肺表面活性物质解析

肺表面活性物质功能
• 降低肺泡表面张力、降低呼吸做功 • 维持肺泡扩张和功能余气量 • 促进肺液吸收、减少肺泡内渗出 • 调理病原体、活化肺泡巨噬细胞 效果：改善血氧、通气灌流，抗感染
液体表面张力
2表面张力() 压力(P)=——————
半径 (r)
肺表面活性物质合成代谢
• 胎肺20－24周开始生成PS • 28－32周开始大量合成 • 35周后大量分泌可保证生后需要 • 出生后24小时内肺泡内PS成倍分泌 • 出生后3－7天PS下降到成人水平 • 生物半衰期为12－24小时 • 24－48小时更新，>90％可再利用
肺表面活性物质组分
▪ 磷脂
饱和磷脂 不饱和磷脂
▪ 蛋白
SP-A，SP-D SP-B，SP-C
90％ (中性脂肪5%) 50％ 35％ 10％ (白蛋白 5%) 亲水性、大分子
疏水性、小分子
Lysobis-PA (1.3%) SM (2.3 %) Chol (2.4 %)
PE (3.0 %) PI (1.6 %)
气体交换, 液体吸收 合成、分泌PS、
细胞因子
RDS=HMD
• 多发生于<1500克早产新生儿 • 出生后第一天进行性呼吸衰竭 • 死亡率>50% • 原因：肺不成熟，缺乏表面活性物质 • 病理：肺泡萎陷，透明膜
RDS 正常
LaPlace定律
• LaPlace 定律：△P=2γ/R • 在呼吸膜(气液界面)两边压力差(△P)
肺表面活性物质
Pulmonary Surfactant
孙波 复旦大学附属儿科医院
肺表面活性物质缺乏--历史的回顾
Mary Ellen Avery
对作者有影响的学者
1950s 在Johns Hopkins 医学院: George Anderson 和Peter Gruenwald：
早产儿第一天肺疾病常见死因是肺不 张和透明膜病 Gruenwald (1947): 由于高表面张力的存 在，必须有足够高的压力才能使肺泡撑 开，使空气象瑞士奶酪那样聚集于肺中。
对作者有影响的学者
• Richard Pattle（英国，1950s）： 肺透明膜的形成机理： a. 血浆； b. 其它物质在肺泡腔内形成衬里；
• 推断肺内有降低表面张力的物质： a. 可能来自肺泡； b. 保持低的液体表面张力； c. 缺乏时可能导致肺不张。
对作者有影响的学者
• John Clements： • 设计了Wilhelmy 膜天平： 研究气液界面
肺表面活性物质功能
降低肺泡表面张力、降低呼吸做功 维持肺泡扩张和功能余气量 促进肺液吸收、减少肺泡内渗出 调理病原体、活化肺泡巨噬细胞 效果：改善血氧、通气灌流，抗感染
肺表面活性物质代谢
胎肺20阶段~ 24周开始生成PS 28 ~ 32周开始大量合成 35周后大量分泌可保证生后需要 出生后24小时内肺泡内PS成倍分泌 出生后3 ~ 7天PS下降到成人水平 生物半衰期为12 ~ 48小时 24 ~ 48小时更新，>90％可再利用 表面活性的产生主要为饱和磷脂（DSPC）
• Boston 妇产科医院：新生儿尸解证实为 HMD和非HMD的肺组织；
• 用膜天平测量肺组织匀浆中表面活性物质 的表面张力，HMD较高。
I型和II型肺泡上皮细胞特点
形状 微绒毛 板层小体 占肺内细胞 覆盖肺泡面积 再生能力 功能
I型
II型
扁平
立方
无
有
无
有
8 ~ 10%
15%
>95%
<5%
差
Байду номын сангаас
可转变为I型
PG 9.9 %
Protein 10.6 %
DPPC 36.3 %
Unsaturated PC 32.3 %
磷脂和蛋白相互作用
饱和磷脂：降低最小表面张力 不饱和磷脂：降低最大表面张力 疏水性蛋白：SP-B 维持磷脂膜构象
SP-C聚合磷脂，调节磷脂膜构象 亲水性蛋白：SP-A调节磷脂代谢，强
化磷脂膜
The biologic life cycle of pulmonary surfactant
管状髓样物，晶格网状 Tubular myelin
肺表面活性物质
Pulmonary surfactant
• 磷脂
90％ (中性脂肪5%)
饱和磷脂
50％
不饱和磷脂 35％
• 蛋白
10％ (白蛋白 5%)
肺表面活性物质的应用
气道滴入50-200毫克/公斤，间隔6-12小时
• 新生儿呼吸窘迫综合征RDS (确定) • 胎粪吸入综合征 • 肺炎呼吸衰竭 • 急性肺损伤、ARDS • 开胸和肺移植手术后呼吸衰竭
药促PS合成分泌
• 产前糖皮质激素 促进肺组织成熟 • 出生后糖皮质激素 促进肺液吸收 • 机械通气 牵张肺泡
不变的情况下，表面张力(γ)的大小 与肺泡半径(R)成正比； • 在缺乏表面活性物质时，肺泡液表面 张力γ增加，为达到同样肺泡扩张度 (R)时，必须增加气道压力(P)。
LaPlace定律
• LaPlace 定律：△P=2γ/R • 在呼吸膜(气液界面)两边压力差(△P)
不变的情况下，表面张力(γ)的大小 与肺泡半径(R)成正比； • 在缺乏表面活性物质时，肺泡液表面 张力γ增加，为达到同样肺泡扩张度 (R)时，必须增加气道压力(P)。
SP－A，D 亲水性、大分子
SP－B，C 疏水性、小分子
表面活性物质蛋白
• SP-A 30-35 kDa 3x6=18 寡聚体 • SP-B 8 kDa 二聚体 • SP-C 4 kDa 二聚体 • SP-D 43 kDa 3x4=12 寡聚体
• Collectin=collagen and lectin
促进内源性PS合成 • 外源性PS PS合成底物
管状髓样物，晶格网状 Tubular myelin
磷脂和蛋白相互作用
• 饱和磷脂：降低最小表面张力 • 不饱和磷脂：降低最大表面张力 • 疏水性蛋白：SP-B 维持磷脂膜构象
间表面积与表面张力动态变化的关系， 指出肺容积大表面张力高，肺容积小表 面张力接近零；
• 命名肺泡气液界面降低表面张力的物质 为“肺表面活性物质”；
• 肺表面活性物质主要作用为抗肺不张； • 美国科学院院士（1991）
对作者有影响的学者
• 在Harvard： Mead：研究设计（从新生儿肺提取物研究 表面活性物质）；