สารลดแรงตึงผิวในปอด

สารลดแรงตึงผิวในปอด (Pulmonary surfactant) คือส่วนผสมของไขมันและโปรตีนที่หลั่งโดยเซลล์ถุงลมปอดชนิดที่ 2 (alveolar type II cells) ซึ่งก่อตัวเป็นฟิล์มที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลวในถุงลมปอด โดยการลดแรงตึงผิว สารนี้จะช่วยให้ถุงลมปอดคงสภาพไม่ยุบตัว ลดการทำงานของการหายใจ และผ่านโปรตีนที่เกี่ยวข้อง สารนี้ยังมีส่วนช่วยในการป้องกันปอดโดยธรรมชาติอีกด้วย

Definition

สารลดแรงตึงผิวในปอดคือสารเชิงซ้อนที่มีฤทธิ์ลดแรงตึงผิว ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด (ส่วนใหญ่คือ dipalmitoylphosphatidylcholine) และโปรตีนลดแรงตึงผิว (SP-A, SP-B, SP-C, SP-D) ซึ่งผลิตโดยเซลล์เยื่อบุผิวถุงลมปอดชนิดที่ 2 (alveolar type II epithelial cells) ที่ทำหน้าที่ลดแรงตึงผิวที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลวในถุงลมปอด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงส่วนประกอบของสารลดแรงตึงผิว วิธีการที่การลดแรงตึงผิวช่วยให้ถุงลมปอดเปิดและคงที่ตลอดการหายใจ เซลล์ที่ผลิตและรีไซเคิลสารนี้ และบทบาทของโปรตีนที่ชอบน้ำในการป้องกันร่างกาย นี่คือสรีรวิทยาเชิงการศึกษาอ้างอิงและอธิบายว่าทำไมการขาดหรือการทำงานผิดปกติของสารลดแรงตึงผิวจึงมีความสำคัญ โดยไม่มีคำแนะนำในการรักษา

Core questions

• การลดแรงตึงผิวป้องกันการยุบตัวของถุงลมปอดและทำให้ถุงลมปอดขนาดต่างๆ คงที่ได้อย่างไร?
• ส่วนประกอบของไขมันและโปรตีนของสารลดแรงตึงผิวมีอะไรบ้าง และแต่ละส่วนมีส่วนช่วยอย่างไร?
• สารลดแรงตึงผิวถูกผลิต หลั่ง และรีไซเคิลโดยเซลล์ปอดชนิดที่ 2 ได้อย่างไร?
• โปรตีนลดแรงตึงผิวมีส่วนร่วมในการป้องกันภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติได้อย่างไร?

Key concepts

• แรงตึงผิวและความสัมพันธ์ของลาปลาซ
• Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)
• โปรตีนลดแรงตึงผิว SP-A, SP-B, SP-C, SP-D
• เซลล์ถุงลมปอดชนิดที่ 2
• ความคงตัวและการยืดหยุ่นของถุงลมปอด
• คอลเลคตินและการป้องกันโดยธรรมชาติ

Mechanisms

เซลล์ปอดชนิดที่ 2 (Type II pneumocytes) สังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวและเก็บไว้ใน lamellar bodies จากนั้นหลั่งออกมาบนพื้นผิวถุงลมปอดซึ่งจะแผ่เป็นฟิล์ม ฟอสโฟลิพิด โดยเฉพาะ DPPC จะรวมตัวกันที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลวและลดแรงตึงผิว เนื่องจากแรงตึงผิวสร้างแรงดันเข้าด้านใน (แรงยุบตัว) ซึ่งตามความสัมพันธ์ของลาปลาซ (Laplace relationship) จะมีค่ามากกว่าในถุงลมปอดที่เล็กกว่า การลดแรงตึงผิวจึงช่วยให้ถุงลมปอดขนาดเล็กคงสภาพได้ดีขึ้นและป้องกันไม่ให้สารในถุงลมปอดขนาดเล็กไหลเข้าสู่ถุงลมปอดขนาดใหญ่ โปรตีนที่ไม่ชอบน้ำ SP-B และ SP-C ส่งเสริมการดูดซับและการแพร่กระจายของฟิล์มอย่างรวดเร็ว ในขณะที่คอลเลคติน (collectins) ที่ชอบน้ำ SP-A และ SP-D จะจับกับพื้นผิวของจุลินทรีย์และปรับการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกัน ซึ่งเชื่อมโยงสารลดแรงตึงผิวกับการป้องกันร่างกาย ส่วนประกอบของสารลดแรงตึงผิวจะถูกดูดซึม รีไซเคิล และย่อยสลายอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาสารลดแรงตึงผิวให้ทำงานได้

Clinical relevance

สรีรวิทยาของสารลดแรงตึงผิวอธิบายถึงความคงตัวของถุงลมปอดและการทำงานของการหายใจที่เพิ่มขึ้นเมื่อสารลดแรงตึงผิวมีปริมาณไม่เพียงพอหรือทำงานผิดปกติ และเป็นพื้นฐานของแนวคิดเกี่ยวกับภาวะหายใจลำบากในทารกแรกเกิดที่เกี่ยวข้องกับสารลดแรงตึงผิวที่ยังไม่สมบูรณ์ นี่คือข้อมูลพื้นฐานเชิงพรรณนาเกี่ยวกับภาวะดังกล่าว ไม่ใช่คู่มือการให้ยาหรือการรักษา

Evidence & guidelines

องค์ประกอบและการทำงานของสารลดแรงตึงผิวได้รับการยืนยันในบทความทบทวนและตำราสรีรวิทยา การจัดการทางคลินิกของภาวะที่เกี่ยวข้องกับสารลดแรงตึงผิวอยู่ภายใต้หน่วยงานทางคลินิกที่เกี่ยวข้องและแนวทางปฏิบัติของพวกเขา

History

บทบาทของแรงตึงผิวในกลไกการทำงานของปอดได้รับการอธิบายในช่วงทศวรรษ 1950 โดยมี John Clements เป็นหนึ่งในผู้ที่ระบุลักษณะของเยื่อบุผิวที่มีฤทธิ์ลดแรงตึงผิว และต่อมาการขาดสารลดแรงตึงผิวก็เชื่อมโยงกับภาวะหายใจลำบากในทารกแรกเกิด งานวิจัยในภายหลังได้ระบุโปรตีนลดแรงตึงผิวและขยายความเข้าใจเกี่ยวกับสารลดแรงตึงผิวจากตัวแทนทางกลไกล้วนๆ ไปสู่ผู้มีส่วนร่วมในภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

ทำไมปอดถึงต้องการสารลดแรงตึงผิว?

สารลดแรงตึงผิวช่วยลดแรงตึงผิวที่รอยต่อระหว่างอากาศกับของเหลวในถุงลมปอด ซึ่งช่วยป้องกันการยุบตัวของถุงลมปอด ทำให้ถุงลมปอดขนาดต่างๆ คงที่ และลดการทำงานที่จำเป็นในการขยายปอด

สารลดแรงตึงผิวทำอะไรได้บ้างนอกจากการลดแรงตึงผิว?

ใช่ โปรตีนที่ชอบน้ำ SP-A และ SP-D จะจดจำจุลินทรีย์และปรับการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกัน ดังนั้นสารลดแรงตึงผิวจึงมีส่วนช่วยในการป้องกันปอดโดยธรรมชาติด้วย