Surfaktanın Biyokimyasal Yapısı ve Fonksiyonları

Surfaktanın Biyokimyasal Yapısı ve Fonksiyonları

Pulmoner surfaktan nedir?

žPulmoner surfaktant, alveoler yüzeyi kaplayan fosfolipid, nötral lipid ve proteinlerden oluşan bir lipoprotein kompleksidir. İlk kez 1950’lerde King ve Clements tarafından yapısı ve yüzey özellikleri tanımlanmıştır (1).  Surfaktan : surface active agent  (YÜZEY AKTİF AJAN).

Akciğerin dışında nerelerde bulunur?

žEklem boşluğu, žplevral ve  žperikardial boşluklarda da yer alır.

Surfaktantın işlevleri nelerdir?

žBulunduğu ortama kayganlık özelliği kazandırır. žAlveolerde hava/su temas yüzeyinde gerilimi azaltır (antiatelektatik),  Alveoler stabiliteyi sağlar . Bakteri gibi mikropartikülleri alveollerden hava yollarına atarak akciğerlerin klirensini sağlar.

Surfaktant gebeliğin kaçıncı haftasında yeterli düzeydedir?

žSurfaktant gebeliğin 32-34.haftasından itibaren amnion sıvısında yeterli düzeye ulaşır. Pulmoner surfaktan eksikliği söz konusu olduğunda, Yenidoğanda respiratuar distress sendromu (RDS) ya da hyalen membran hastalığına (HMD) yol açmaktadır. žRDS, özellikle prematüre yenidoğanlarda önemli bir mortalite nedenidir (tüm prematüre bebeklerin %10’unda görülür). žBu nedenle, prematüre bebeklere,  RDS ‘na karşı koruma amaçlı (profilaktik) žRDS’da ise oksijenasyonu arttırmak amacı ile surfaktan uygulanır.

žYetişkinlerde ARDS (akut respiratuvar distress sendromu). Sepsis, pnömoni, akciğer operasyonları  ve travmaları sonrasında gelişebilen ağır solunum yetmezliğidir.  ARDS’da neden surfaktant eksikliği? Nötrofillerden salınan litik enzimler surfaktanı parçaladıklarından surfaktan yetmezliği söz konusudur.

A- PULMONER SURFAKTANTIN BİYOKİMYASAL BİLEŞİMİ

žž% 90 lipid ve % 5-10 poteinden oluşur.  žkarbonhidrat içeriği ise % 5’ den azdır (17).   Lipid içeriğinin ž% 85’ ini fosfolipid ž% 5’ini ise trigliseridler ve žkolesterol oluşturur.

Lipidler neden önemlidir?

žSurfaktantın, alveoler yüzeye tutunup yayılabilmesi ve yüzey geriliminin azaltılabilmesinde lipidler önem taşımaktadır. žFosfolipidlerin en önemli bölümünü oluşturan fosfatidilkolin (PC) (lesitin)’nin yarıdan fazlası doymuş dipalmitoilfosfatidilkolin (DPPC) şeklinde bulunmakta  ve  žAlveol stabilitesinin sürdürülmesinde önemli fizyolojik rol oynamaktadır. Fosfatidilgliserol (PG), surfaktant fosfolipidlerinin %5 ile %10’unu oluşturmaktadır. Fosfatidilgiserol içeriği açısından diğer dokularla karşılaştırıldığında akciğer dokusunda yüksek olduğu gözlenmiştir. Fosfatidilgliserol, fetal gelişimin erken döneminde önemsenmeyecek kadar az veya gözlenmemektedir. Gestasyonun ileri döneminde ya da doğumdan kısa bir süre sonra konsantrasyonunun hızla arttığı,  nefes almanın başlamasıyla surfaktant fonksiyonuna katkısının başladığı bildirilmiştir.

Diğer surfaktant lipidleri, total lipid bileşiminin % 10 ile % 15’ni oluşturmaktadır.

• žFosfatidiletanolamin (PE),
• žFosfatidilserin (PS),
• žFosfatidilinozitol (PI),
• žSfingomyelin,
• žKolesterol ve  diğer
• žNötral lipidlerdir.

žBazı araştırıcılar fosfatidilgliserol/fosfatidilinozitol oranının akciğer olgunluğu ile doğru orantılı olduğunu, Bazı akciğer hastalıklarında düşüklük gösterdiğini ileri sürmüşlerdir.

Surfaktant Proteinleri

žYapının % 5-10’unu oluşturan dört farklı surfaktant – spesifik protein tanımlanmış olup bunlar sırasıyla surfaktan protein  ž(SP) – A, ž(SP) – B,  ž(SP) – C ve  ž(SP) – D’dir. ž(SP) – A, en fazla miktarda bulunanı olup surfaktant salınım ve dönüşüm hızının düzenlenmesinde ve surfaktant yapısının güçlendirilmeinde önemli rol oynar. Surfaktant protein A,  bir monomerik molekül olup, 228 amino asitten oluşan,  28 000 molekül ağırlıklı bir glikoproteindir. 10. kromozom üzerinde lokalize bir gen tarafından üretilmektedir. ž(SP) – B, surfaktant tek tabakasının oluşumunda ve yayılmasında rol oynadığı gibi yüzey geriliminin azaltılmasında da direkt etkilidir,  ž79 amino asitden oluşan küçük bir peptid olup 2. kromozomda lokalize bir genin ürünüdür.ž

ž(SP) – C, 30-35 amino asitden oluşan bir peptid olup aşırı derecede hidrofobik özelliğe sahiptir.  ž(SP) – C’nin membran peptidi olma bu özelliği ile sadece bir surfaktant proteini olmasının ötesinde, spesifik hücre membranlarına hedeflenip bunlarla etkileşmek gibi kompleks işlevleri son yıllarda araştırma konusu olmaktadır. Surfaktant proteinleri, gebeliğin 20. haftasından önce çok düşük miktarlarda sentezlenir. (SP)- B ve (SP) – C, bu haftadan itibaren hızla artmaktadır. (SP)- B eksikliğinin, prematür bebeklerdeki RDS’den sorumlu olabileceği düşünülmektedir. (SP) – D ise hem surfaktant metabolizmasında hem de akciğerin immun savunmasında rol oynar(2).  ž(SP)-D ve (SP)- B’nin mikrobial ajanları opsonize ederek bunların alveoler makrofajlar tarafından fagositozunu kolaylaştırdığı bildirilmektedir.

B- PULMONER SURFAKTANIN SENTEZİ

Pulmoner surfaktant, alveol epitelinin tip II hücreleri tarafından sentezlenmektedir. Sentezlenen surfaktant, yine bu hücrelere özgü organeller olan lameller cisimcikte depolanmaktadır. žAlveollerin ekstrasellüler boşluğuna egzositozis yoluyla sekrete olmaktadır. Surfaktant sekresyonuna spesifik uyarıcılar ve kalsiyum gibi fizyolojik faktörler neden olmakta, bunlara kimyasal ve mekanik uyarılar da dahil edilmektedir.  Kimyasal uyarıcılar olarak; b- adrenerjik agonistler, prostaglandinler, kalsiyum iyonofor A23187, Forskolin, kolera toksin, 12-0-tetradekanol-forbol-13 asetat (TPA ) ve ATP bilinmektedir.

žMekanik uyarılar olarak ise, derin nefes alma veya nefesini alıp tutma, hiperventilasyon kabul edilmektedir. žSekrete olan surfaktant alveol yüzeyini kaplayan sıvı içinde transformasyona uğramaktadır. žKafes benzeri yapısıyla karakterize olan tübüler miyelini oluşturmaktadır. žBu materyal, fosfolipid çift tabakalarının düzenli yapılar oluşturmak üzere birleşmesi sonucunda ortaya çıkmaktadır. žTübüler miyelin, surfaktant protinlerinden de zengin olup, DPPC’nin hava-sıvı ara yüzeyine adsorpsiyonunu kolaylaştırmaktadır.

C- PULMONER SURFAKTANTIN METABOLİZMASI

žSurfaktantın sentezi ve tip II hücreler tarafından alveol yüzeyine sekresyonundan sonra žSurfaktantın akciğerden temizlenmesi ya da akciğerde yıkımı için çeşitli mekanizmalar bulunmaktadır.

1. Hava yollarından klirens
2. Alveoler makrofajlar tarafından enzimatik parçalanma
3. Alveol içinde enzimatik parçalanma
4. Alveol epiteli boyunca taşınma ve lenfatik drenaj
5. Parçalanma ya da yeniden kullanımın olabildiği tip I ve / veya tip II hücrelerce geri emilim.

žBu mekanizmalar surfaktantın klirensi için önemli rol oynamaktadırlar. žRespiratuar distres sendromunda uygulanan eksojen surfaktant tedavisinde verilen dozun akciğerde tutulma süresi açısından klinik önem taşımaktadır.