)と、細菌から人間までの保護・潤滑・免疫機能を図解と事例でわかりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa

粘液(スライム)とは、ヌルヌルしたゲル状または液状の分泌物で、動物や微生物が体表面や体内の表面を保護・潤滑するために作り出す物質です。多くの生物で、機械における潤滑油のような役割を果たし、摩擦低減や水分保持、異物や病原体の除去などに寄与します。生体内では、しばしば油の代わりに働くことから、粘液の性質は生体機能にとって重要です(例:表面の滑走性やバリア機能)。また粘液は環境や生物種、分泌部位によって性状や成分が大きく異なります。

成分と構造

粘液は主に水分を多く含む複合物で、その骨格を成すのがムチンなどの高分子成分です。原文で示されたように、粘液は長鎖糖多糖類で構成されることが多く、これらの糖鎖が水と結合してゲル状の性状を生み出します。実際にはムチンは「糖鎖を多くもつ糖タンパク質(glycoprotein)」で、タンパク質の骨格に多数のO-結合糖鎖が付加されており、その立体構造と架橋によって粘度や弾性(粘弾性)が決まります。

成分の例:

  • 水(大部分)
  • ムチン類(主要な高分子)
  • 電解質(塩類)やリピッド
  • 酵素や抗菌ペプチド(防御成分)
  • 免疫関連分子(例:分泌型IgAなど)や剥がれ落ちた上皮細胞、常在微生物

免疫と防御機能

脊椎動物では、粘液は主に粘膜の上皮や杯細胞(goblet cells)・粘液腺から作られます。粘液中には抗菌性の分子が含まれており、例えば防腐酵素リゾチームなど)や、免疫グロブリン(分泌型IgAなど)が存在して病原体の侵入を防ぎます。粘液は微生物や粒子を捕捉して除去する物理的バリアとして働き、また化学的に病原体を不活化する役割も担います。これにより、真細菌ウイルスなどによる感染から宿主を守ります。

主要な機能(保護・潤滑・免疫以外)

  • 潤滑・摩擦低減:呼吸器や消化管、性器などの表面で組織同士の摩耗を防ぎます。
  • バリア形成:外来微生物・有害物質を捕捉・排除します。気道では線毛運動と協調して粘液に捕えた異物を外へ運び出す「粘液線毛クリアランス」が重要です。
  • 保湿:上皮の乾燥を防ぎ、組織の正常な機能を維持します(目の涙液や鼻腔粘液など)。
  • 消化補助:消化管では食塊の移動を助け、酸や消化酵素から粘膜を保護します。
  • 生殖関連:生殖器粘液は受精や精子の移動に影響を与え、また感染防御にも寄与します。
  • 防御的分泌物:一部の生物は粘液で敵を粘着させたり、刺激成分を含むことで捕食者から身を守ります(例:ハグフィッシュの粘液や一部の陸生無脊椎動物)。

体内・体表での分布(生物界での例)

粘液は多くの場所で分泌されます。哺乳類では、(気道の粘液)、生殖器、眼の表面(涙液)、聴覚系の一部などで重要な役割を果たします。両生類の多くは皮膚表面に粘液を分泌してガス交換や乾燥防止、病原体からの防御を行います。魚類は粘液で体表を覆い、特にエラの上皮細胞を保護している例が知られています。

カタツムリナメクジ、およびその他の特定の無脊椎動物も外部粘液を産生します。これらの外部粘液は移動(滑走)を助けるだけでなく、捕食者からの防御や仲間とのコミュニケーション(フェロモンの運搬など)にも使われます。粘液は保護機能だけでなく、動きを助け、情報伝達の役割も果たします。

分泌様式と腺

粘液は体のあちこちで分泌されます。消化管、鼻腔、気道、性器などには粘液腺や杯細胞があり、粘液を表面に供給します。多くの場合、これらの表面は体の内部表面(粘膜)ですが、動物種によっては粘液が外側を覆うこともあります。例えば、ナメクジはその一例です。粘液腺は外分泌腺なので、生成した粘液は導管を通って表面へと送られます。

物理的性質と調節

粘液は粘弾性を示し、水分量やイオン濃度、ムチンの架橋状態によって粘度や弾性が変化します。乾燥すると硬く、湿潤だと粘りが出て滑りやすくなる性質があります。生理的には神経やホルモン、炎症性サイトカインなどによって粘液の分泌量や成分が調節されます。

医学的意義と病態

粘液は正常では有益ですが、過剰産生や性状異常は疾患の原因になります。例えば、嚢胞性線維症(cystic fibrosis)では気道粘液が非常に粘性を増し排除されにくくなり、慢性感染や呼吸不全を招きます。慢性気管支炎や喘息でも粘液過多が問題となります。一方で、ドライマウスやSjögren症候群のように粘液分泌が不足すると乾燥が生じ、感染リスクや組織損傷が増えます。医療ではムチンを分解・粘性を下げるムコリティクス(例:N-アセチルシステイン)や、粘液の産生を調節する治療が用いられます。

研究・応用の展望

粘液の物質特性や抗菌性を利用したバイオマテリアル開発、粘液の糖鎖情報を用いた病気のバイオマーカー研究、粘液を標的とした新しい感染症対策など、基礎・応用ともに活発な研究分野です。また、粘液の自己修復性や粘着性は工学的な接着剤やフィルム材料の参考にもなっています。

まとめると、粘液は単なる「ヌルヌル」した物質ではなく、多様な化学成分と物理特性を持ち、保護・潤滑・免疫など多彩な生理機能を担う重要な生体物質です。生物種や器官ごとにその性状や役割が最適化されており、健康と疾患の両面で中心的な存在といえます。

粘液細胞。Zoom
粘液細胞。

アルカリ性粘液

人間の消化器系では、粘液は、食道を通過する食物などの膜を通過しなければならない物質の潤滑剤として使用されます。

胃の内壁に沿った粘液の層は、胃の内部の強酸性環境から細胞のライニングを保護するために不可欠です。粘液は腸管内では消化されません。

アルカリ性粘液は他にもや唾液、子宮頸管などにもあります。

質問と回答

Q:粘液とは何ですか?


A:粘液はスライムとも呼ばれ、多くの生物が生体潤滑油の一種として分泌している滑りやすい液体です。

Q: 粘液の成分は何ですか?


A: 粘液は、主に長鎖炭水化物である多糖類で構成されています。これらの分子は、乾燥すると硬く、濡れると粘着性があり、滑りやすくなります。

Q: 粘液は生体内でどのような役割を果たしているのですか?


A:粘液は、機械でいうところの油のような役割を生体内で果たしています。真菌、細菌、ウイルスなどの感染から守り、運動を助け、コミュニケーションの役割を果たします。

Q:粘液は動物のどこで作られるのですか?


A:粘液は、消化管、鼻、性器など体の多くの部分で作られます。ナメクジのように体を覆う外粘液を持つ動物もいますが、その表面はほとんどが内面です。

Q: 粘液はどのようにして表面に出てくるのでしょうか?


A: 粘液腺は外分泌腺なので、粘液を管に通して表面に出しています。

Q: 粘液には酵素や免疫グロブリンが含まれているのでしょうか?


A:はい、防腐酵素(リゾチームなど)や免疫グロブリン(抗原)が粘液中に存在することがあります。

Q:粘液はどのような生物に存在するのですか?


A:粘液は、バクテリアからヒトまで、あらゆる生物に存在します。


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