Sistema Surfactante

Resumen de características del sistema surfactante

Neumocitos y producción de surfactante.

El sistema alveolar tiene dos tipos de células epiteliales, los neumocitos (tipos I y II) y los macrófagos. Los neumocitos tipo I cubren el 95% de la superficie alveolar y son células aplanadas que contienen unas pocas organelas. Los macrófagos están involucrados en la remoción de surfactante, partículas y microorganismos que ingresan con el aire. Los neumocitos tipo II son responsables de la síntesis, empaquetamiento y secreción del surfactante pulmonar; también hacen la re-captación de los componentes del surfactante desde el espacio alveolar y los reutilizan para la secreción.

El surfactante pulmonar es una sustancia tensoactiva producida por los neumocitos tipo II, cuya concentración en el recién nacido prematuro/inmaduro está disminuida, llevando a la producción del síndrome de dificultad respiratoria.

Una vez secretado, el surfactante crea una película superficial en el epitelio, en contacto con el aire. Desde ahí cumple su doble función: estabilizar la superficie pulmonar frente a las fuerzas físicas desarrolladas por la mecánica respiratoria y bloquear el acceso de patógenos.

Estructura Molecular del surfactante pulmonar

El surfactante puede considerarse un complejo lipoproteico. En los pulmones de mamíferos, el 90 por ciento en peso del surfactante corresponde a material lipídico; entre el 8 y el 10 por ciento, a proteínas. Dentro de los componentes lipídicos, los fosfolípidos suponen un 90 por ciento; el resto son lípidos neutros, entre los que destaca una proporción notable de colesterol. Entre los fosfolípidos la dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC), que constituye más del 40 por ciento del surfactante.

Las fosfatidlicolinas (PC) son los componentes lipídicos principales en la mayoría de las membranas de las células animales. La mayoría de las PC de membrana poseen un ácido graso saturado y otro insaturado. La DPPC, en cambio posee dos cadenas de ácido graso saturadas, lo que resulta esencial para la función del surfactante

Hay otra especie fosfolipídica, se trata del fosfatidilglicerol (PG). El PG, como el fosfatidilinositol (PG), es un fosfolípido aniónico, esto e, con una cabeza polar dotada de carga negativa a pH fisiológico.

Asociadas al surfactante pulmonar aparecen cuatro proteínas específicas SP (de “Surfactant Protein”) agrupadas en dos familias. SP-A y SP-D son hidrofílicas y pertenecen al grupo de las colectinas; presentan regiones de tipo colágeno y dominios globulares con actividad lectina (con capacidad para reconocer y unirse a ciertas cadenas oligosacarídicas) y forman oligómeros de gran tamaño. Participan en la defensa innata del pulmón. SP-B y SP-C son hidrofóbicas y constan de polipéptidos catiónicas de tamaño reducido; se asocian, junto con los lípidos del surfactante a la interfase aire-líquido alveolar, determinan las propiedades biofísicas de los lípidos del surfactante.

Función estructural: El problema de la tensión superficial

La necesidad de un sistema surfactante surge en el momento de la evolución en que se establece la respiración aérea. La salida a tierra de los vertebrados supone la aparición de una frontera física, la interfase aire-líquido, con propiedades químico-físicas especiales que no pueden soslayarse, como la existencia de tensión superficial.

Esa apertura de una interfase aire-agua entraña un coste energético, correspondiente a las interacciones que las moléculas de agua no pueden establecer una vez trasladadas a la superficie. Esta energía es la llamada tensión superficial.

Del mismo modo que cuesta abrir una bolsa mojada, el pulmón necesitaría una aportación continua de energía para vencer la tensión superficial que se opone a la apertura de los espacios alveolares en cada inspiración.

La presión que tiende a cerrar un alvéolo idealmente esférico, como consecuencia de la tensión superficial, está definida por la ley de Laplace, P=2Y/r, donde P corresponde a la presión de vaciado de la cámara esférica, Y a la tensión superficial y r al radio de curvatura del alvéolo. Cuanto mayor es Y y menor r, mayor es P, la tendencia al cierre o colapso del alvéolo.

Un sistema tensioactivo es un sistema que reduce la tensión superficial. Las moléculas tensioactivas presentan una estructura anfipática (contienen la vez una parte hidrofílica y otra hidrofóbica). Ello facilita la orientación de las moléculas en la interfase aire-líquido al establecimiento de interacciones polares con el agua y dirigen la parte hidrofóbica hacia el aire. Cuantas más moléculas de tensioactivo se sitúan en la interfase, mayor número de moléculas de agua son liberadas a la fase acuosa y menor es la tensión superficial. Los principales agentes tensioactivos del surfactante son sus componentes fosfolipídicos.

...