Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren...
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Kujumdshiev
Klinikum
der Johann Wolfgang G
oethe-Universität F
rankfurt am M
ain
Zentrum
der Inneren Medizin / P
neumologie/A
llergologie
CF-Winterschool 201001.03.2010
Surfactant System:Biophysikalische und
immunmodulatorische Funktionen
S. Kujumdshiev, Pneumologie, Frankfurt
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Hintergrund
• Mensch atmet mehr als 10.000l/d• 300-500 Mio. Alveolen• Mit 120-140 m2
• Grenze nur 2 µm
Schutz vor Kollaps und PathogenenSurfactant System: biophysikalisch
immunmodulatorisch
1Ochs M. Cell Physiol Biochem 2010
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Surface active agent1
= oberflächenaktive Substanz
• 90 % Phospholipide• 10 % versch. Proteine1
• Moleküle aus verschie- denen Anteilen:
• Produktion durch Pneumozyten Typ II
Lipophile GruppeHydrophile Gruppe
Surfactant: Was ist das?
2Magoon, M. W., Biochim.Biophys.Acta 1983; Abbildung 1: Churg A.M. 1995 Abbildung 1
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Surfactant: Wo ?
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Atmungsorgane
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AtmungsorganeSurfactant bedeckt Alveolen
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Surfactant: Metabolismus
Transkription, Translation rER
Prozessierung
Prozessierung
B und C direkt
Aufbewahrung
Exozytose
A und D direkte Exozytose
1Ochs M. Cell Physiol Biochem 2010
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• Biophysikalisch:– Oberflächenspannung
reduziert/stabilisiert– Alveolenkollaps verhindert
• Immunmodulatorisch:– Schutz der Lunge vor Infektionen
Surfactant: Was macht es?
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Surfactant-Proteine (SP)-A, D
3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008
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SP-A: Eigenschaften• Hydrophil• kollagenähnliches Glykoprotein• C-Typ-Lektine zugeordnet• membranassoziiert3
• Hexamer von Trimeren4
• sehr Bindungsfreudig• sezerniert: Alveolen, untere Atemwege• Oft reduziert bei CF16, 17
3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008; 4Head, J.F. et al. J Biol Chem 2003; 16Postle A.D. et al. Am. J. Respir. Cell. Mol.Biol.1999; 17Griese M et al. Eur Respir J. 1997.
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SP-A: Funktionen• Immunmodulation5, 6
• Interaktion mit Mikroorganismen und pulmonalen Entzündungszellen
• abhängig von spezifischen, membranständigen Rezeptoren auf Alveolarmakrophagen7, 8
• Bindung an Alveolarmakrophagen und periphere Leukozyten im Blut Phagozytose und Elimination von Pathogenen
5Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest. 1994.; 6Crouch, E. C. et al. Annu.Rev.Physiol. 2001.; 7Tenner, A. J. et al. J.Biol.Chem. 1989.; 8Crouch, E. C. Am.J.Respir.Cell Mol.Biol. 1998.
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SP-A: Funktionen
• Bindung an Bakterien, Viren, Pilze Krankheitserreger effektiver den
Effektor-Immunzellen präsentiert7, 8, 9
• Reduktion Bakterienreproduktion• Beschädigung Bakterienmembran
7Tenner, A. J. et al. J.Biol.Chem. 1989.; 8Crouch, E. C. Am.J.Respir.Cell Mol.Biol. 1998.; 9Wright, J. R. Physiol Rev. 1997.
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SP-D
10Griese M. Eur Respir J 1999.
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SP-D: Eigenschaften
• Hydrophil• kollagenähnliches Glykoprotein• C-Typ-Lektine zugeordnet• Nicht membranassoziiert3
• in Alveolen und untere Atemwege sezerniert
• Oft reduziert bei CF
3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008
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SP-D: Funktionen
• Immunmodulation• Zusätzlich:• agglutiniert P. aeruginosa18
• Wachstumshemmung P. aeruginosa18
18Schmidt B. 2004
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SP-B, C
3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008
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SP-B: Eigenschaften
• Hydrophob• Biophysikalisch wirksam5, 11
• Membranassoziiert3
• liegt parallel zur Lipidmembran
5Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996; 3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta 2008
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SP-B: Funktionen
• Verteilung der Oberflächenlipide erleichtert
Lipidfilmformation während der Atemdynamik beeinflussen5, 11
• Biogenese von Surfactant12, 13
• Einlagerung des S. in Lamellarkörperchen12, 13
• Interagiert mit Phospholipiden5Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996. 12Foster C:D. et al. Am. J. respir. Cell. Mol. Biol. 2003; 13Stahlman M.T. et al. Lab. Invets. 2000.
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SP-C
3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008
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SP-C: Eigenschaften
• Hydrophob• Biophysikalisch wirksam5, 11
• Membranassoziiert3
• Kleinstes SP• Lipopeptid aus 35 Aminosäuren14
5Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996; 3Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008; 14Johansson J. Biochemistry 1994.
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SP-C: Funktionen
• Verteilung der Oberflächenlipide erleichtert
die Lipidfilmformation während der Atemdynamik beeinflussen5, 11
• Fördert Phospholipidaustausch zwischen Membranen15
• Reduktion Inflammation
5Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996.; 15Creuwels L.A. J. Biol. Chem. 1995
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