Сурфактант. Поверхневий натяг і спадання альвеол

Молекули води на поверхні водного середовища, межує з повітрям, мають між собою особливо міцну зв`язок. В результаті така поверхня води завжди прагне до скорочення. Саме це явище формує дощові краплі: в них утворюється щільна стягуюча мембрана з молекул води по всій поверхні дощової краплі. Подивимося на цю закономірність із зворотного боку і постараємося зрозуміти, що відбувається на внутрішніх поверхнях альвеол. Тут поверхню рідини також прагне до скорочення.

з`являється прагнення до витискання повітря з альвеол до бронхів, в результаті альвеоли починають спадати, і в легенях утворюється еластична сила скорочення, яку називають еластичної силою поверхневого натягу.

сурфактант - Це поверхнево активна речовина, яка значно зменшує поверхневий натяг води. Воно секретується спеціальними сурфактант-секретирующими епітеліальними клітинами, які складають близько 10% площі поверхні альвеол. Ці клітини називають альвеолярними епітеліальними клітинами другого типу. Вони є гранулярними, тому що містять ліпідні включення, які в складі сурфактанту секретуються в альвеоли.

сурфактант являє собою складну суміш з декількох фосфоліпідів, білків та іонів. Найбільш важливими його складовими є фосфолипид діпальмітоілфосфатіділхолін, апопротеїни сурфактанта і іони кальцію. Саме діпальмітоілфосфатіділхолін поряд з деякими менш важливими фосфоліпідами викликає зниження поверхневого натягу. При цьому в рідинної мембрані на поверхні альвеол розчиняється тільки частина його молекули, а інша частина розпливається на поверхні рідинного шару в альвеоли.
Поверхневий натяг такій поверхні становить лише від 1/12 до 1/2 в порівнянні з таким чистої води.

кількісні співвідношення поверхневого натягу для різних рідин виглядають приблизно так: чиста вода - 72 дин / см, нормальна альвеолярна рідина без сурфактанту - 50 дин / см, нормальна альвеолярна рідина, що містить нормальну кількість сурфактанту, - від 5 до 30 дин / см.

Тиск в закритих альвеолах, викликане поверхневий натяг. Коли повітроносні шляхи, що ведуть від легеневих альвеол, закриті, поверхневий натяг в альвеолах обумовлює спадання альвеол. Внаслідок цього в альвеолах розвивається позитивний тиск, дія якого спрямована на виштовхування повітря. Величину розвивається таким шляхом тиску в альвеолі можна обчислити за формулою: Тиск = 2 х Поверхневий натяг / Радіус альвеоли.

для альвеоли середнього розміру, що має радіус близько 100 мкм і покритою нормальним сурфактантом, тиск дорівнює близько 4 см вод. ст. Якщо альвеола була б вистелена шаром чистої води без сурфактанту, розрахунковий тиск становило б близько 18 см вод. ст., тобто в 4,5 разів більше. Звідси видно, наскільки важливим є сурфактант для зниження поверхневого натягу в альвеолах і, отже, для зниження зусилля, яке потрібно від дихальних м`язів для розтягування легенів.

вплив радіусу альвеоли на викликане поверхневий натяг тиск. З наведеної формули випливає, що тиск, що виникає в альвеоли внаслідок поверхневого натягу, обернено пропорційно величині радіуса альвеоли, тобто чим менше альвеола, тим більше викликане поверхневий натяг тиск. Таким чином, якщо радіус альвеоли виявиться в 2 рази менше нормального (50 мкм замість 100), тиск збільшується в 2 рази.

Особливе значення це має для недоношених новонароджених, у багатьох з яких розміри радіуса альвеол становлять менш 1/4 таких у дорослих. Зазвичай секреція сурфактанту в альвеолах починається на 6-7 міс внутрішньоутробного розвитку, в деяких випадках навіть пізніше цього терміну, тому у багатьох недоношених дітей в момент народження в альвеолах ще немає сурфактанту або його дуже мало, в результаті їхні легені мають високу тенденцію до спадання ( іноді в 6-8 разів більше, ніж у нормального дорослого). Такий стан називають синдромом респіраторного дистресу новонароджених. Без застосування інтенсивної терапії (тривалого штучного дихання під позитивним тиском) такий стан призводить до смерті.