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 agregátyvezikulární 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 PaO 2 /FiO 2 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