Význam surfaktantu a jeho komponent v diagnostice plicních patologií v intenzivní medicíně Milan Kratochvíl, Jiří Mazoch, KARIM FN Brno
Alveolární surfaktant
• Povrchově aktivní vrstva pokrývající alveolus na styku vodní fáze a vzduchu, snižující povrchové napětí a udržující alveolární stabilitu.
Složení surfaktantu • 90 % - lipidy- hlavní porchově aktivní součást – Fosfatidylcholin 40-70% dipalmitoylfosfatidylcholin (DPPC) – Fosfoglycerol – Fosfatidyletanolamin – Fosfatidylinositol – fosfatidylserin
• 10 % - surfaktantové proteiny – SP-B, SP-C – hydrofobní – SP-A, SP-D – hydrofilní
Tvorba surfaktantu • • • •
Pneumocyty II. typu Lamelární tělíska Tubulární myelin Diferenciální centrifugace: – Velké agregáty- funkčně aktivní formy surfaktantu, vysoká afinita k rozhraní fází
– Malé agregáty-
vezikulární funkčně neaktivní formy, malá afinita k rozhraní fází
Alveolární surfaktant
Goerke, Bioch. et Biophys. Acta 98
Extracelulární metabolismus surfaktantu
Goerke, Bioch. et Biophys. Acta 98
Biofyzikální funkce surfaktantu • Větší tlak potřebný k inflaci vzduchem než vodou naplněné plíce (von Neergaard A Gesamte Exp Med 1972)
• Přímý důsledek povrchového napětí na rozhraní vzduchu a vody – LaPlaceův zákon
P1 < P2
Biofyzikální funkce surfaktantu • Fosfolipidy + SP-B, SP-C • Kompresí surfaktantové vrstvy při malých plicních objemech se γ blíží 0 • Brání kolapsu alveolů a malých DC (Enhorning et al. 1993) • Prevence vzniku edému plic (Albert et al. J Clin Invest 1979)
Surfaktantové proteiny B, C • • • •
Malé hydrofobní bílkoviny SP-B – 18 kD dimer SP-C – 4 kD monomer Biofyzikální úloha- podílejí se regulaci sekrece lipidů a jejich organizaci v surfaktantové vrstvě a adsorpci na rozhraní voda-vzduch
Surfaktantové proteiny A, D • Ca- dependentní kolektiny, komponenty přirozené nespecifické plicní imunity • Strukturou příbuzné proteinu vázajícímu manózu (mannose-binding protein - MBP) a C1q komponente komplementu • Kódující geny se nachází blízko lokusu pro MBP - evolučně příbuzné
Surfaktantové proteiny A, D
Funkce SP-A • Regulace sekrece surfaktantu- CRD doména se váže na alveolární buňky II. typu • Regulace tvorby tubulárního myelinu • SP-A knock-out organismy mají zachovalou biofyzikální funkci surfaktantu
• Imunitní funkce
Imunitní funkce SP-A • Facilituje fagocytózu mikroorganismů – zvyšuje expresi manózového receptoru na makrofázích
• Viry: – Influenza A: inhibice HA, snižují riziko bakteriální superinfekce. Vazba na NA. – Herpes simplex 1- váže se na infikované buňky, zvyšuje fagocytózu makrofágy
• Bakterie: – G+: s. aureus, s. pneumoniae, streptokok sk. A – G-: lipid A lipopolysacharidu e. coli, k. pneumoiae, zvyšuje fagocytózu h. influenzae
• Mykobakterie: – M. tuberculosis- potencuje vazbu na makrofágy a urychluje fagocytózu
• Houby: – c. neoformans, kvasinky, a. fumigatus
• Protozoa: – P. carinii- gp 120
• In vivo: SP-A knock-out myši náchylnější na infekci p. aeruginosa (LeVine J. Immunol 2000)
Mason, Am J Physiol Lung Cell. Mol. Physiol. 1998
Léčebné využití exogenního surfaktantu u dospělých
In: Tobin: Mechanical ventilation, 2007
Diagnostické využití komponent alveolárního surfaktantu • Měření alveolární koncentrace surfaktantových proteinů • Měření sérových koncentrací surfaktantových proteinů
Sérové koncentrace SP-A, SP-D • Sérové hladiny jsou zvýšeny při zvýšení plicní permeability • Můžou sloužit jako biomarker plicního poškození • Detekce ELISA s použitím mAb
ARDS • Zvýšená plasmatická hladina SP-D ve včasné fázi ALI/ARDS je spojena s horším klinickým výsledkem – Vyšší mortalita (OR 1,21 na 100 ng/ml, 95% CI 1,08-1,35) – Méně dní bez UPV (-0,88, p=0,001) – Méně dní bez MOF (-1,06; p<0,0001 – Protektivní ventilační strategie tlumila vzestup sérové hladiny SP-D (p=0,0006) Eisner et al. Thorax 2003; 58: 983-988
ARDS • Výchozí sérové hladiny SP-A u pacientů v sepsi/po aspiraci predikují rozvoj ARDS – 253 ng/ml (n=26) vs 30 ng/ml (n=30); p<0.05 Greene et al. Chest 1999; 90S-91S
• Sérová hladina SP-A u pacientů s ARDS je signifikantně zvýšena • Sérová hladina SP-A byla nepřímo úměrná oxygenaci a statické poddajnosti – (median 378 ng/ml, n=15; p<0,01) Doyle et al. Am. J. Resp. Crit. Care Med. 1995; 152: 307-317.
ARDS • U pacientů s ARDS byla zjištěna signifikantně vyšší koncentrace SP-A, SP-B oproti zdravým subjektům a ventilovaným pacientům bez respiračního onemocnění
• Plasmatická hladina SP-B a poměr SP-B/ SP-A nepřímo korelovaly s PaO2/FiO2 a statickou plicní poddajností – P<0,0001 a p<0,01, n=168 Doyle et. Al, Am. J. Resp. Crit. Care Med. 1997, 156: 1217-1229
Perspektivy • Validace ELISA kitu pro diagnostiku sérové hladiny SP-A • Zjištění korelace sérové hladiny se závažností plicního onemocnění • Prognóza onemocnění • Diagnostické kriteria ALI/ARDS s přihlédnutím k patofyziologii • Monitoring „protektivní ventilace“
Závěr • Bilkovinné složky surfaktantu za různých plicních patologií přestupují v signifikantním množství do cirkulace • Stanovení jejich koncentrace v séru může být využito jako biomarker závažnosti onemocnění • Stanovení jejich koncentrace může být potenciálně využito k monitoringu adekvátnosti UPV
Děkuji za pozornost
