ОСОБЕННОСТИ ФОСФОЛИПИДНОГО СОСТАВА СУРФАКТАНТА ПРИ ОСТРОМ РЕСПИРАТОРНОМ ДИСТРЕСС-СИНДРОМЕ У НОВОРОЖДЕННЫХ

FEATURES OF THE PHOSPHOLIPID COMPOSITION OF SURFACTANT IN ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME IN NEWBORNS

Daniil Acsenov

student, Department of Pathological Physiology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

Alieva Marzia

student, Department of Pathological Physiology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

Alexandra Maltseva

scientific supervisor, Assistant of the Department of Pathological Physiology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

АННОТАЦИЯ

Респираторный дистресс-синдром (РДС) новорожденных — самостоятельная нозологическая форма, клинически выражается в виде дыхательной недостаточности в результате развития первичных ателектазов, интерстициального отека легких и гиалиновых мембран, в основе появления которых лежит дефицит сурфактанта, проявляющийся в условиях дисбаланса кислородного и энергетического гомеостаза [1].

Легочный сурфактант играет ключевую роль в формирование РДС. Он представляет собой липопротеидный комплекс, покрывающий поверхность альвеолярного эпителия и располагающийся на границе раздела фаз воздух–гликокалекс. Важнейшим свойством легочного сурфактанта является его способность снижать поверхностное натяжение на границе с воздухом, что существенно уменьшает усилие мышц грудной клетки, необходимое для осуществления вдоха, тем самым определяя эффективность вентиляции легких [15].

ABSTRACT

Respiratory distress syndrome (RDS) of newborns is an independent nosological form, clinically expressed in the form of respiratory failure as a result of the development of primary atelectasis, interstitial pulmonary edema and hyaline membranes, the basis of which is a deficiency of surfactant, manifested in conditions of imbalance of oxygen and energy homeostasis [1].

Pulmonary surfactant plays a key role in the formation of RDS. It is a lipoprotein complex covering the surface of the alveolar epithelium and located at the interface of the air–glycocalex phases. The most important property of a pulmonary surfactant is its ability to reduce surface tension at the interface with air, which significantly reduces the force of the chest muscles required to inhale, thereby determining the effectiveness of lung ventilation. [15].

Ключевые слова: респираторный дистресс-синдром новорожденных, сурфактант, недоношенные дети.

Keywords: respiratory distress syndrome of newborns, surfactant, premature babies.

Введение

Легочный сурфактант (ЛС) представляет собой уникальный липопротеиновый комплекс, который выстилает внутреннюю поверхность альвеол и дыхательных путей. Термин «сурфактант» является аббревиатурой словосочетания surface active agents (англ.) и переводится как поверхностно-активные вещества (ПАВ). С первого вдоха новорожденного сурфактант играет ключевую роль в физиологии дыхательной системы. Он снижает поверхностное натяжение на границе «воздух – жидкость» и предотвращает альвеолярный коллапс и спадение мелких дыхательных путей, стабилизирует альвеолокапиллярный барьер, предотвращает отек и обеспечивает эффективный газообмен и оксигенацию.

Цель

Проанализировать литературу для выявления влияния фосфолипидного состава сурфактанта на течение и исход ОРДС.

Результаты анализа существующей литературы указывают, что в легких человека насчитывается до 480 млн. альвеол, их средний диаметр составляет 260–290 мкм. Альвеолы отделены друг от друга межальвеолярными перегородками (стенками альвеол), которые имеют сложную многокомпонентную структуру.

Наружный клеточный слой, обращенный в просвет альвеолы, сформирован АЭ, расположенным на базальной мембране, которая отделяет клетки от интерстиция, пронизанного густой сетью кровеносных капилляров. В интерстиции также присутствуют резидентные макрофаги (гистиоциты), мигрирующие клетки крови, фибробласты, коллагеновые и эластические волокна. Эпителиальную выстилку альвеол покрывает внеклеточный слой жидкости (гипофаза), заполняющий все ее неровности и варьирующий по толщине в пределах 140–200 мкм. Гипофаза содержит специальным образом упакованные мембраны резервного сурфактанта, тогда как на границе раздела фаз «воздух–жидкость» локализуется монослой поверхностно активных фосфолипидов – собственно сурфактант [4].

В составе гипофазы, на поверхности АЭ, располагаются альвеолярные макрофаги (АМ), которые перемещаются в альвеолярном пространстве через поры Кона. Последние обеспечивают постоянный дрейф ЛС из зоны с высоким его содержанием в область с низкой его концентрацией. Этот механизм способствует выведению отработанных поверхностно-активных веществ (ПАВ) вместе с находящимися на поверхности гипофазы абиогенными частицами и микроорганизмами из РО. Подобное перетекание материала ЛС имеет важное физиологическое значение для обеспечения стабильного функционирования альвеол в пределах ацинуса [5].

Таким образом, легочный сурфактант состоит из сурфактанта дыхательных путей и альвеол (альвеолярный сурфактант), последний входит в состав аэрогематического барьера, который образован эндотелиальными клетками и базальной мембраной капилляров, прослойками интерстициальной ткани, базальной мембраной альвеолярного эпителия, альвеолоцитами (I типа – плоскими, выстилающими 95% поверхности альвеол и II типа – крупными, округлыми клетками с зернистой цитоплазмой, продуцирующими сурфактант) [6].

Основными веществами, составляющими «скелет» ЛС и способными изменять ПН альвеолы, являются ФЛ. Их характерная особенность – высокая способность к самоорганизации в двухслойные мембраны в водной среде. Именно в виде таких структур ЛС хранится в ОПТ A-II. После выхода из клетки ФЛ формируют монослой, в котором гидрофильная часть молекулы обращена в гипофазу (жидкость), а гидрофобная – в воздух. Чем выше концентрация ФЛ в монослое, тем ниже ПН и тем меньшая энергия необходима для расширения альвеолы при вдохе и для ее стабилизации при выдохе.  Так же холестерин – важный компонент ЛС: присутствие достаточного числа его молекул в монослое сурфактанта уменьшает плотность упаковки ФЛ и увеличивает их подвижность [9].

Таким образом, присутствие гетерогенной фракции ФЛ обеспечивает разную плотность упаковки, текучесть и динамические свойства мембран ЛС, от которых зависят снижение ПН и переход ФЛ в акте дыхания из монослоя в пул «резервного» сурфактанта (гипофазу) и обратно. Следовательно, существенное уменьшение содержания ФЛ, в том числе ФХ, ДПФХ и ФГ, обнаруженное в амниотической жидкости рожениц детей с РДС, приводит к существенным изменениям в системе легочного сурфактанта [13].

Так же не мало важно наличие четырех специфических для сурфактанта апопротеина, которые называются сурфактантными апопротеинами (SP)-A, SP-B, SP-C и SP-D. SP-B и SP-C — это чрезвычайно гидрофобные низкомолекулярные белки, в то время как SP-A и SP-D — это гидрофильные высокомолекулярные белки, принадлежащие к семейству коллектинов (лектинов С-типа). Сурфактантные апопротеины играют критическую роль в обеспечении нормального функционирования сурфактанта и защиты легких. Их дефицит или функциональные изменения могут привести к увеличению риска развития респираторного дистресс-синдрома у новорожденных. Понимание влияния этих белковых компонентов на патогенез РДС может помочь в разработке новых терапевтических стратегий для его профилактики и лечения, включая применение экзогенных сурфактантов, содержащих необходимые апопротеины для повышения шансов на выживание у недоношенных детей [10].

Присутствие SP-B и SP-C в составе ЛС критически необходимо для расправления альвеол после выдоха, стабильности липидного бислоя и осуществления газообмена на поверхности раздела фаз.

Установлено также, что SP-A повышает способность АМ поглощать материал ЛС и тем самым препятствует его избыточному накоплению в альвеолах. Более того, связанный с поверхностью АМ, данный белок является фактором, обеспечивающим прикрепление к фагоциту ряда микроорганизмов, в частности M. tuberculosis. Недавно показано, что при взаимодействии с рецепторами макрофагов SP-D стимулирует образование активных форм O2, что повышает его микробицидный потенциал фагоцита. Этот же белок участвует в удаление апоптотических клеток, связываясь с апоптотическими тельцами и стимулируя их поглощение АМ через комплекс CD91 и белок кальретикулин. Таким образом, поддержание оптимального уровня SP-B и SP-C критически важно для предотвращения респираторного дистресс-синдрома. Низкие уровни этих белков заметно увеличивают риск развития РДС, в то время как правильный баланс их концентрации способствует обеспечению эффективной работы легочного сурфактанта и защиты от респираторных заболеваний.

Заключение

Установлена определяющая роль различных биохимических компонентов ЛС в его сложной структурной организации, обеспечивающей эффективный газообмен и реакции врожденного иммунитета. Современные исследования направлены на выявление и дальнейшее изучение сурфактант-зависимых изменений при различных патологических состояниях органов дыхания. Открываются новые возможности для использования в клинической практике как уже известных специфических белков ЛС (SP-B, SP-C, SP-A, SP-D), которые могут служить маркерами при РДС.

Список литературы:

1. Перинатальный аудит при преждевременных родах / В.И. Кулаков, Е.М. Вихляева, Е.Н. Байбарина, З.С. Ходжаева и др. // Москва, 2014. — 224 c.
2. Tran E., Shi T., Li X. et al. Development of human alveolar epithelial cell models to study distal lung biology and disease. iScience. 2022; 25 (2): 103780. DOI: 10.1016/j.isci.2022.103780.
3. Evans K.V., Lee J.H. Alveolar wars: The rise of in vitro models to understand human lung alveolar maintenance, regeneration, and disease. Stem Cells Transl. Med. 2020; 9(8):867–881. DOI: 10.1002/sctm.19-0433
4. Amigoni, A., Pettenazzo, A., Stritoni, V. et al. Surfactants in Acute Respiratory Distress Syndrome in Infants and Children: Past, Present and Future. Clin Drug Investig 37, 729–736 (2017). https://doi.org/10.1007/s40261-017-0532-1
5. Han S., Mallampalli R.K. The Role of Surfactant in Lung Disease and Host Defense against Pulmonary Infections. Ann. Am. Thorac. Soc. 2015;12:765–774. doi: 10.1513/AnnalsATS.201411-507FR.
6. Харитонов МА, Рудаков ЮВ, Салухов ВВ, Волошин НИ. Роль сурфактанта в патогенезе бронхолегочной патологии. Медицинский совет. 2023;17(20). https://doi.org/10.21518/ms2023-340.
7. Agassandian M., Mallampalli R.K. Surfactant phospholipid metabolism. Biochim. Biophys. Acta. 2013;1831:612–625. doi: 10.1016/j.bbalip.2012.09.010.
8. Parra E, Perez-Gil J. Composition, structure and mechanical properties define performance of pulmonary surfactant membranes and films. Chem. Phys. Lipids. 2015;185:153–175
9. Autilio C, et al. A noninvasive surfactant adsorption test predicting the need for surfactant therapy in preterm infants treated with continuous positive airway pressure. J. Pediatr. 2017;182:66–73.
10. D’Aronco S, et al. Surfactant protein B and A concentrations are increased in neonatal pneumonia. Pediatr. Res. 2015;78:401–406.
11. Kribs A, et al. Nonintubated surfactant application vs conventional therapy in extremely preterm infants: a randomized clinical trial. JAMA Pediatr. 2015;169:723–730.
12. Sweet D.G., Carnielli V., Greisen G., Hallman M., Ozek E., Plavka R., et al. European consensus guidelines on management of respiratory distress syndrome – 2016 update. Neonatology. 2017; 111 (2): 107–25
13. Rotta A.T., Piva J.P. Pediatric acute respiratory distress syndrome: much more than little acute respiratory distress syndrome. Pediatr Crit Care Med. 2015; 16 (5): 483.
14. Ng EH, Shah V. Guidelines for surfactant replacement therapy in neonates. Paediatr Child Health. (2021) 26:35–49. 10.1093/pch/pxaa116
15. Razak A., Faden M. Neonatal lung ultrasonography to evaluate need for surfactant or mechanical ventilation: A systematic review and meta-analysis. Arch. Dis. Child. Fetal Neonatal Ed. 2020;105:164–171. doi: 10.1136/archdischild-2019-316832.