Rola białek czynnika powierzchniowego w patogenezie zespołu ostrej niewydolności oddechowej

Zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) jest postacią niekardiogennego obrzęku płuc, który powstaje wskutek uszkodzenia pęcherzyków płucnych. Od ostrej niewydolności oddechowej (ALI) różni się wartością oksygenacji PaO₂/FiO₂ mniejszą lub równą 200 mm Hg (26,7 kPa)[1].

ARDS może wystąpić pośrednio w następstwie urazu, posocznicy, wstrząsu hipowolemicznego oraz bezpośrednio w wyniku uszkodzenia miąższu płucnego przez aspirację treści pokarmowej, zapalenie płuc oraz inhalację toksycznych gazów [2]. Rokowanie u pacjentów z ARDS pozostaje wciąż złe; wg większości doniesień śmiertelność wynosi około 50% [2,3]. Za wystąpienie zespołu ostrej niewydolności oddechowej odpowiada wieloprzyczynowe upośledzenie czynności surfaktantu [2]. Surfaktant będący kompleksem fosfolipidów i białek tworzy warstwę oddzielającą pęcherzykowy gaz od płynów na powierzchni komórek pęcherzyków płucnych. Pozwala to na redukcję napięcia powierzchniowego niemal do zera i utrzymanie końcowo-wydechowej objętości płuc, uniemożliwiając zapadanie się pęcherzyków. Obniżenie napięcia powierzchniowego na granicy powietrze-płyn jest warunkiem oddychania po urodzeniu. Brak lub niedobór surfaktantu powoduje niewydolność oddechową u niedojrzałych – przedwcześnie urodzonych noworodków (RDS). Współdziałanie pomiędzy fosfolipidami i białkami jest konieczne do utrzymania aktywności surfaktantu [2].

Skład fosfolipidów surfaktantu jest zbliżony u wszystkich ssaków. Stanowią one 80-90 % masy czynnika powierzchniowego. W dojrzałych płucach fosfatydylocholina (70-80 %) i fosfatydyloglicerol (10 %) stanowią największą frakcję. W znacznie mniejszych ilościach obecne też są: fosfatydyloseryna, fosfatydyloetanoloamina, sfingomielina, tłuszcze obojętne i glikolipidy [4].

Białka stanowią 5-15 % masy surfaktantu. Składają się one z białek osoczowych i specyficznych białek surfaktantu (2-5%) nazywanych wg kolejności odkrycia: SP-A, SP-B, SP-C i SP-D. Każde z nich pełni szczególną rolę w utrzymaniu homeostazy surfaktantu i obronie organizmu [2].

Wyizolowanie tych białek z popłuczyn oskrzelowo-pęcherzykowych (bronchalveolar lavage – BAL) pozwoliło na stosunkowo dobre poznanie i opisanie struktury samych białek jak i ich genów [5]. Białka te są produkowane przez pneumocyty typu II i wydzielane do przestrzeni pęcherzykowej, gdzie wpływają na strukturę, metabolizm i funkcję surfaktantu.

Wyodrębniono dwie klasy białek na podstawie ich morfologii. SP-A i SP-D są to stosunkowo liczne, hydrofilne, strukturalnie pokrewne białka należące do rodziny wapniowo-zależnych lektyn. Molekuły te mają zdolność do wiązania węglowodanów na powierzchni bakterii, wirusów i innych patogenów płucnych. Tak więc działają jak opsoniny oraz aktywują pęcherzykowe makrofagi, odgrywając istotną rolę w mechanizmach obronnych organizmu na poziomie płuc. W odróżnieniu od nich, SP-B i SP-C są małymi hydrofobowymi białkami, które pełnią kluczową rolę w zwiększeniu stabilności filmu fosfolipidowego surfaktantu [2].

Jest 26 kDa glikoproteiną kodowaną przez gen w chromosomie 10. SP-A występuje w błonach śluzowych przewodu pokarmowego, w gruczołach podśluzówkowych dróg oddechowych, ale głównie w pneumocytach typu II [6,7]. Bierze udział w mechanizmach obronnych, regulacji odpowiedzi zapalnej oraz regulacji wychwytu i wydzielania lipidów surfaktantu. Opierając się na badaniach genomowego DNA wykazano strukturalne podobieństwo pomiędzy SP-A a białkami ostrej fazy, jak: białko wiążące mannozę (MBP) i C1q [8,9].

Przy braku SP-B i SP-C, SP-A wzmaga tworzenie filmu powierzchniowego, chociaż jej działanie jest znacznie mniej efektywne od hydrofobowych białek surfaktantu. SP-A ma zdolność do wiązania się z izolowanymi pneumocytami typu II, przez co hamuje wydzielanie fosfolipidów [2].

Jest strukturalnie spokrewnione z SP-A, kodowane przez gen w chromosomie 10 i syntetyzowane przez pneumocyty typu II. SP-D występuje również w komórkach błony śluzowej przewodu pokarmowego. Podobnie jak SP-A, SP-D odgrywa głównie rolę w mechanizmach obronnych organizmu działając jak opsonina [2,10].

Jest 8.8 kDa białkiem powstającym jako produkt pojedynczego genu zlokalizowanego w chromosomie 2. Powstaje wyłącznie w pneumocytach II typu. W połączeniu z lipidami SP-B przywraca powierzchniową aktywność surfaktantu. Po połączeniu z SP-C i SP-A działanie SP-B jest jeszcze bardziej efektywne. SP-B promuje łączenie się liposomów fosfolipidowych z pojedynczą warstwą lipidów. W badaniach eksperymentalnych wykazano, że powyższe działanie SP-B jest czterokrotnie silniejsze niż SP-C [2].

Jest kodowane przez pojedynczy gen w chromosomie 8. Gen ulega ekspresji wyłącznie w pneumocytach II typu. SP-C wzmaga aktywność powierzchniową mieszaniny lipidów przez obniżenie napięcia powierzchniowego i zwiększenie współczynnika adsorpcji filmu lipidowego na granicy powietrze-płyn. Działanie to jest jednak słabsze niż w przypadku SP-B. SP-C łącznie z SP-B obniżają napięcie powierzchniowe filmu lipidowego do niemal zera. SP-C ma także wpływ na rozmiar i kształt pęcherzyka lipidowego – liposomu. Przerywa małe pęcherzyki, promując powstawanie większych o dyskowaty

To jest tylko fragment artykułu. Aby przeczytać całość, przejdź do Czytelni medycznej.