Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010

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der Johann Wolfgang G

oethe-Universität F

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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 ?

Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.1

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Atmungsorgane

Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.9a

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Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.10c, d

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


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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


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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


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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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