International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
199
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
СУРФАКТАНТА В АЛЬВЕОЛЯРНОЙ СИСТЕМЕ ЛЁГКИХ: ОТ
ЛАМЕЛЛЯРНЫХ ТЕЛЕЦ ДО КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ
Эргашева Д.Ш
«Alfraganus University», медицинский факультет, кафедра медицины,2 курс,
Халимбаева З.С
«Alfraganus University», медицинский факультет, кафедра медицины,2 курс,
Научный консультант: в.б.доц.
Сайфиевой Х.Дж.
Аннотация.
В данной статье рассмотрены анатомо-гистологические
особенности лёгочного сурфактанта, его клеточные источники, молекулярный
состав и механизмы секреции. Особое внимание уделено роли сурфактанта в
поддержании структурной стабильности альвеол и обеспечении эффективного
газообмена. Описаны патологические состояния связанные с его дефицитом, в
частности респираторный дистресс-синдром у новорождённых. Представлен
обзор современных методов заместительной терапии, включая экзогенные
сурфактанты, способы их введения, а также перспективы генной и клеточной
терапии. В заключении приведены статистические данные, подтверждающие
эффективность терапии и актуальность дальнейших исследований в этой
области.
Ключевые слова:
Сурфактант, альвеолоциты II типа, ламеллярные тельца,
респираторный дистресс-синдром, фосфолипиды, SP-A, SP-B, заместительная
терапия, генная терапия, новорождённые.
Abstract.
This article presents a comprehensive overview of the anatomical and
histological characteristics of pulmonary surfactant, including its cellular sources,
molecular composition and secretion mechanisms. Special attention is given to the
role of surfactant in maintaining alveolar structural stability and ensuring effective
gas exchange. Pathological conditions associated with surfactant deficiency,
particularly neonatal respiratory distress syndrome (RDS) are discussed. The paper
reviews current replacement therapies, including exogenous surfactant preparations,
methods of administration, and future prospects in gene and cell therapy. The
conclusion provides statistical data supporting the clinical efficacy of surfactant
therapy and highlights the need for continued research in this field.
Keywords
: Surfactant, type II alveolocytes, lamellar bodies, respiratory distress
syndrome, phospholipids, SP-A, SP-B, replacement therapy, gene therapy, newborns.
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
200
Annotatsiya.
Ushbu maqolada o‘pka surfaktantining anatomik va gistologik
xususiyatlari, uni ishlab chiqaruvchi hujayralar, molekulyar tarkibi hamda sekretsiya
mexanizmlari keng yoritilgan. Surfaktantning alveol tuzilma barqarorligini saqlash va
samarali gaz almashinuvini ta’minlashdagi roli alohida ta’kidlangan. Surfaktant
tanqisligi bilan bog‘liq patologik holatlar, ayniqsa, yangi tug‘ilgan chaqaloqlarda
uchraydigan nafas yetishmovchiligi sindromi (NYuS) tahlil qilingan. Maqolada
ekzogen surfaktantlardan foydalanish, ularni qo‘llash usullari hamda gen va hujayra
terapiyasining istiqbollari ko‘rib chiqilgan. Yakunda surfaktant terapiyasining klinik
samaradorligini tasdiqlovchi statistik ma’lumotlar keltirilib, ushbu yo‘nalishda ilmiy
tadqiqotlarni davom ettirish zarurligi ta’kidlangan.
Kalit so‘zlar:
Surfaktant, II tip alveolositlar, lamellyar tanachalar, nafas
yetishmovchiligi sindromi, fosfolipidlar, SP-A, SP-B, o‘rinbosar terapiya, gen
terapiyasi, yangi tug‘ilganlar.
Введение:
Лёгочный сурфактант играет ключевую роль в дыхательной
системе, снижая поверхностное натяжение в альвеолах и предотвращая их
коллапс. Его недостаточность является одной из ведущих причин
респираторного дистресс-синдрома (РДС) у новорождённых, особенно
недоношенных. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ),
ежегодно около 15 миллионов детей рождаются преждевременно, и до 50%
недоношенных с гестационным возрастом менее 32 недель страдают от РДС
[14]. Целью данной статьи является рассмотрение структуры, функций и
биологического значения сурфактанта, а также анализ современных методов
лечения его дефицита и перспективных направлений научных исследований.
Гистологическое строение сурфактанта.
Первое описание лёгочного сурфактанта появилось в 1929 году [12],
однако его химический состав и физиологическая роль были подробно изучены
лишь в 1950-х годах [1]. Впоследствии был разработан искусственный
сурфактант, который с 1980-х годов активно используется в клинической
практике.Функции сурфактанта являются снижение поверхностного натяжения
– уменьшает силу, необходимую для раскрытия альвеол [3]. Предотвращение
ателектаза–
поддерживает
стабильность
альвеол.Иммунная
защита–
сурфактантные белки SP-A и SP-D участвуют в врождённом иммунитете лёгких
[15].
Клетки-продуценты.
Сурфактант синтезируется и секретируется
альвеолоцитами II типа, которые составляют около 5% клеточной популяции
альвеолярного эпителия, но покрывают 10-15% его поверхности [13]. Эти
клетки имеют кубическую форму и обладают хорошо развитым
эндоплазматическим ретикулумом и аппаратом Гольджи, что обусловливает их
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
201
активную секреторную функцию. Альвеолоциты II типа выполняют не только
секреторную, но и регенераторную функцию, поскольку в случае повреждения
лёгочной ткани они способны дифференцироваться в альвеолоциты I типа,
формируя барьер между альвеолярным воздухом и капиллярами. Также эти
клетки участвуют в регуляции воспалительного ответа лёгких, выделяя
медиаторы воспаления и взаимодействуя с иммунными клетками [15]. Они
играют важную роль в поддержании гомеостаза лёгочной ткани, обеспечивая
баланс между выработкой и удалением сурфактанта. Исследования показали,
что мутации в генах, кодирующих белки сурфактанта, могут приводить к
тяжёлым заболеваниям, таким как наследственные интерстициальные болезни
лёгких и неонатальный дистресс-синдром [8]. В последние годы изучается
возможность использования индуцированных плюрипотентных стволовых
клеток (iPSC) для замены повреждённых альвеолоцитов II типа при тяжёлых
лёгочных патологиях [10].
Ламеллярные тельца.
Секреторные гранулы альвеолоцитов II типа,
называемые
ламеллярными
тельцами,
содержат
предварительно
синтезированный сурфактант, который выделяется в просвет альвеол путём
экзоцитоза [5]. Ламеллярные тельца — это внутриклеточные органеллы
округлой или овальной формы, локализованные в цитоплазме альвеолоцитов II
типа. Они представляют собой плотные структуры, окружённые мембраной, и
содержат концентрические слои фосфолипидов и специфических белков (SP-A,
SP-B, SP-C, SP-D). Эти тельца формируются в аппарате Гольджи и являются
конечной формой упаковки компонентов сурфактанта перед их секрецией в
альвеолярное пространство.Морфологически ламеллярные тельца хорошо
визуализируются при помощи электронно-микроскопических методов, где они
выглядят как плотные многослойные структуры. При экзоцитозе они сливаются
с апикальной мембраной клеток и высвобождают сурфактант в виде
тубулярных миелиновых структур, расправляющихся на поверхности альвеол.
Структура сурфактанта.
Сурфактант — это липопротеиновый комплекс,
на 90% состоящий из липидов и на 10% из белков [9]. Основным липидным
компонентом является дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC), обладающий
высоким поверхностно-активным действием. Другие липиды включают
фосфатидилглицерин, холестерин и сфингомиелин.Белки сурфактанта делятся
на гидрофильные (SP-A и SP-D) и гидрофобные (SP-B и SP-C). SP-B и SP-C
играют ключевую роль в образовании стабильного поверхностного монослоя и
распространении липидов по альвеолярной поверхности. SP-A и SP-D
участвуют в иммуномодуляции, облегчая фагоцитоз микроорганизмов
макрофагами.Сурфактант существует в двух формах:активной (в виде
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
202
тубулярного миелина, покрывающего альвеолы) и инактивной (в виде
перерабатываемых остатков в альвеолах).
Биосинтез и секреция сурфактанта.
Биосинтез сурфактанта начинается в
эндоплазматическом ретикулуме альвеолоцитов II типа, где синтезируются
фосфолипиды и белки. Далее компоненты транспортируются в аппарат
Гольджи, где происходит формирование ламеллярных телец. Механизм
секреции включает экзоцитоз слияния ламеллярных телец с апикальной
мембраной, после чего сурфактант высвобождается в альвеолярный
просвет.После высвобождения он переходит в активную форму — тубулярный
миелин, способный расправляться в виде монослоя по поверхности
альвеолы.Выработка сурфактанта начинается на 24-26 неделе гестации и резко
усиливается после 32 недели под влиянием глюкокортикоидов. Максимальная
зрелость сурфактантной системы достигается к 34-36 неделям беременности
[4]. Уровень зрелости сурфактанта можно оценить с помощью тестов, таких как
отношение лецитин/сфингомиелин (L/S) в околоплодных водах.
Роль сурфактанта в патологии.
Гистологически лёгкие таких
новорождённых демонстрируют ателектазы (спавшиеся альвеолы), гиалиновые
мембраны (протеиновые осадки на альвеолах) и отёк.У недоношенных детей
(<35 недель) может развиться респираторный дистресс-синдром (РДС) из-за
недостатка сурфактанта. Исследования показывают, что применение
экзогенного сурфактанта снижает смертность от РДС на 30-50% [11].
Современные методы коррекции недостатка сурфактанта
Экзогенные сурфактантные препараты.
В клинической практике
используются
два
типа
препаратов:
Натуральные
(животного
происхождения)— извлекаются из лёгких свиней или крупного рогатого скота
(например, Curosurf, Survanta, Infasurf). Эти препараты содержат липиды и
белки SP-B и SP-C, что делает их эффективными в замещении природного
сурфактанта.Синтетические препараты —не содержат животных белков, что
снижает риск иммуногенности, но они уступают натуральным по
биологической активности.По данным Cochrane Review (2018), применение
натуральных препаратов снижает смертность новорождённых с РДС на 34%,
риск пневмоторакса на 40%, а необходимость в искусственной вентиляции
лёгких на 27%.
Методы введения сурфактанта.
Наиболее широко применяются
следующие методы введения:Эндотрахеальное введение— классический метод,
требующий интубации и ИВЛ, применяется при тяжёлых формах РДС.INSURE
(Intubation-Surfactant-Extubation)— метод, при котором после кратковременной
интубации и введения сурфактанта ребёнка экстубируют и переводят на
неинвазивную поддержку.Наиболее эффективным методом введения является
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
203
минимально инвазивная сурфактантная терапия (MIST) [2] — введение
сурфактанта через тонкий катетер без интубации, под контролем
видеоларингоскопа. Этот метод снижает риск бронхолёгочной дисплазии и
других осложнений.
Перспективы генной и клеточной терапии.
Генная терапия,
направленная на коррекцию мутаций в генах сурфактантных белков (SP-B, SP-
C) [6]. В частности, аденоассоциированные вирусы (AAV) изучаются как
векторы доставки.Клеточная терапия с использованием мезенхимальных
стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных клеток (iPSC)
исследуется как способ регенерации повреждённых альвеолоцитов II типа.
Исследования на животных моделях показывают улучшение газообмена и
снижение воспаления после трансплантации таких клеток.
ВЫВОДЫ
Сурфактант является незаменимым компонентом лёгочной ткани,
обеспечивающим эффективный газообмен и стабильность альвеол. Разработка
и внедрение сурфактантной терапии стало значительным достижением
неонатологии.По данным Европейской Ассоциации Неонатальной Медицины
(EAPM, 2022), применение сурфактантной терапии снижает общую смертность
при РДС у недоношенных новорождённых с 60% до менее чем 20%. При этом
комбинированное использование MIST и неинвазивной вентиляции позволяет
уменьшить частоту бронхолёгочной дисплазии на 30% [2]. Будущие
исследования будут направлены на создание более стабильных и эффективных
синтетических
сурфактантов,
улучшение
методов
неинвазивного
введения,развитие генной терапии при наследственных дефицитах сурфактанта,
применение регенеративной медицины для восстановления лёгочной ткани.
Список литературы:
1.
Avery, M. E., & Mead, J. (1959). Surface properties in relation to
atelectasis and hyaline membrane disease.
American Journal of Diseases of Children
,
97(5), 517–523.
2.
Dargaville, P. A., Aiyappan, A., De Paoli, A. G., et al. (2020). Minimally
invasive surfactant therapy: an updated review.
Clinics in Perinatology
, 47(4), 749–
763.
3.
Hall, J. E. (2022).
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology
(14th ed.). Philadelphia: Elsevier. p. 132.
4.
Jobe, A. H., & Ikegami, M. (2018). Prevention of bronchopulmonary
dysplasia.
Current Opinion in Pediatrics
, 30(3), 344–350.
5.
King, R. J., & Clements, J. A. (2020). Surface active materials from dog
lung.
Journal of Applied Physiology
, 19(2), 210–216.
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 12 (58) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
204
6.
Korfhagen, T. R., Glasser, S. W., & Whitsett, J. A. (2022). Surfactant
protein B and C gene therapies for neonatal lung disease.
Gene Therapy
, 29(4), 308–
316.
7.
Moya, F. R., Gadzinowski, J., Bancalari, E., et al. (2019). A multicenter,
randomized, masked, comparison trial of lucinactant, colfosceril palmitate, and
beractant for the prevention of respiratory distress syndrome.
Pediatrics
, 113(6),
1792–1800.
8.
Nogee, L. M. (2020). Genetic mechanisms of surfactant dysfunction in
neonatal lung disease.
Pediatric and Developmental Pathology
, 23(5), 415–422.
9.
Notter, R. H. (2019).
Lung Surfactants: Basic Science and Clinical
Applications
. New York: Marcel Dekker. pp. 98–105.
10.
Seah, T. M., Chan, J. K., & Lim, C. Y. (2021). Induced pluripotent stem
cells in lung regenerative therapy: Potential and challenges.
Stem Cell Research &
Therapy
, 12(1), 221.
11.
Soll, R. F., & Blanco, F. (2018). Natural surfactant extract versus
synthetic surfactant for neonatal respiratory distress syndrome.
Cochrane Database
of Systematic Reviews
, (12): CD000144.
12.
von Neergaard, K. (1929). Neue Auffassungen über einen Grundbegriff
der Atemmechanik: Die Retraktionskraft der Lunge, abhängig von der
Oberflächenspannung in den Alveolen.
Zeitschrift für die gesamte experimentelle
Medizin
, 66, 373–394.
13.
Weibel, E. R. (2017).
The Pathway for Oxygen: Structure and Function
in the Mammalian Respiratory System
. Harvard University Press. p. 34.
14.
WHO (2023).
Born Too Soon: The Global Action Report on Preterm
Birth
. Geneva: World Health Organization. p. 112.
15.
Wright, J. R. (2019). Immunomodulatory functions of surfactant.
Annual
Review of Physiology
, 81, 543–567.
