肺サーファクタント

肺サーファクタントは、肺胞II型細胞によって分泌される脂質とタンパク質の混合物であり、肺胞の空気と液体の界面に膜を形成します。表面張力を低下させることにより、肺胞の虚脱を防ぎ安定させ、呼吸に必要な労力を軽減します。また、関連するタンパク質を介して、肺の自然防御にも寄与します。

Definition

肺サーファクタントは、肺胞II型上皮細胞によって産生される、リン脂質（主にジパルミトイルホスファチジルコリン）とサーファクタントタンパク質（SP-A、SP-B、SP-C、SP-D）からなる表面活性複合体であり、肺胞の空気と液体の界面における表面張力を低下させます。

Scope

このトピックでは、サーファクタントの構成要素、表面張力低下が呼吸中の肺胞をいかに開放的かつ安定に保つか、サーファクタントを産生・リサイクルする細胞、および親水性タンパク質の宿主防御における役割について扱います。これは、サーファクタントの欠乏や機能不全がなぜ重要であるかを説明する、教育的な生理学の参照情報であり、治療指示を与えるものではありません。

Core questions

• 表面張力を低下させることは、どのように肺胞の虚脱を防ぎ、異なるサイズの肺胞を安定させるのでしょうか？
• サーファクタントの脂質およびタンパク質成分は何であり、それぞれどのような役割を果たしますか？
• サーファクタントは、II型肺胞細胞によってどのように産生、分泌、リサイクルされますか？
• サーファクタントタンパク質は、自然免疫防御にどのように関与しますか？

Key concepts

• 表面張力とラプラスの法則
• ジパルミトイルホスファチジルコリン (DPPC)
• サーファクタントタンパク質 SP-A、SP-B、SP-C、SP-D
• 肺胞II型細胞
• 肺胞の安定性とコンプライアンス
• コレクチンと自然防御

Mechanisms

II型肺胞細胞はサーファクタントを合成し、層板体（lamellar bodies）に貯蔵した後、肺胞表面に分泌します。そこでサーファクタントは膜として広がり、主にDPPCであるリン脂質が空気と液体の界面に密に配置され、表面張力を低下させます。表面張力は内向き（虚脱方向）の圧力を生じさせ、ラプラスの法則により、この圧力は小さな肺胞ほど大きくなるため、表面張力を低下させることは、特に小さな肺胞を安定させ、それらが大きな肺胞に内容物を排出するのを防ぎます。疎水性タンパク質であるSP-BとSP-Cは、膜の迅速な吸着と拡散を促進し、一方、親水性コレクチンであるSP-AとSP-Dは微生物表面に結合し、免疫細胞の機能を調節することで、サーファクタントを宿主防御と結びつけます。サーファクタントの構成要素は、機能的なプールを維持するために継続的に取り込まれ、リサイクルされ、分解されます。

Clinical relevance

サーファクタントの生理学は、肺胞の安定性や、サーファクタントが欠乏または機能不全の場合に呼吸に必要な労力が増加する理由を説明し、サーファクタントの未熟性に関連する新生児呼吸窮迫の概念の根底にあります。これは、これらの病態に関する記述的な背景情報であり、投与量や治療の指針ではありません。

Evidence & guidelines

サーファクタントの組成と機能は、生理学のレビューや教科書で確立されています。サーファクタント関連疾患の臨床管理は、関連する臨床実体とそのガイドラインに準拠します。

History

肺力学における表面張力の役割は1950年代に明確にされ、ジョン・クレメンツらが表面活性裏打ち層を特徴づけました。その後、サーファクタント欠乏が新生児呼吸窮迫と関連付けられました。後の研究でサーファクタントタンパク質が特定され、サーファクタントの理解は純粋な機械的因子から自然免疫への寄与へと拡大しました。

Key figures

• John Clements
• Mary Ellen Avery
• Jo Rae Wright
• Erika Crouch

Seminal works

• clements-1997
• wright-2005
• crouch-2001

Frequently asked questions

なぜ肺にはサーファクタントが必要なのですか？

サーファクタントは、肺胞の空気と液体の界面における表面張力を低下させ、肺胞の虚脱を防ぎ、異なるサイズの肺胞を安定させ、肺を膨らませるのに必要な労力を軽減します。

サーファクタントは表面張力を低下させる以外に何か役割がありますか？

はい。その親水性タンパク質であるSP-AとSP-Dは微生物を認識し、免疫細胞を調節するため、サーファクタントは肺の自然防御にも寄与します。