Relaciones estructura-función en el surfactante pulmonarefecto de la temperatura y mecanismos de compensación fisiológica

Resumen

El surfactante pulmonar es una mezcla compleja de lípidos y proteínas que tiene como función primordial facilitar el intercambio gaseoso, reduciendo la tensión superficial en la interfase aire-líquido del alvéolo para evitar el colapso de las cavidades respiratorias durante la espiración. Tanto la composición como la estructura molecular de las películas de surfactante están optimizadas de forma tal que su función principal, de reducir la tensión superficial a valores cercanos a 0-2 mN/m durante la compresión, no se vea afectada por las exigentes condiciones respiratorias. Hemos visto que este sistema surfactante es capaz de mantener su funcionalidad frente a diversas necesidades fisiológicas como así también frente a ciertos condicionantes ambientales. Se han llevado a cabo numerosos estudios para tratar de descifrar las relaciones estructura-función de los diferentes componentes del surfactante pulmonar pero aún no se comprende cuál es el papel -específico- de cada uno de ellos. En este contexto, en esta Tesis se han estudiado las relaciones estructura-función del surfactante pulmonar prestando particular atención a los efectos que provocan los cambios de composición lipo-proteica y temperatura. La alteración de la composición lipídica y/o proteica óptima podría suponer una pérdida de flexibilidad que podría manifestarse particularmente en condiciones de estrés (hipertermia, alta demanda mecánica, inflamación y reducida distensibilidad pulmonar, etc), lo que contribuiría al agravamiento de la patología. La respuesta de los diferentes materiales estudiados a la hipertermia puede tener una particular relevancia.Cuando se forma la película tensioactiva a temperatura fisiológica y se evalúa la funcionalidad del surfactante pulmonar porcino cuando se alcanzan mayores temperaturas de subfase, se simula una situación análoga a lo que ocurre In Vivo en procesos de piresis. Es relevante el hecho de que este aumento de temperatura no interfiere en la capacidad del surfactante para mantener una baja tensión superficial. En el caso de los animales heterotermos, vemos que cuando el animal entra en letargo el surfactante sufre pequeñas pero rápidas modificaciones composicionales que le permiten mantener el surfactante en un estado funcional en un amplio rango de temperatura. Puede destacarse que en la mayor parte de los ejemplos estudiados, y aunque el surfactante puede mantener una aceptable capacidad tensioactiva a temperaturas por encima de las fisiológicas, aparece un umbral crítico en torno a los 41oC. Esta temperatura coincide con la temperatura a la que se produce el cambio de fase en la DPPC pura. Ello sugiere que la funcionalidad del surfactante podría estar estrechamente ligada a la existencia de estructuras organizadas prácticamente por DPPC que segregaría en una escala espacial que podría abarcar desde lo nano- a lo meso- o microscópico, posiblemente en función de composiciones fosfolipídicas específicas o estados ambientales variables. La desaparición de los núcleos de DPPC pura, por ejemplo a T - 41oC, estaría indefectiblemente ligada a la incapacidad de las películas de surfactante para producir tensiones superficiales suficientemente bajas.Queda por determinar cómo se integra en la complejidad tridimensional de estructuras en multicapas interconectadas probablemente por las proteínas, la existencia de dominios o clústeres de DPPC y cómo están éstos relacionados con el comportamiento del sistema en su conjunto cuando se somete a la exigente demanda de la mecánica respiratoria.