rol del surfactante pulmonar - Facultad de Medicina Veterinaria

Sistema de Revisiones en Investigación
Veterinaria de San Marcos
ROL DEL
SURFACTANTE
PULMONAR
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA - 2010
Autor:
Francisco Retuerto Polo
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Facultad de Medicina Veterinaria
TABLA DE CONTENIDO
1.
PRESENTACIÓN ........................................................................................................... 2
2.
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 2
3.
ROL DEL SURFACTANTE PULMONAR EN LA FUNCION RESPIRATORIA......... 2
Principios físicos del intercambio gaseoso............................................................ 2
Tensión Superficial ............................................................................................... 2
Surfactante pulmonar ........................................................................................... 3
4.
CARACTERISTICAS DE LA PRODUCCIÓN DE SUSTANCIA SURFACTANTE
ENTRE ESPECIES ......................................................................................................... 3
5.
IMPORTANCIA DE LA SUSTANCIA SURFACTANTE EN EL PERIODO
POSTNATAL .................................................................................................................. 3
6.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................. 4
7.
LITERATURA CITADA .................................................................................................. 4
ROL DEL SURFACTANTE PULMONAR
Francisco Retuerto Polo ([email protected])
1. PRESENTACIÓN
Este documento revisa el rol que
cumple el surfactante pulmonar dentro del
intercambio gaseoso realizado a nivel
alveolar, las características y variabilidad de
la producción de surfactante pulmonar entre
especies y su importancia en la función
respiratoria en el periodo postnatal.
2. INTRODUCCIÓN
El surfactante pulmonar es un
complejo lipoproteico que reviste la pared
alveolar y que está compuesto por
fosfolípidos, lípidos neutrales y proteínas.
Los pneumocitos tipo II comienzan a
producir surfactante durante la gestación,
pero es a finales de la gestación y/o en el
período neonatal, dependiendo de la
especie, cuando se produce y distribuye en
cantidades normales (Jobe, 1993). Este
surfactante pulmonar es fundamental en la
función pulmonar respiratoria al permitir una
óptima tasa de intercambio gaseoso y evitar
el
colapso
alveolar
al
disminuir
significativamente la tensión superficial
(West, 1998).
3. ROL DEL SURFACTANTE
PULMONAR EN LA FUNCION
RESPIRATORIA
Principios físicos del intercambio
gaseoso:
La función respiratoria tiene como
finalidad el intercambio gaseoso, el cual
está basado en la difusión de gases entre la
fase gaseosa de los alvéolos y la fase
disuelta de la sangre pulmonar. La difusión
neta es producida por diferencia de presión
de los diferentes gases. El aire alveolar
tiene una mayor concentración de oxígeno
que la sangre, debido a la tasa de
renovación por el aire atmosférico, es por
esto que el oxígeno difunde hacia la sangre,
mientras que el dióxido de carbono, que se
forma continuamente en el organismo, es
descargado a los alvéolos (Guyton, 2001).
El intercambio gaseoso entre el aire
alveolar y la sangre pulmonar se produce a
través de las membranas de todas las
porciones terminales de los pulmones.
Estas
membranas
se
denominan
colectivamente “membrana respiratoria”, la
cual tiene como primera capa un líquido que
reviste todo el alvéolo y que contiene un
agente tensoactivo que disminuye la tensión
superficial del líquido alveolar, permitiendo
el óptimo intercambio gaseoso, el
surfactante pulmonar (Guyton, 2001; West,
1998).
Tensión Superficial:
La tensión superficial es la
propiedad de la superficie de un líquido que
le permite resistir una fuerza externa. Las
fuerzas cohesivas entre las moléculas del
líquido son responsables de este fenómeno.
En la mayor parte del líquido, las moléculas
son empujadas equitativamente en todas
las direcciones, pero en la superficie, no
habiendo más moléculas del líquido, estas
moléculas son empujadas hacia el interior,
forzando a la superficie del líquido a
contraerse a una mínima área. Esta tensión
superficial impide la correcta difusión de los
gases (Guyton, 2001).
Surfactante pulmonar :
El surfactante pulmonar es un
agente activo que permite reducir
notablemente la tensión superficial del
agua. Esta sustancia es segregada por los
pneumocitos tipo II y sus componentes más
importantes
son
el
fosfolípido
dipalmitoilfosfatidilcolina
(DPPC),
las
apoproteinas del agente tensoactivo y los
iones
calcio.
Los
fosfolípidos
son
responsables de reducir la tensión
superficial (Batenburg, 1998; Guyton, 2001).
Las proteínas que conforman la
sustancia surfactante son cuatro: Proteína
surfactante A (SP-A), B (SP-B), C (SP-C) y
D (SP-D) (Whitsett, 1992; McCormack,
1998). Las tres primeras son determinantes
importantes de la estructura, homeostasis y
actividad superficial del surfactante, la SP-A
en conjunto con la SP-D tienen funciones
inmunomodulatorias y son hidrofílicas
(Mason, 1998), mientras que la SP-B y SPC, la última de estas con un rol
inmunomodulador emergente (Mulugeta,
2006), son proteínas muy pequeñas e
hidrófobas que permiten una rápida
formación de una película superficial estable
y mejora la extensión de los fosfolípidos
(Nogee, 1998; Pérez-Gil, 2001; Beers,
2005).
La sustancia surfactante se extiende
por la superficie del líquido que recubre la
pared alveolar debido a que una parte de
cada molécula es hidrófila y se disuelve en
el aire mientras reviste los alveolos,
mientras que la porción lipídica de la
molécula es hidrófoba y se orienta hacia el
aire (Goerke, 1998). Esta superficie tiene
una tensión superficial de entre 1/12 y 1/2
de la tensión superficial de una superficie de
agua pura (Guyton, 2001).
4. CARACTERISTICAS
DE
LA
PRODUCCIÓN
DE
SUSTANCIA
SURFACTANTE ENTRE ESPECIES
Los modelos en los que se estudió la
producción y distribución de sustancia
surfactante fueron humanos y ratas/ratones,
y los resultados fueron:
En los seres humanos, el inicio de la
producción de las proteínas SP-A de la
sustancia surfactante se presenta a las 19
semanas de gestación, incrementándose
dramáticamente en el tercer tercio de
gestación. La proteína SP-B se detectó por
primera vez a las 31 semanas de gestación
e incrementó para el término de la misma
(Pryhuber, 1991). La proteína SP-D se
detectó a las 10 semanas de gestación en
las
vías
respiratorias
distales
y
posteriormente
en
diversos
tejidos
(Stahlman, 2002). La producción de DPPC
empieza a aumentar a las 20 semanas
(Rodeck, 2009).
En contraste a los humanos, las
ratas y los ratones nacen con los pulmones
inmaduros, la alveolarización comienza al
cuarto día post parto y, junto a esta, hay un
aumento significativo del contenido de SP-B
en los cuerpos lamelares de los
pneumocitos tipo II (Schmiedl, 2005).
5. IMPORTANCIA DE LA SUSTANCIA
SURFACTANTE EN EL PERIODO
POSTNATAL
En
humanos
nacidos
prematuramente (23-31 semanas) la
producción de proteínas de surfactante
pulmonar es marcadamente deficiente, en
particular en SP-C (Ballard, 2003),
produciendo cuadros de distrés pulmonar
respiratorio
debido
al
insuficiente
intercambio gaseoso (González, 2006).
En casos en los que se presenten
estos
cuadros
respiratorios,
la
administración de proteínas del surfactante
de origen exógeno mejora la función de las
proteínas del surfactante natural in vivo
(Yamada, 1990).
La sustancia surfactante cobra
relevante importancia en este período
debido a que ciertos componentes, como
SP-A, SP-C y SP-D actúan como parte del
sistema inmune (Mason, 1998; Mulugeta,
2006).
6. CONCLUSIONES
Y
RECOMENDACIONES
La producción y distribución del
surfactante pulmonar en el período
postnatal es de relevante importancia para:
Un correcto intercambio gaseoso en
neonatos; la conservación del parénquima
pulmonar, al evitar el colapso alveolar y; la
acción inmunomodulatoria de las proteínas
del surfactante.
Se recomienda realizar estudios
sobre la producción de surfactante
pulmonar, la distribución postnatal de
surfactante pulmonar y la presentación de
casos de distrés respiratorio en camélidos
sudamericanos debido a la falta de
información científica en estas especies y a
la particularidad de su medio ambiente
(menor presión de oxígeno, menor
humedad, mayor altitud, etc).
7. LITERATURA CITADA
1. Ballard PL, 2003, Surfactant protein
profile of pulmonary surfactant in
premature infants. Am J Respir Crit
Care Med. 168(9):1123-8.
2. Batenburg JJ, Haagsman HP. 1998.
The lipids of pulmonary surfactant:
dynamics and interactions with
proteins. Prog Lipid Res. 37:235276.
3. Beers MF. 2005. Surfactant protein
C biosynthesis and its emerging role
in conformational lung disease. Annu
Rev Physiol.;67:663-96.
4. Burri P. 2006. Structural Aspects of
Postnatal Lung Development Alveolar Formation and Growth. Biol
Neonate: 89, p 313-322
5. Goerke
J.
1998.
Pulmonary
surfactant: functions and molecular
composition.
Biochimica
et
Biophysica Acta (BBA) - Molecular
Basis of Disease. 1408(2-3): 79-89
6. González C. 2006. Síndrome de
distrés respiratorio neonatal o
enfermedad de membrana hialina.
Bol Pediatr. 46(1): 160-165
7. Guyton A. 2001. Tratado de
fisiología médica. 10º Ed. Madrid.
McGraw Hill Interamericana. p 527567.
8. Jobe A.H. 1993. Ikegami M.
Surfactant metabolism. Clin Perinatol
20:683-696.
9. Mason RJ, Greene K, Voelker DR.
Surfactant protein A and surfactant
protein D in health and disease. Am
J Physiol. 1998; 275:L1-13.
10. McCormack FX. 1998. Structure,
processing
and
properties
of
surfactant
protein A. Biochim
Biophys. Acta. 1408:109-131.
11. Mulugeta S. 2006. Surfactant protein
C: its unique properties and
emerging immunomodulatory role in
the lung. Microbes Infect. 8(8):231723.
12. Nogee LM. 1998. Genetics of the
hydrophobic surfactant proteins.
Biochim Biophys Acta. 1408: 323333.
13. Pérez-Gil J. 2001. Lipid-protein
interactions of hydrophobic proteins
SP-B and SP-C in lung surfactant
assembly and dynamics. Pediatr
Pathol Mol Med. 20(6):445-69.
14. Pryhuber G. 1991. Ontogeny of
Surfactant Proteins A and B in
Human Amniotic Fluid as Indices of
Fetal Lung Maturity. Pediatr Res.
30(6):597-605.
15. Rodeck C, Whittle M. 2009. Lung
growth
and
maturation.
Fetal
medicine: basic science and clinical
practice. 2º Ed. USA. Churchill
Livington Elsevier. p 143.
16. Schmiedl A. 2005. Distribution of
surfactant proteins in type II
pneumocytes of newborn, 14-day
old,
and
adult
rats:
an
immunoelectron microscopic and
stereological study. Histochem Cell
Biol. 124(6):465-76.
17. Stahlman
M.
2002
Immunolocalization of surfactant
protein-D (SP-D) in human fetal,
newborn, and adult tissues. J
Histochem Cytochem. 50(5):651-60.
18. West J. 1998. Pulmonary gas
exchange. Am J Respir Crit Care
Med. 157(4): S82-7
19. Whitsett JA, Baatz JE. 1992.
Hydrophobic surfactant proteins SPB and AP-C: molecular biology,
structure
and
function.
En:
Pulmonary
surfactant:
from
molecular biology to clinical practice.
Robertson B, Van Golde LMG,
Batenburg JJ, Elsevier Science
Publishers BV. 55-75.
20. Yamada T. 1990. Effects of
surfactant protein-A on surfactant
function in preterm ventilated rabbits.
Am Rev Respir Dis. 142(4):754-7.