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Proteína surfactante B

La proteína surfactante B es una proteína esencial asociada a lípidos que se encuentra en el surfactante pulmonar . Sin ella, el pulmón no podría inflarse después de una espirac...

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La proteína surfactante B es una proteína esencial asociada a lípidos que se encuentra en el surfactante pulmonar . Sin ella, el pulmón no podría inflarse después de una espiración 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 ]

Gene

SP-B está codificada 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 afecciones pulmonares mencionadas anteriormente. Se han encontrado mutaciones con cambio de marco de lectura y varios polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) correlacionados con diversas afecciones pulmonares. Kattan et al. identificaron una mutación con cambio de marco de lectura responsable de la proteinosis alveolar congénita (CAP). [ 8 ] Se han identificado muchos SNP en relación con afecciones pulmonares. Se han correlacionado con influenza grave, síndrome de dificultad respiratoria neonatal, necesidad de ventilación mecánica y más. [ 9 ]

Proteína

La proteína surfactante B (SP-B) es una proteína pequeña, que pesa alrededor de 8 kDa . [ 10 ] Las proteínas están compuestas de unidades básicas llamadas aminoácidos , y la SP-B está compuesta por 79 de ellos ( valina , alanina , fenilalanina , leucina , isoleucina y triptófano se encuentran en niveles más altos). Nueve de estos tienen una carga positiva y dos tienen una carga negativa, lo que da como resultado 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 hidrofóbica , evitando el contacto con el agua.

SP-B es la forma madura de una proteína precursora grande llamada proSP-B. Sintetizada en el retículo endoplasmático de los neumocitos tipo II , proSP-B pesa aproximadamente 40 kDa y se reduce al tamaño de SP-B madura en el aparato de Golgi mediante un proceso llamado modificación postraduccional . [ 5 ] ProSP-B también se crea en otro tipo de célula pulmonar llamada célula de Clara, pero estas células no pueden editar proSP-B para convertirla en SP-B. [ 11 ]

SP-B es una proteína similar a la saposina , un grupo de proteínas relacionadas conocidas particularmente por unirse a membranas con cargas negativas y facilitar la fusión o la lisis (ruptura) de la membrana. Entre las proteínas más conocidas de esta familia se encuentran la saposina-C, la NK-lisina y el ameboporo. [ 6 ]

Función

La SP-B desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los pulmones sanos, y su ausencia inevitablemente conduce a afecciones 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 consta de tres partes. Además de estas tres funciones, cabe destacar que también se cree que la SP-B tiene cierta función antiinflamatoria, aunque no está bien definida. [ 12 ]

Reducción indirecta de la tensión superficial

La tensión superficial en el límite entre el revestimiento 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 líquido de los alvéolos es el factor determinante principal de esta tensión superficial, ya que los lípidos forman una película delgada ( monocapa ) en la superficie del revestimiento líquido en la interfase gas/líquido. Los diferentes lípidos permiten diferentes rangos de movimiento y pueden compactarse de manera diferente.

La SP-B interviene 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 desplaza fácilmente a 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 ] En efecto, la SP-B corta y pega fragmentos de las bicapas lipídicas para formar la estructura tridimensional de la mielina tubular. Esta estructura sirve de soporte y fuente de lípidos para la interfaz gas/líquido, donde la tensión superficial es un factor crítico en la función pulmonar.

Reducción directa de la tensión superficial

Además de organizar los lípidos de manera que se reduzca la tensión superficial, el SP-B 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.

Formación de cuerpos lamelares

Los cuerpos lamelares son grupos de lípidos y proteínas estructuralmente similares a la mielina tubular, pero se encuentran dentro de los neumocitos tipo II en lugar de fuera de ellos . De forma similar a su función en la organización de la mielina tubular, la SP-B organiza los lípidos en la estructura de los cuerpos lamelares. [ 6 ] Básicamente, la SP-B participa en la organogénesis (formación de la estructura) de los cuerpos lamelares. Estos se secretan al líquido que recubre el interior de los alvéolos y se convierten en mielina tubular. Esta función es fundamental para la producción de surfactante pulmonar (véase más adelante).

Deficiencias y problemas del SP-B

El síndrome de dificultad respiratoria aguda , la infección por el virus sincitial respiratorio, la enfermedad pulmonar familiar y la infección por Pneumocystis son ejemplos de deficiencias y problemas con la SP-B que se correlacionan con problemas pulmonares. [ 15 ]

Debido a que muchas afecciones pulmonares están asociadas con problemas relacionados con la SP-B, se han investigado, creado y fabricado sustitutos sintéticos. Se ha demostrado que los péptidos de 21 aminoácidos con carga positiva y regiones hidrofóbicas intermitentes que imitan a la SP-B pueden minimizar la tensión superficial en la interfaz gas/líquido, y los sustitutos del surfactante para pacientes con deficiencia de surfactante se han utilizado para salvar vidas. [ 16 ] [ 17 ]

Una vez que se ha producido la dificultad pulmonar, se ha demostrado que la SP-B es un biomarcador eficaz en el torrente sanguíneo. [ 10 ] Niveles elevados de SP-B indican algún tipo de dificultad pulmonar e incluso pueden indicar si el paciente es fumador. [ 18 ] Esto podría ser útil en el futuro para predecir la aterosclerosis , un endurecimiento del tejido vascular que tiene efectos negativos sobre el corazón.

Contexto en surfactantes

SP-B es una proteína crítica para la función pulmonar y se encuentra en el contexto del surfactante pulmonar . Entender el surfactante es importante para comprender completamente 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 bajos volúmenes pulmonares. [ 19 ] [ 7 ] En ausencia de surfactante, la tensión superficial en la interfaz gas/líquido impide la inhalación a presión estándar , pero el surfactante minimiza la tensión superficial a valores cercanos a cero y permite la respiración normal. [ 20 ] También se sabe que tiene un papel tanto en la respuesta inmune 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 ejemplo particularmente conocido de deficiencia de surfactante debido a su alta tasa de mortalidad entre los bebés prematuros ; además, diversas afecciones están relacionadas con los niveles y la composición del surfactante. [ 21 ]

El surfactante se compone principalmente de lípidos (90% en peso), y las proteínas constituyen solo el 10% restante. Las siguientes dos secciones abordarán los componentes lipídicos y proteicos, respectivamente.

Lípidos tensioactivos

Los lípidos son una amplia categoría de moléculas de tamaño mediano, hidrofóbicas o anfipáticas . En los surfactantes, dos subcategorías de lípidos son relevantes: los fosfolípidos y los esteroles. Los esteroles están representados por el colesterol, que desempeña un papel importante en la estructura y el movimiento general de los lípidos en su conjunto, pero que es superado en número por los fosfolípidos en los surfactantes.

Como se mencionó anteriormente, la DPPC ( dipalmitoilfosfatidilcolina ) es un lípido con propiedades estabilizadoras y compactadoras muy útiles. La SP-B actúa principalmente con este lípido y lo traslada a la interfaz gas/líquido, donde minimiza la tensión superficial. [ 6 ] En esencia, la DPPC es fundamental para la función pulmonar porque puede contraerse o expandirse para adaptarse al espacio necesario, y un pulmón que se contrae y expande continuamente requiere componentes como este.

Otros lípidos que se encuentran comúnmente en los surfactantes incluyen fosfatidilglicerol (PG), fosfatidilinositol (PI), fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS).

Proteínas surfactantes

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 proteínas están altamente interconectadas en sus funciones dentro del surfactante. Por ejemplo, aunque el mecanismo aún no se comprende, la SP-B interviene en la modificación postraduccional de la SP-C, y la SP-C madura no se forma sin la SP-B. [ 5 ]

La SP-C participa en las funciones de la SP-B y es la más similar a esta de las otras tres proteínas surfactantes. Es más pequeña, con tan solo 35 aminoácidos de longitud, y se encuentra integrada en estructuras lipídicas, al igual que la SP-B. [ 5 ]

SP-A y SP-D, conocidas en conjunto como colectinas , se distinguen más de SP-B que de SP-C. Son hidrofílicas, por lo que se encuentran en solución, y participan en la respuesta inmunitaria en lugar de la organización de lípidos y la reducción de la tensión superficial. [ 20 ] [ 19 ] SP-A es en realidad el nombre de dos proteínas muy similares, SP-A1 y SP-A2.

Además de las proteínas SP-A, B, C y D, las proteínas del plasma sanguíneo también se encuentran en cantidades muy pequeñas en el surfactante.

Referencias

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