[科普中国]-肺表面活性物质

肺表面活性物质指由肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌的一种复杂的脂蛋白，其主要成分为二棕榈酰卵磷脂（DPPC）和表面活性物质结合蛋白（SP）,前者约占60%以上，后者约占10%。分布于肺泡液体分子层表面，具有降低肺泡表面张力的作用，能维持大小肺泡容量的相对稳定，阻止肺泡毛细血管中液体向肺泡内滤出。

概述肺表面活性物质（pulmonary surfactant，PS）是由II型肺泡上皮细泡合成和分泌的一种磷脂蛋白混合物，主要由70%～80%的磷脂、10%的蛋白质和10%的中性磷脂组成。肺泡表面活性物质是对新生儿正常肺功能的维护起着重要的作用，其主要作用是降低肺泡液气平面的张力、防止呼气末肺塌陷，四种表面活性物质蛋白（pulmonary surfactantprotein，SP）在肺表面活性物质功能和代谢上起着重要的作用。1

肺表面活性物质的成分及其生物学特性PS是一种由90%脂类和10%蛋白类组成的复杂混合物，分布于肺泡表面，具有降低气液界面表面张力特性，预防呼气末肺泡塌陷，同时具有先天性免疫功能，有助于控制炎症和预防肺部感染。脂类包括80%～85%磷脂和8%～10%胆固醇，而75%磷脂为磷脂酰胆碱。PS磷脂包括饱和二棕榈酰磷脂酰胆碱（dipalmitoyl phosphatidylcholine，DPPC）、磷脂酰乙醇胺（5%）、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、鞘磷脂及溶血磷脂质，其中饱和二棕榈酰磷脂酰胆碱为最重要的PS磷脂。表面活性物质蛋白包括表面活性蛋白A（surfactant protein A，SP－A）、B（surfac－tant protein B，SP－B）、C（surfactant protein C，SP－C）和D（surfactant protein D，SP－D），在PS其中，SP－A含量最多，占50%～70%，SP－B最关键，占10%。SP－B和SP－C为小分子疏水性表面活性蛋白，主要参与表面张力的调节，SP－A和SP－D为大分子亲水性表面活性蛋白，主要参与肺宿主防御功能。2

SP－A和SP－D均为亲水性SP蛋白。SP－A是一种分子量为26～35kD多聚体胶原糖蛋白，属于C型凝集素家族成员，以钙离子依赖性方式结合多种微生物表面上的糖配体。SP－A基因（SFTPA）位于染色体10q22－q23，包括两个功能基因SP－A1、SP－A2及一个伪基因，SP－A1和SP－A2基因含有4个外显子（exon），长约4．6kb，甲状腺转录因子－1调节SP－A转录。SP－A具有与SP－B一起促进管髓体的形成、提高PS对气液界面吸附速率、防止PS被血浆蛋白渗出液灭活、参与肺泡先天免疫防御、直接杀灭微生物和提高吞噬细胞摄取病原体的能力等功能。SP－A基因敲除小鼠对细菌和病毒感染的易感性增加，虽然缺乏管髓体，但几乎不影响PS功能和稳态。SP－D是一种43kD亲水性表面活性蛋白，也属于C型凝集素家族成员。成熟SP－D由12个单体构成。SP－D基因（SFTPD）位于染色体10q22．2－23．1，含有8个exon，长度>11kb。SP－D直接调节巨噬细胞和树突细胞的功能以及T淋巴细胞依赖性炎症；反复支气管肺部感染患儿的支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage，BAL）缺乏SP－D，因此SP－D不仅被视为肺先天防御系统的主要分子和肺部抵御感染的第一道防线，还有利于控制肺部炎症。SP－D缺陷小鼠显示Ⅱ型肺泡上皮细胞摄取和再循环利用磷脂的功能缺陷，造成磷脂池容量增大，富含磷脂的大型泡沫状巨噬细胞增多，以及进展性肺气肿，也对病毒和细菌的易感性增加。

SP－B和SP－C都为疏水性SP蛋白。SP－B是一种分子量为18kD的二聚体蛋白，是PS最关键的蛋白组分。SP－B基因（SFTPB）位于染色体2p12－p11．2，长约10kb，包含10个内含子（intron）和11个exon。exon 6和7编码成熟SP－B，在内质网翻译成381个氨基酸残基前体蛋白，经切除信号肽和糖基化后生成42kd SP－B前体蛋白（precursor protein，proSP－B），被蛋白水解去N端和C端，最后生成8kd 79个氨基酸残基的成熟SP－B，在板层小体（lamellarbody，LB）形成18kd同源二聚体。SP－B具有促进表面活性磷脂在气液界面吸附、扩展并与磷脂首基交联、增加磷脂单分子层的横向稳定性以及是参与LB形成等功能，还与SP－A、磷脂和钙离子形成TM、促进Ⅱ型肺泡上皮细胞摄取磷脂小囊泡、结合磷脂双分子层、具有溶膜和成融性质，促成表面活性磷脂膜在LB组织和包装；也参与免疫调节、对气道宿主防御和稳定起重要作用。SP－B缺陷者板层小体形成异常，从而导致SP－C加工异常。SP－B基因敲除小鼠和SP－B基因突变新生儿生后死于呼吸窘迫，SP－B缺陷患儿的常规疗法无效，需要肺移植。SP－C是一种分子量为4kD小嵌膜蛋白质，能跨越磷脂双分子层。SP－C基因（SFTPC）位于染色体8p21，含有6个exon，exon 2编码成熟SP－C肽，翻译终止密码子TAG位于exon 5，exon 6不被翻译。21kd SP－C前体蛋白（precursor protein，proSP－C）经蛋白水解、最后在LB加工成35个氨基酸残基的成熟SP－C肽。SP－C被嵌入磷脂双分子层、对气液界面PS单分子层的形成和维护起着重要作用；也促进Ⅱ型肺泡上皮细胞摄取磷脂和分解代谢和参与激活肺泡巨噬细胞对感染的免疫应答。SP－C缺陷小鼠容易遭受细菌和病毒感染以及炎症反应。2

肺表面活性物质的代谢Ⅱ型肺泡上皮细胞是合成PS的主要场所。PS在内质网合成，经高尔基体和多泡体转运至LB，在LB界膜与细胞质膜融合后，经过胞吐方式分泌至肺泡腔。LB由多层紧密包裹的同心排列的磷脂膜构成，一旦分泌，就展开形成晶格状结构的管髓体，再转变成磷脂膜沿肺泡表面铺展于气液界面，从而形成具有降低表面张力活性的磷脂单分子层，继之膜纯化、崩溃为囊泡样结构，最后，以胞吞方式被Ⅱ型肺泡上皮细胞摄取再循环利用，或被肺泡巨噬细胞摄取完成分解代谢。由此可见，肺泡腔PS主要有LB、管髓体、单分子层及大小不等的单层或多层囊泡等四种结构形式，按密度梯度离心PS分为有表面活性的大聚集体（large aggregate，LA）和无表面活性的小聚集体（small aggregate，SA）。LA主要包括LB、TM和多层囊泡，可分馏出>95%的SP－A、SP－B和SP－C，而SP－D