1.5.1.1. Sự tổng hợp surfactant tự nhiên ở phổi
Surfactant là sản phẩm của tế bào biểu mô phế nang type II. Nó được tổng hợp từ tuần thứ 16 của thời kỳ bào thai theo cách myelin hoá, nên rất yếu và dễ bị phân huỷ bởi các tác nhân như tình trạng thiếu oxy, nhiễm toan, hạ huyết áp, hạ thân nhiệt. Nhưng từ tuần thứ 28 nó mới xuất hiện trong dịch ối và từ tuần 35 trở đi, surfactant được tổng hợp bằng cách đông đặc nên có tính bền vững hơn. Do đó trẻ có tuổi thai càng nhỏ thì càng có nguy cơ giảm lượng surfactant [3], [6], [23], [39], [54].
Hình 1. 5. Quá trình tổng hợp và và bài tiết surfactant ở phế nang
Quá trình tổng hợp này diễn ra ở lưới nội bào tương rồi chuyển qua phức hợp Golgi, cuối cùng được tích trữ trong các thể hình lá mỏng và được bài xuất vào lòng phế nang. Nó tạo ra một lớp mỏng tráng trong lòng phế nang. Nó sẽ trải ra và thu lại trong mỗi một chu kỳ thở. Ở chu kỳ thở vào surfactant từ dạng cấu tạo nhiều lớp chuyển sang dạng cấu tạo một lớp. Lớp này là một màng sống luôn được thay đổi, cuối cùng sẽ bị đại thực bào phế nang tiêu huỷ.
Toàn bộ quá trình sinh tổng hợp và bài xuất diễn ra không quá 2 giờ. Thời gian bán huỷ thành phần phospholipid của surfactant là 14 giờ cũng của
các protein là khoảng 12 giờ. Thời gian cần thiết để cho chất surfactant được đổi mới là 18 giờ.
Sự bài tiết surfactant bắt đầu cùng lúc với sự phát triển của phế nang, nhưng sự xuất hiện của nó thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào từng cá thể. Điều này giải thích tại sao một số trẻ có tuổi thai < 30 tuần không mắc suy hô hấp ngay sau sinh trong khi đó những trẻ có tuổi thai lớn hơn lại có thể mắc [23], [39], [54].
Sự tổng hợp được điều hoà theo cơ chế feedback thông qua receptor ở màng tế bào với SP-A (một loại protein trong thành phần của surfactant). Sự tổng hợp surfactant ở phổi cũng được điều hoà bởi một số hormon và yếu tố tăng trưởng bao gồm: Cortisol, insulin, prolactin, thyroxine. Corticosteroid làm tăng sự tổng hợp cả lipid và apoprotein có trong thành phần của surfactant chính vì vậy người ta dùng corticoid để dự phòng bệnh màng trong ở những trường hợp dọa đẻ non. Adrenergic kích thích sự bài tiết surfactant. Insulin ức chế sự tổng hợp Surfactant, điều này giải thích tại sao con của bà mẹ bị đái tháo đường có nguy cơ bị bệnh màng trong cao hơn.
1.5.1.2. Cấu trúc của surfactant
Surfactant là một hỗn hợp được tạo bởi nhiều thành phần trong đó chủ yếu là Phospholipid chiếm 80 - 85%, Neutral lipid chiếm 5 - 10% và Protein chiếm 10%.
Trong thành phần Phospholipid thì Dipalmytoyl phosphatidylcholine (DPPC) và phosphatidylglycerol (PG) đóng vai trò quan trọng vì nó có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt. Cấu trúc của phân tử DPPC phù hợp với dạng một lớp ổn định giúp cho việc thực hiện chức năng làm giảm sức căng bề mặt để tránh gây ra xẹp phổi vào cuối thì thở ra. Phân tử PG cũng tham gia vào cấu trúc một lớp. Phân tử này được tổng hợp hạn chế bởi các phế bào type II và
việc phát hiện nó trong dịch ối giúp cho việc đánh giá sự trưởng thành của phổi[23], [54].
Hình 1. 6. Thành phần của surfactant ở phổi
Thành phần protein trong surfactant có 4 loại và được chia thành 2 nhóm: - Nhóm ưa nước bao gồm:
+ Surfactant protein - A (SP - A) có trọng lượng phân tử 28000 kD, gồm 18 chuỗi polypeptid. Nó có vai trò quan trọng trong việc điều hoà chuyển hoá surfactant và phối hợp với phospholipid để tạo dạng ống myelin.
+ Surfactant protein – D (SP - D) là một glycoprotein cú chứa collagen giống như SP-A. Nó có vai trò ổn định phospholipid.
Hai thành phần SP - A và SP – D hiệp đồng với các protein và lipid diện hoạt khác tham gia kiểm soát sự bài tiết và tái hấp thu surfactant. Nó cũng có tác dụng bảo vệ phổi và duy trì cấu trúc dạng một lớp của phospholipid.
- Nhóm kị nước bao gồm:
+ Surfactant protein – B (SP-B) là protein có cấu trúc bậc 4 với trọng lượng phân tử 18000 kD. Nó được cấu tạo bởi 2 chuỗi polypeptid liên kết với
nhau bằng cầu nối disulphite. Mỗi chuỗi được tạo bởi các vòng xoắn ốc có đầu kị nước và ưa nước nằm đối diện nhau.
+ Surfactant protein – C (SP - C) có trọng lượng phân tử 5000 kD. Nó có tác dụng ổn định phospholipid và cũng tham gia vào cơ chế bảo vệ phổi.
Hai thành phần SP - B và SP - C giúp cho sự hấp phụ và lan rộng của các phân tử phospholipids để tạo nên sức căng bề mặt.
1.5.1.3. Chức năng của surfactant
- Tạo nên sức căng bề mặt
Thành phần chủ yếu thực hiện nhiệm vụ này là DPPC, SP - B và SP -C, chúng hình thành một lớp ở bề mặt khí dịch. SP - B và SP - C giữ vai trò thiết yếu trong việc dàn trải đồng nhất surfactant. Ngoài ra các thành phần khác cũng tham gia vào nhiệm vụ này như SP - A phối hợp với SP - B, SP - C để làm tăng thêm tác dụng của 2 protein đó.
Surfactant tránh gây xẹp phế nang ở cuối thì thở ra dựa theo lý thuyết của định luật Laplace: áp suất bên trong phế nang cũng như các vật rỗng chung được tính theo công thức: P = 2T/r
Trong đó: T: sức căng mặt ngoài, cũng r: là bán kính phế nang.
Theo công thức này, phế nang càng nhỏ thì áp suất P càng lớn và ngược lại. Theo Nguyên lý cân bằng, không khí sẽ di chuyển từ nơi có áp lực cao sang nơi có áp lực thấp tức là từ các phế nang nhỏ sang các phế nang lớn do đó các phế nang nhỏ càng bị xẹp còn các phế nang lớn càng nở ra.
Vai trò của surfactant ở đây chính là tạo nên sức căng T. Trong các phế nang lớn, các phân tử surfactant bị trải mỏng ra, nằm xa nhau do dó làm giảm sức căng T, các phế nang không phình ra thêm. Trái lại trong các phế nang nhỏ, các phân tử surfactant nằm gần nhau nên lực hút nhau rất yếu giúp cho phế nang không bị giảm bán kính thêm nữa[23].
Surfactant có tác dụng nhanh chóng hấp phụ dịch trong phế nang ra tổ chức kẽ để khí dễ dàng vào phổi và có tác dụng như một hàng rào chắn ngăn không cho sự bài tiết protein vào trong lòng phế nang.
Nhờ thành phần SP - A, SP - D thông qua ống myelin và hiện tượng opsonin hoá vi khuẩn tạo điều kiện cho thực bào phế nang hoạt động.
Surfactant cũng có hoạt tính chống oxy hoá cao.
Ức chế hệ thống cytokine, giảm tổn thương biểu mô và giảm hoá ứng động bạch cầu nên nó tham gia vào cơ chế chống viêm của phổi.