La proteína surfactante B es una proteína asociada a lípidos esencial que se encuentra en el surfactante pulmonar . Sin ella, el pulmón no podría inflarse después de una exhalación profunda. [5] Reorganiza las moléculas de lípidos en el líquido que recubre el pulmón para que los pequeños sacos de aire en el pulmón, llamados alvéolos , puedan inflarse más fácilmente. [6]
El gen SP-B está codificado por SFTPB , un gen único de 11425 nucleótidos de longitud en el cromosoma 2. [7] Las mutaciones en este gen son la base de varias de las enfermedades pulmonares mencionadas anteriormente. Se ha descubierto que tanto las mutaciones por cambio de marco de lectura como varios polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) están correlacionados con una variedad de enfermedades pulmonares. Kattan et al. identificaron una mutación por cambio de marco de lectura responsable de la proteinosis alveolar congénita (CAP). [8] Se han identificado muchos SNP en relación con enfermedades pulmonares. Se han correlacionado con la gripe grave, el síndrome de dificultad respiratoria neonatal, la necesidad de ventilación mecánica y más. [9]
La proteína surfactante B (SP-B) es una proteína pequeña, que pesa alrededor de 8 kDa . [10] Las proteínas están compuestas de bloques de construcción llamados aminoácidos , y la SP-B está compuesta por 79 de ellos ( valina , alanina , fenilalanina , leucina , isoleucina y triptófano se encuentran en los niveles más altos). Nueve de estos llevan consigo una carga positiva y dos llevan una carga negativa, dejando una proteína con una carga neta (total) de +7. [5] En el cuerpo, dos moléculas de SP-B se unen y forman lo que se llama un homodímero . [11] Estos se encuentran incrustados en membranas y otras estructuras lipídicas, la SP-B es altamente hidrófoba , evitando el contacto con el agua.
La SP-B es la forma madura de una proteína precursora de gran tamaño llamada proSP-B. Sintetizada en el retículo endoplasmático de los neumocitos tipo II , la proSP-B pesa aproximadamente 40 kDa y se reduce al tamaño de la SP-B madura en el aparato de Golgi a través de un proceso llamado modificación postraduccional . [5] La proSP-B también se crea en otro tipo de célula pulmonar llamada célula Club, pero estas células no pueden editar la proSP-B para convertirla en SP-B. [11]
La SP-B es una proteína similar a la saposina , que pertenece a un grupo de proteínas relacionadas conocidas particularmente por unirse a membranas con cargas negativas y facilitar la fusión o lisis (ruptura) de la membrana. Otras proteínas conocidas de esta familia incluyen la saposina-C, la NK-lisina y la amoeboporo. [6]
La SP-B desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los pulmones sanos y su ausencia conduce inevitablemente a enfermedades pulmonares, la más común de las cuales es el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). Por ello, la función de la SP-B ha sido ampliamente investigada y se ha descubierto que existe en tres partes. Más allá de estas tres funciones, cabe señalar que también se cree que la SP-B tiene alguna función antiinflamatoria, aunque no está bien definida. [12]
La tensión superficial en la frontera entre el revestimiento de líquido y el gas inhalado (interfaz gas/líquido) en los alvéolos determina el movimiento de los alvéolos en su conjunto. Según la Ley de Lapace, una alta tensión superficial en la interfase gas/líquido de los alvéolos impide que estos se inflen, lo que provoca el colapso pulmonar. [13] La disposición de los lípidos en el revestimiento de líquido de los alvéolos es el principal factor determinante de esta tensión superficial, ya que los lípidos forman una película fina ( monocapa ) en la superficie del revestimiento de líquido en la interfase gas/líquido. Los diferentes lípidos permiten diferentes rangos de movimiento y pueden compactarse de forma diferente. [ cita requerida ]
La SP-B desempeña un papel en este proceso seleccionando ciertos lípidos e insertándolos en la interfaz gas/líquido. El lípido que se ha demostrado que es más necesario en esta superficie ( dipalmitoilfosfatidilcolina ) no se mueve fácilmente hacia la interfaz gas/líquido, pero la SP-B ayuda a facilitar y acelerar este proceso. [14]
La SP-B también reduce indirectamente la tensión superficial al organizar los lípidos debajo de la superficie de la interfaz gas/líquido en estructuras llamadas mielina tubular . [5] Efectivamente, la SP-B corta y pega trozos de las bicapas lipídicas para formar la estructura tridimensional de la mielina tubular. Esta estructura es el soporte y la fuente de lípidos para la interfaz gas/líquido, donde la tensión superficial es un factor crítico en la función pulmonar.
Además de organizar los lípidos de una manera que reduce la tensión superficial, la SP-B en realidad interfiere directamente con las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua. [12] Esta alteración en la cohesión del agua minimiza aún más la tensión superficial en la interfaz gas/fluido.
Los cuerpos lamelares son grupos de lípidos y proteínas que son estructuralmente similares a la mielina tubular, pero se encuentran dentro en lugar de fuera de los neumocitos tipo II . De manera similar a su función en la organización de la mielina tubular, la SP-B organiza los lípidos en la estructura del cuerpo lamelar. [6] Básicamente, la SP-B desempeña un papel en la organogénesis (formación de la estructura) de los cuerpos lamelares. Los cuerpos lamelares luego se secretan en el líquido que recubre el interior de los alvéolos y se convierten en mielina tubular. Esta función es fundamental para la producción de surfactante pulmonar (ver a continuación).
El síndrome de dificultad respiratoria aguda , la infección por el virus respiratorio sincitial, la enfermedad pulmonar familiar y la infección por Pneumocystis son ejemplos de deficiencias y problemas con SP-B que se correlacionan con problemas pulmonares. [15]
Debido a que muchas enfermedades pulmonares están asociadas con problemas relacionados con la SP-B, se han investigado, creado y fabricado reemplazos sintéticos. Se ha demostrado que los péptidos de 21 aminoácidos con carga positiva y regiones hidrofóbicas intermitentes que imitan la SP-B pueden minimizar la tensión superficial en la interfaz gas/líquido, y se han utilizado reemplazos de surfactantes para pacientes con deficiencia de surfactante para salvar vidas. [16] [17]
Una vez que se ha producido un trastorno pulmonar, se ha demostrado que la SP-B es eficaz como biomarcador en el torrente sanguíneo. [10] Los niveles más altos de SP-B indican algún tipo de trastorno pulmonar e incluso pueden indicar si el paciente es fumador en la actualidad. [18] Esto puede ser útil en el futuro para predecir la aterosclerosis , una solidificación del tejido vascular que tiene efectos negativos en el corazón.
La SP-B es una proteína fundamental para la función pulmonar y se encuentra en el contexto del surfactante pulmonar . Comprender el surfactante es importante para comprender completamente la SP-B. El surfactante es una mezcla de lípidos y proteínas que recubre el interior de los alvéolos y es esencial para la vida debido a su papel clave en la prevención del colapso alveolar a volúmenes pulmonares bajos. [19] [7] En ausencia de surfactante, la tensión superficial en la interfaz gas/fluido evita la inhalación a presión estándar , pero el surfactante minimiza la tensión superficial a valores cercanos a cero y permite una respiración normal. [20] También se sabe que tiene un papel tanto en la respuesta inmunitaria como en el control de la inflamación.
La deficiencia de surfactante es una causa común de enfermedad respiratoria. El síndrome de dificultad respiratoria (SDR) es un caso particularmente conocido de deficiencia de surfactante porque tiene una alta tasa de mortalidad entre los bebés prematuros . Una variedad de otras afecciones están relacionadas con los niveles y la composición del surfactante. [21]
El surfactante está compuesto principalmente de lípidos (90 % en peso) y las proteínas constituyen solo el 10 % restante. En las dos secciones siguientes se abordarán los componentes lipídicos y proteicos respectivamente.
Los lípidos son una amplia categoría de moléculas de tamaño mediano que son hidrófobas o anfipáticas . En el surfactante, dos subcategorías de lípidos son relevantes: fosfolípidos y esteroles. Los esteroles están representados por el colesterol, que tiene un papel importante en la estructura general y el movimiento de los lípidos en su conjunto, pero es ampliamente superado en número por los fosfolípidos en el surfactante.
Como se mencionó anteriormente, la DPPC ( dipalmitoilfosfatidilcolina ) es un lípido con propiedades estabilizadoras y compactadoras muy útiles. La SP-B trabaja principalmente con este lípido y lo mueve hacia la interfaz gas/líquido donde minimiza la tensión superficial. [6] Básicamente, la DPPC es tan importante para la función pulmonar porque puede contraerse o expandirse para adaptarse al espacio necesario, y un pulmón que se contrae y se expande continuamente requiere componentes como este.
Otros lípidos que se encuentran comúnmente en el surfactante incluyen fosfatidilglicerol (PG), fosfatidilinositol (PI), fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS).
La SP-B es una de las cuatro proteínas que se encuentran comúnmente en el surfactante; las otras tres son la proteína surfactante A (SP-A), la proteína surfactante C (SP-C) y la proteína surfactante D (SP-D). [7] Estas cuatro están altamente interconectadas en sus funciones en el surfactante. Por ejemplo, aunque todavía no se comprende el mecanismo, la SP-B funciona en la modificación postraduccional de la SP-C, y la SP-C madura no se forma sin la SP-B. [5]
La SP-C colabora en las funciones de la SP-B y es la más similar a la SP-B de las otras tres proteínas surfactantes. Es más pequeña, tiene solo 35 aminoácidos de longitud y se encuentra incrustada en estructuras lipídicas de forma muy similar a la SP-B. [5]
La SP-A y la SP-D, conocidas juntas como colectinas , son más distintas de la SP-B que de la SP-C. Son hidrófilas, por lo que se encuentran en la solución, y funcionan en la respuesta inmunitaria en lugar de en la disposición de lípidos y la reducción de la tensión superficial. [20] [19] La SP-A es en realidad un nombre para dos proteínas muy similares, SP-A1 y SP-A2.
Además de SP-A, B, C y D, las proteínas del plasma sanguíneo también se encuentran en cantidades muy pequeñas en el surfactante. [ cita requerida ]