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.