Роль сурфактанта в патогенезе бронхолегочной патологии

Легочный сурфактант является важной структурой легких, обеспечивающей основные жизненно важные функции: снижение альвеолярного поверхностного натяжения и облегчение дыхания, предотвращение спадения дыхательных путей и обеспечение их проходимости, защита от инфекций и патологических факторов окружающей среды. Хотя нарушения гомеостаза сурфактанта обычно рассматриваются в контексте респираторного дистресс-синдрома у недоношенных детей, установлено, что многие заболевания легких у взрослых сопровождаются значительными нарушениями гомеостаза сурфактанта. Тем не менее доклинические и клинические исследования бронхолегочной патологии слишком часто упускают из виду потенциальную роль изменений качественного или количественного состава легочного сурфактанта в патогенезе и развитии симптомов заболевания. При многих заболеваниях легких вопрос о том, являются ли эти нарушения гомеостаза причиной или следствием, остается предметом дискуссий. В этом обзоре будут рассмотрены современные данные о составе, основных функциях легочного сурфактанта и роли его дисфункции в патогенезе наиболее часто встречающихся в практике пульмонологов, терапевтов и специалистов по реабилитации бронхолегочных заболеваний, в частности, таких, как острый респираторный дистресс-синдром взрослых, в т. ч. связанный с новой коронавирусной инфекцией, пневмонии различной этиологии и их последствия, бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких. В обзоре представлен имеющийся в настоящий момент передовой опыт заместительной терапии препаратами экзогенного сурфактанта и перспективы фармакологической модуляции нарушений гомеостаза сурфактанта при вышеперечисленных нозологических формах.

1. Han S, Mallampalli RK. The Role of Surfactant in Lung Disease and Host Defense against Pulmonary Infections. Ann Am Thorac Soc. 2015;12(5):765–774. https://doi.org/10.1513/AnnalsATS.201411-507FR.

2. Herman L, De Smedt SC, Raemdonck K. Pulmonary surfactant as a versatile biomaterial to fight COVID-19. J Control Release. 2022;342:170–188. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.11.023.

3. Гасанов CШ, Мирзоева ИA, Алджанова СБ, Гасымова ЕА, Гулиева ГМ. Современные представления о функциях белков легочного сурфактанта. Медицинские новости. 2019;(2):44–46. Режим доступа: http://www.mednovosti.by/journal.aspx?article=8599.

4. Numata M, Kandasamy P, Voelker DR. The anti-inflammatory and antiviral properties of anionic pulmonary surfactant phospholipids. Immunol Rev. 2023;317(1):166–186. https://doi.org/10.1111/imr.13207.

5. Cañadas O, Olmeda B, Alonso A, Pérez-Gil J. Lipid-Protein and ProteinProtein Interactions in the Pulmonary Surfactant System and Their Role in Lung Homeostasis. Int J Mol Sci. 2020;21(10):3708. https://doi.org/10.3390/ijms21103708.

6. Long ME, Mallampalli RK, Horowitz JC. Pathogenesis of pneumonia and acute lung injury. Clin Sci (Lond). 2022;136(10):747–769. https://doi.org/10.1042/CS20210879.

7. Розенберг ОА. Препараты легочного сурфактанта и сурфактанттерапия ОРДС в условиях хирургической реанимации (обзор литературы). Креативная хирургия и онкология. 2019;9(1):50–65. https://doi.org/10.24060/2076-3093-2019-9-1-50-65.

8. Piva S, DiBlasi RM, Slee AE, Jobe AH, Roccaro AM, Filippini M et al. Surfactant therapy for COVID-19 related ARDS: a retrospective case-control pilot study. Respir Res. 2021;22(1):20. https://doi.org/10.1186/s12931-020-01603-w.

9. Meng SS, Chang W, Lu ZH, Xie JF, Qiu HB, Yang Y, Guo FM. Effect of surfactant administration on outcomes of adult patients in acute respiratory distress syndrome: a meta-analysis of randomized controlled trials. BMC Pulm Med. 2019;19(1):9. https://doi.org/10.1186/s12890-018-0761-y.

10. Milad N, Morissette MC. Revisiting the role of pulmonary surfactant in chronic inflammatory lung diseases and environmental exposure. Eur Respir Rev. 2021;30(162):210077. https://doi.org/10.1183/16000617.0077-2021.

11. Ghati A, Dam P, Tasdemir D, Kati A, Sellami H, Sezgin GC et al. Exogenous pulmonary surfactant: A review focused on adjunctive therapy for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 including SP-A and SP-D as added clinical marker. Curr Opin Colloid Interface Sci. 2021;51:101413. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2020.101413.

12. Rahaman S, Chowdhury B, Acharjee A, Singh B, Saha B. Surfactant-based therapy against COVID-19: A review. Tenside Surfactants Detergents. 2021;58(6):410–415. https://doi.org/10.1515/tsd-2021-2382.

13. Ишутина ОВ. Cурфактантная система лёгких. Обзорная статья. Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2021;20(4):7–17. https://doi.org/10.22263/2312-4156.2021.4.7.

14. Rizzo AN, Haeger SM, Oshima K, Yang Y, Wallbank AM, Jin Y et al. Alveolar epithelial glycocalyx degradation mediates surfactant dysfunction and contributes to acute respiratory distress syndrome. JCI Insight. 2022;7(2):e154573. https://doi.org/10.1172/jci.insight.154573.

15. Whitsett JA, Wert SE, Weaver TE. Diseases of pulmonary surfactant homeostasis. Annu Rev Pathol. 2015;10:371–393. https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-012513-104644.

16. Zhuo R, Rong P, Wang J, Parvin R, Deng Y. The Potential Role of Bioactive Plasmalogens in Lung Surfactant. Front Cell Dev Biol. 2021;9:618102. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.618102.

17. Schicht M, Rausch F, Finotto S, Mathews M, Mattil A, Schubert M et al. SFTA3, a novel protein of the lung: three-dimensional structure, characterisation and immune activation. Eur Respir J. 2014;44(2):447–456. https://doi.org/10.1183/09031936.00179813.

18. Wang S, Li Z, Wang X, Zhang S, Gao P, Shi Z. The Role of Pulmonary Surfactants in the Treatment of Acute Respiratory Distress Syndrome in COVID-19. Front Pharmacol. 2021;12:698905. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.698905.

19. Agudelo CW, Samaha G, Garcia-Arcos I. Alveolar lipids in pulmonary disease. A review. Lipids Health Dis. 2020;19(1):122. https://doi.org/10.1186/s12944-020-01278-8.

20. Battaglini D, Fazzini B, Silva PL, Cruz FF, Ball L, Robba C et al. Challenges in ARDS Definition, Management, and Identification of Effective Personalized Therapies. J Clin Med. 2023;12(4):1381. https://doi.org/10.3390/jcm12041381.

21. Lewis SR, Pritchard MW, Thomas CM, Smith AF. Pharmacological agents for adults with acute respiratory distress syndrome. Cochrane Database Syst Rev. 2019;7(7):CD004477. https://doi.org/10.1002/14651858.CD004477.pub3.

22. Willson DF, Truwit JD, Conaway MR, Traul CS, Egan EE. The Adult Calfactant in Acute Respiratory Distress Syndrome Trial. Chest. 2015;148(2):356–364. https://doi.org/10.1378/chest.14-1139

23. Avdeev SN. COVID-19: Opportunities to Improve Prognosis. Her Russ Acad Sci. 2022;92(4):404–411. https://doi.org/10.1134/S1019331622040025

24. Баутин АЕ, Осовских ВВ, Хубулава ГГ, Гранов ДА, Козлов ИА, Ерохин ВВ и др. Многоцентровые клинические испытания сурфактанта-BL для лечения респираторного дистресс-синдрома взрослых. Клинические исследования лекарственных средств в России. 2002;(2):18–23.

25. Meng H, Sun Y, Lu J, Fu S, Meng Z, Scott M, Li Q. Exogenous surfactant may improve oxygenation but not mortality in adult patients with acute lung injury/acute respiratory distress syndrome: a meta-analysis of 9 clinical trials. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2012;26(5):849–856. https://doi.org/10.1053/j.jvca.2011.11.006.

26. Rosas LE, Doolittle LM, Joseph LM, El-Musa H, Novotny MV, Hickman-Davis JM et al. Postexposure Liponucleotide Prophylaxis and Treatment Attenuates Acute Respiratory Distress Syndrome in Influenza-infected Mice. Am J Respir Cell Mol Biol. 2021;64(6):677–686. https://doi.org/10.1165/rcmb.2020-0465OC.

27. Ярошецкий АИ, Грицан АИ, Авдеев СН, Власенко АВ, Еременко АА, Заболотских ИБ и др. Диагностика и интенсивная терапия острого респираторного дистресс-синдрома (Клинические рекомендации Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов»). Анестезиология и реаниматология. 2020;(2):5–39. https://doi.org/10.17116/anaesthesiology20200215.

28. Delorey TM, Ziegler CGK, Heimberg G, Normand R, Yang Y, Segerstolpe Å et al. COVID-19 tissue atlases reveal SARS-CoV-2 pathology and cellular targets. Nature. 2021;595(7865):107–113. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03570-8.

29. Calkovska A, Kolomaznik M, Calkovsky V. Alveolar type II cells and pulmonary surfactant in COVID-19 era. Physiol Res. 2021;70(S2):S195–S208. https://doi.org/10.33549/physiolres.934763.

30. Sinnberg T, Lichtensteiger C, Ali OH, Pop OT, Jochum AK, Risch L et al. Pulmonary Surfactant Proteins Are Inhibited by Immunoglobulin A Autoantibodies in Severe COVID-19. Am J Respir Crit Care Med. 2023;207(1):38–49. https://doi.org/10.1164/rccm.202201-0011OC.

31. Madan T, Biswas B, Varghese PM, Subedi R, Pandit H, Idicula-Thomas S et al. A Recombinant Fragment of Human Surfactant Protein D Binds Spike Protein and Inhibits Infectivity and Replication of SARS-CoV-2 in Clinical Samples. Am J Respir Cell Mol Biol. 2021;65(1):41–53. https://doi.org/10.1165/rcmb.2021-0005OC.

32. Cattel F, Giordano S, Bertiond C, Lupia T, Corcione S, Scaldaferri M et al. Use of exogenous pulmonary surfactant in acute respiratory distress syndrome (ARDS): Role in SARS-CoV-2-related lung injury. Respir Physiol Neurobiol. 2021;288:103645. https://doi.org/10.1016/j.resp.2021.103645.

33. Волчкова ЕВ, Александрович ЮС, Титова ОН, Кузубова НА, Волчков ВА, Пискунов ДП и др. Использование ингаляционного сурфактанта в комплексном лечении тяжелой пневмонии, ассоциированной с COVID-19. Маркеры эффективности. РМЖ. Медицинское обозрение. 2022;6(7):352–359. https://doi.org/10.32364/2587-6821-2022-6-7-352-359.

34. Dushianthan A, Clark H, Madsen J, Mogg R, Matthews L, Berry L et al. Nebulised surfactant for the treatment of severe COVID-19 in adults (COV-Surf): A structured summary of a study protocol for a randomized controlled trial. Trials. 2020;21(1):1014. https://doi.org/10.1186/s13063-020-04944-5.

35. Galindo-Filho VC, Ramos ME, Rattes CS, Barbosa AK, Brandão DC, Brandão SC et al. Radioaerosol Pulmonary Deposition Using Mesh and Jet Nebulizers During Noninvasive Ventilation in Healthy Subjects. Respir Care. 2015;60(9):1238–1246. https://doi.org/10.4187/respcare.03667.

36. Аверьянов АВ, Клыпа ТВ, Балионис ОИ, Бычинин МВ, Черняк АВ, Троицкий АВ, Трифонова ЕВ. Ингаляционный сурфактант при высокопоточной кислородотерапии у больных COVID-19: результаты ретроспективного анализа. Медицинский совет. 2020;(17):75–80. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2020-17-75-80.

37. Avdeev SN, Trushenko NV, Chikina SY, Tsareva NA, Merzhoeva ZM, Yaroshetskiy AI et al. Beneficial effects of inhaled surfactant in patients with COVID-19-associated acute respiratory distress syndrome. Respir Med. 2021;185:106489. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2021.106489.

38. Khudadah K, Ramadan A, Othman A, Refaey N, Elrosasy A, Rezkallah A et al. Surfactant replacement therapy as promising treatment for COVID-19: an updated narrative review. Biosci Rep. 2023;43(8):BSR20230504. https://doi.org/10.1042/BSR20230504.

39. Авдеев СН, Адамян ЛВ, Алексеева ЕИ, Багненко СФ, Баранов АА, Баранова НН и др. Временные методические рекомендации по профилактике, диагностике и лечению новой коронавирусной инфекции COVID-19. Версия 13.1, 17.11.2021. Режим доступа: https://static0.minzdrav.gov.ru/system/attachments/attaches/000/058/392/original/%D0%92%D0%9C%D0%A0-13.1-from-17-11-2021.pdf.

40. Чугунов АА, Салухов ВВ, Данцева ОВ, Харитонов МА, Рудаков ЮВ, Болехан АВ, Аржавкина ЛГ. Некоторые аспекты применения глюкокортикоидных препаратов в комплексном лечении новой коронавирусной инфекции. Медицинский Альянс. 2021;9(1):43–51. https://doi.org/10.36422/23076348-2021-9-1-43-51.

41. Korkmaz FT, Traber KE. Innate immune responses in pneumonia. Pneumonia (Nathan). 2023;15(1):4. https://doi.org/10.1186/s41479-023-00106-8.

42. Madan T, Thielens NM. Editorial: Updates on the role of surfactant proteins A and D in innate immune responses. Front Immunol. 2022;13:1113210. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.1113210.

43. Labarrere CA, Kassab GS. Pattern Recognition Proteins: First Line of Defense Against Coronaviruses. Front Immunol. 2021;12:652252. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.652252.

44. Харламова ОС, Николаев КЮ, Рагино ЮИ. Роль белков сурфактанта SP-A и SP-D при вирусной инфекции, фокус на COVID-19. Бюллетень сибирской медицины. 2022;21(2):195–206. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2022-2-195-206.

45. Potashnikova DM, Tvorogova AV, Saidova AA, Sotnikova TN, Arifulin EA, Lipina TV et al. Lung lipid deposition in pneumonias of viral and non-viral aetiology. bioRxiv. 2023;2:2022.12.30.522299. https://doi.org/10.1101/2022.12.30.522299.

46. Zheng Y, Ning P, Luo Q, He Y, Yu X, Liu X et al. Inflammatory responses relate to distinct bronchoalveolar lavage lipidome in community-acquired pneumonia patients: a pilot study. Respir Res. 2019;20(1):82. https://doi.org/10.1186/s12931-019-1028-8.

47. Алексеев АМ, Шупинский ОВ, Храпов КН. Интенсивная терапия больных с тяжелым течением гриппа A (H1N1), осложненного пневмонией. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2009;6(6):35–39. Режим доступа: https://biosurf.ru/upload/iblock/4ce/4cea5aa8d32d3e2fa1ec58983d467eea.pdf?ysclid=ln39l4cvj2802038170.

48. Алексеев АМ, Яковлев АА, Швечкова МВ, Сейлиев АА, Волчков ВА, Розенберг ОА. Сурфактант-терапия пневмонии и ОРДС, ассоциированных с вирусом A/H1N1. Забайкальский медицинский журнал. 2011;(1):23–27. Режим доступа: https://biosurf.ru/upload/iblock/2dc/2dcd0e7ecb1b23fba665cff03461824a.pdf?ysclid=ln39pbb7sd175755962.

49. Баутин АЕ, Авдеев СН, Сейлиев АА, Швечкова МВ, Мержоева ЗМ, Трушенко НВ и др. Ингаляционная терапия сурфактантом в комплексном лечении тяжелой формы COVID-19-пневмонии. Туберкулез и болезни легких. 2020;98(9):6–12. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2020-98-9-6-12.

50. Чучалин АГ. Затяжная пневмония. Терапевтический архив. 2015;(3):4–9. https://doi.org/10.17116/terarkh20158734-9.

51. Великая ОВ, Проворотов ВМ, Мачикина ЕИ. Опыт применения сурфактанта при лечении пациентов с затяжной пневмонией. Туберкулез и болезни легких. 2006;(12):34–36. Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17300073.

52. Аверьянов АВ, Данилевская ОВ. Диффузные поражения лёгких после перенесённого COVID-19. Вестник Российской академии наук. 2022;92(7):671–677. Режим доступа: https://sciencejournals.ru/view-article/?j=vestnik&y=2022&v=92&n=7&a=Vestnik2207004Averyanov.

53. Рудаков ЮВ, Богомолов АБ, Салухов ВВ, Харитонов МA, Чугунов АА. Опыт применения системных глюкокортикоидов в период реконвалесценции пациентов после перенесенной новой коронавирусной инфекции средней степени тяжести. Медицинский совет. 2023;(4):70–76. https://doi.org/10.21518/ms2023-076.

54. Myall KJ, Mukherjee B, Castanheira AM, Lam JL, Benedetti G, Mak SM et al. Persistent Post-COVID-19 Interstitial Lung Disease. An Observational Study of Corticosteroid Treatment. Ann Am Thorac Soc. 2021;18(5):799–806. https://doi.org/10.1513/AnnalsATS.202008-1002OC.

55. Салухов ВВ, Крюков ЕВ, Чугунов АА, Харитонов МА, Рудаков ЮВ, Лахин РЕ и др. Роль и место глюкокортикостероидов в терапии пневмоний, вызванных COVID-19, без гипоксемии. Медицинский совет. 2021;(12):162–172. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2021-12-162-172.

56. Sibila O, Perea L, Albacar N, Moisés J, Cruz T, Mendoza N et al. Elevated plasma levels of epithelial and endothelial cell markers in COVID-19 survivors with reduced lung diffusing capacity six months after hospital discharge. Respir Res. 2022;23(1):37. https://doi.org/10.1186/s12931-022-01955-5

57. Шаповалов КГ, Лукьянов СА, Коннов ВА, Розенберг ОА. Экзогенный сурфактант в поздней респираторной фазе COVID-19. Туберкулез и болезни легких. 2021;99(5):7–13. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2021-99-5-7-13.

58. Воронкова ОО, Старжевская АА, Скачек ВГ, Рогова ЕФ, Абдуллаева ГБ, Буянова ОЕ. и др. Применение ингаляционной терапии таурактантом в подостром периоде COVID-19. Медицинский совет. 2023;(4):50–56. https://doi.org/10.21518/ms2023-084.

59. Calkovska A, Uhliarova B, Joskova M, Franova S, Kolomaznik M, Calkovsky V, Smolarova S. Pulmonary surfactant in the airway physiology: a direct relaxing effect on the smooth muscle. Respir Physiol Neurobiol. 2015;209:95–105. https://doi.org/10.1016/j.resp.2015.01.004.

60. Choi Y, Jang J, Park HS. Pulmonary Surfactants: a New Therapeutic Target in Asthma. Curr Allergy Asthma Rep. 2020;20(11):70. https://doi.org/10.1007/s11882-020-00968-8.

61. Murphy RC, Lai Y, Nolin JD, Aguillon Prada RA, Chakrabarti A, Novotny MV et al. Exercise-induced alterations in phospholipid hydrolysis, airway surfactant, and eicosanoids and their role in airway hyperresponsiveness in asthma. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2021;320(5):L705–L714. https://doi.org/10.1152/ajplung.00546.2020.

62. Kelly RS, Mendez KM, Huang M, Hobbs BD, Clish CB, Gerszten R et al. Metabo-Endotypes of Asthma Reveal Differences in Lung Function: Discovery and Validation in Two TOPMed Cohorts. Am J Respir Crit Care Med. 2022;205(3):288–299. https://doi.org/10.1164/rccm.202105-1268OC.

63. Su X, Ren Y, Li M, Zhao X, Kong L, Kang J. Association between lipid profile and the prevalence of asthma: a meta-analysis and systemic review. Curr Med Res Opin. 2018;34(3):423–433. https://doi.org/10.1080/03007995.2017.1384371.

64. Розенберг ОА, Ловачева ОВ, Шаповалов КГ, Акулова ЕА, Степанова ОВ, Сейлиев АА, Шульга АЭ. Сурфактант-терапия в комплексном лечении больных бронхиальной астмой. Влияние на клинические симптомы и показатели функции внешнего дыхания. Туберкулез и болезни легких. 2018;96(9):23–30. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2018-96-9-23-30.

65. Базарбанина ЕА, Степанова ОВ, Лукьянов СА, Шаповалов КГ, Розенберг ОА. Влияние сурфактант-терапии на содержание в крови сурфактант-ассоциированых белков, цитокинов и иммуноглобулинов у пациентов с гормонально-зависимой бронхиальной астмой. Забайкальский медицинский вестник. 2020;(1):1–6. https://doi.org/10.52485/19986173_2020_1_1.

66. Stepanova OV, Akulova EA, Kochneva AA, Seiliev AA, Shulga AEd, Lovacheva OV et al. Influence of Natural Lung Surfactant Inhalations on Clinical Symptoms and Pulmonary Function Parameters in Patients with Bronchial Asthma. Communication 1. Int J Biomed. 2016;6(4):255–258. https://doi.org/10.21103/Article6(4)_OA1.

67. Akulova EA, Stepanova OV, Seiliev AA, Shulga AEd, Lovacheva OV, Lukyanov SA et al. Influence of Natural Lung Surfactant Inhalations on Clinical Symptoms and Pulmonary Function Parameters in Patients with Bronchial Asthma. Communication 2. Int J Biomed. 2017;7(3):167–170. https://doi.org/10.21103/Article7(3)_OA1.

68. Obeidat M, Li X, Burgess S, Zhou G, Fishbane N, Hansel NN et al. Surfactant protein D is a causal risk factor for COPD: results of Mendelian randomisation. Eur Respir J. 2017;50(5):1700657. https://doi.org/10.1183/13993003.00657-2017.

69. Lv MY, Qiang LX, Wang BC, Zhang YP, Li ZH, Li XS et al. Complex Evaluation of Surfactant Protein A and D as Biomarkers for the Severity of COPD. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2022;17:1537–1552. https://doi.org/10.2147/COPD.S366988.

70. Günaydın FE, Günlüoğlu G, Kalkan N, Aktepe EN, Demirkol B, Altın S. The relationship between serum levels of surfactant protein D in COPD exacerbation severity and mortality. Turk J Med Sci. 2019;49(3):888–893. https://doi.org/10.3906/sag-1809-6.

71. D’Ascanio M, Viccaro F, Pizzirusso D, Guerrieri G, Pagliuca A, Guerrini S et al. Surfactant Protein B Plasma Levels: Reliability as a Biomarker in COPD Patients. Biomedicines. 2023;11(1):124. https://doi.org/10.3390/biomedicines11010124.

72. Hristova VA, Watson A, Chaerkady R, Glover MS, Ackland J, Angerman B et al. Multiomics links global surfactant dysregulation with airflow obstruction and emphysema in COPD. ERJ Open Res. 2022;9(3):00378- 2022. https://doi.org/10.1183/23120541.00378-2022.

73. Anzueto A, Jubran A, Ohar JA, Piquette CA, Rennard SI, Colice G et al. Effects of aerosolized surfactant in patients with stable chronic bronchitis: a prospective randomized controlled trial. JAMA. 1997;278(17):1426–1431. Available at: https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/vol/278/pg/1426.

74. Розенберг ОА, Сейлиев АА, Волчков ВА. Способ лечения хронической обструктивной болезни легких. Патент RU2600833C1, 27.10.2016. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2600833C1/ru.