Применение экзогенного сурфактанта в пульмонологической практике

Легочный сурфактант (ЛС) – это сложная смесь липидов и белков, необходимая для поддержания правильной функции легких. Изменения ЛС играют важную роль при хронических заболеваниях легких, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма и идиопатический фиброз легких. Целью данной статьи является обоснование применения экзогенного сурфактанта при различных респираторных заболеваниях, на основании анализа публикаций в отечественных и международных медицинских изданиях, а также собственного опыта применения в реальной клинической практике. В данном обзоре в первую очередь обсуждены вклад легочных поверхностно-активных веществ для поддержания гомеостаза респираторной системы; оптимальные пути доставки; отличия натурального и синтетического сурфактанта; заболевания, связанные с нарушением выработки сурфактанта, такие как идиопатический легочный фиброз, хроническая обструктивная болезнь легких, острый респираторный дистресс-синдром, легочный альвеолярный протеиноз, муковисцидоз. Особое внимание обращено на иммунологические свойства специфических белков поверхностно-активных веществ A и D, их влияние на защиту при респираторной вирусной инфекции. Приведены данные о непосредственном влиянии экзогенного сурфактанта на легочную функцию, увеличение постбронходилатационных FEV1 и FVC. Особое внимание уделено применению сурфактанта при новой коронавирусной инфекции COVID-19. Фармакологические и терапевтические стратегии по улучшению дисфункции легочных поверхностно-активных веществ могут предотвратить альвеолярный коллапс, снизить провоспалительную реакцию и ограничить вирусную инфекцию. В настоящее время в нескольких клинических испытаниях изучается использование препаратов поверхностно-активных веществ для лечения различных респираторных заболеваний, что позволит при получении результатов значительно пересмотреть представления о терапевтических возможностях экзогенного сурфактанта и расширить области его применения.

1. Hentschel R, Bohlin K, van Kaam A, Fuchs H, Danhaive O. Surfactant replacement therapy: from biological basis to current clinical practice. Pediatr Res. 2020;88(2):176–183. https://doi.org/10.1038/s41390-020-0750-8.

2. Garcia MJ, Amarelle L, Malacrida L, Briva A. Novel opportunities from bioimaging to understand the trafficking and maturation of intracellular pulmonary surfactant and its role in lung diseases. Front Immunol. 2023;14:1250350. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1250350.

3. 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.

4. Echaide M, Autilio C, Arroyo R, Perez-Gil J. Restoring pulmonary surfactant membranes and films at the respiratory surface. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2017;1859(9 Pt B):1725–1739. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2017.03.015.

5. Olmeda B, Martínez-Calle M, Pérez-Gil J. Pulmonary surfactant metabolism in the alveolar airspace: Biogenesis, extracellular conversions, recycling. Ann Anat. 2017;209:78–92. https://doi.org/10.1016/j.aanat.2016.09.008.

6. 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.

7. 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.

8. Voelker DR, Numata M. Phospholipid regulation of innate immunity and respiratory viral infection. J Biol Chem. 2019;294(12):4282–4289. https://doi.org/10.1074/jbc.AW118.003229.

9. Tlatelpa-Romero B, Cázares-Ordoñez V, Oyarzábal LF, Vázquez-de-Lara LG. The Role of Pulmonary Surfactant Phospholipids in Fibrotic Lung Diseases. Int J Mol Sci. 2022;24(1):326. https://doi.org/10.3390/ijms24010326.

10. Walther FJ, Sharma S, Gordon LM, Waring AJ. Structural and functional stability of the sulfur-free surfactant protein B peptide mimic B-YL in synthetic surfactant lipids. BMC Pulm Med. 2021;21(1):330. https://doi.org/10.1186/s12890-021-01695-0.

11. Porras-Gómez M, Shoaib T, Steer D, Espinosa-Marzal RM, Leal C. Pathological cardiolipin-promoted membrane hemifusion stiffens pulmonary surfactant membranes. Biophys J. 2022;121(6):886–896. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2022.02.018.

12. Numata M, Voelker DR. Anti-inflammatory and anti-viral actions of anionic pulmonary surfactant phospholipids. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2022;1867(6):159139. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2022.159139.

13. Pérez-Gil J. A recipe for a good clinical pulmonary surfactant. Biomed J. 2022;45(4):615–628. https://doi.org/10.1016/j.bj.2022.03.001.

14. Hallman M, Herting E. Historical perspective on surfactant therapy: Transforming hyaline membrane disease to respiratory distress syndrome. Semin Fetal Neonatal Med. 2023;28(6):101493. https://doi.org/10.1016/j.siny.2023.101493.

15. De Luca D, Autilio C. Strategies to protect surfactant and enhance its activity. Biomed J. 2021;44(6):654–662. https://doi.org/10.1016/j.bj.2021.07.011.

16. Suresh GK, Soll RF. Lung surfactants for neonatal respiratory distress syndrome: animal-derived or synthetic agents?. Paediatr Drugs. 2002;4(8): 485–492. https://doi.org/10.2165/00128072-200204080-00001.

17. Mohanty SS, Koul Y, Varjani S, Pandey A, Ngo HH, Chang JS et al. A critical review on various feedstocks as sustainable substrates for biosurfactants production: a way towards cleaner production. Microb Cell Fact. 2021;20(1):120. https://doi.org/10.1186/s12934-021-01613-3.

18. 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.

19. Moya F, Curstedt T, Johansson J, Sweet D. Synthetic surfactants. Semin Fetal Neonatal Med. 2023;28(6):101503. https://doi.org/10.1016/j.siny.2023.101503.

20. Härtel C, Glaser K, Speer CP. The Miracles of Surfactant: Less Invasive Surfactant Administration, Nebulization, and Carrier of Topical Drugs. Neonatology. 2021;118(2):225–234. https://doi.org/10.1159/000516106.

21. Ramanathan R, Biniwale M, Sekar K, Hanna N, Golombek S, Bhatia J et al. Synthetic Surfactant CHF5633 Compared with Poractant Alfa in the Treatment of Neonatal Respiratory Distress Syndrome: A Multicenter, Double-Blind, Randomized, Controlled Clinical Trial. J Pediatr. 2020;225:90–96.e1. https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2020.06.024.

22. Weaver TE. Synthesis, processing and secretion of surfactant proteins B and C. Biochim Biophys Acta. 1998;1408(2-3):173–179. https://doi.org/10.1016/s0925-4439(98)00066-0.

23. 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.

24. Hsieh MH, Chen PC, Hsu HY, Liu JC, Ho YS, Lin YJ et al. Surfactant protein D inhibits lipid-laden foamy macrophages and lung inflammation in chronic obstructive pulmonary disease. Cell Mol Immunol. 2023;20(1):38–50. https://doi.org/10.1038/s41423-022-00946-2.

25. Cavallin F, Bua B, Pasta E, Savio F, Villani PE, Trevisanuto D. Device positioning with LISA vs. INSURE: a crossover randomized controlled manikin trial. J Matern Fetal Neonatal Med. 2022;35(26):10577–10583. https://doi.org/10.1080/14767058.2022.2134774.

26. Ricci F, Bresesti I, LaVerde PAM, Salomone F, Casiraghi C, Mersanne A et al. Surfactant lung delivery with LISA and InSurE in adult rabbits with respiratory distress. Pediatr Res. 2021;90(3):576–583. https://doi.org/10.1038/s41390-020-01324-2.

27. 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.

28. Ma CC, Ma S. The role of surfactant in respiratory distress syndrome. Open Respir Med J. 2012;6:44–53. https://doi.org/10.2174/1874306401206010044.

29. Li D, Wang X, Liao Y, Wang S, Shan J, Ji J. Insights Gained Into the Treatment of COVID19 by Pulmonary Surfactant and Its Components. Front Immunol. 2022;13:842453. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.842453.

30. Calabrese F, Pezzuto F, Fortarezza F, Hofman P, Kern I, Panizo A et al. Pulmonary pathology and COVID-19: lessons from autopsy. The experience of European Pulmonary Pathologists. Virchows Arch. 2020;477(3):359–372. https://doi.org/10.1007/s00428-020-02886-6.

31. Merad M, Blish CA, Sallusto F, Iwasaki A. The immunology and immunopathology of COVID-19. Science. 2022;375(6585):1122–1127. https://doi.org/10.1126/science.abm8108.

32. Zhou R, To KK, Wong YC, Liu L, Zhou B, Li X et al. Acute SARS-CoV-2 Infection Impairs Dendritic Cell and T Cell Responses. Immunity. 2020;53(4):864–877.e5. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.07.026.

33. Bos LDJ, Sjoding M, Sinha P, Bhavani SV, Lyons PG, Bewley AF et al. Longitudinal respiratory subphenotypes in patients with COVID-19-related acute respiratory distress syndrome: results from three observational cohorts. Lancet Respir Med. 2021;9(12):1377–1386. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(21)00365-9.

34. Zhang Q, Bastard P, Liu Z, Le Pen J, Moncada-Velez M, Chen J et al. Inborn errors of type I IFN immunity in patients with life-threatening COVID-19. Science. 2020;370(6515):eabd4570. https://doi.org/10.1126/science.abd4570.

35. Woods PS, Doolittle LM, Rosas LE, Joseph LM, Calomeni EP, Davis IC. Lethal H1N1 influenza A virus infection alters the murine alveolar type II cell surfactant lipidome. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2016;311(6): L1160–L1169. https://doi.org/10.1152/ajplung.00339.2016.

36. Trapnell BC, Nakata K, Bonella F, Campo I, Griese M, Hamilton J et al. Pulmonary alveolar proteinosis. Nat Rev Dis Primers. 2019;5(1):16. https://doi.org/10.1038/s41572-019-0066-3.

37. Salvaterra E, Campo I. Pulmonary alveolar proteinosis: from classification to therapy. Breathe (Sheff). 2020;16(2):200018. https://doi.org/10.1183/20734735.0018-2020.

38. Trapnell BC, Whitsett JA. Gm-CSF regulates pulmonary surfactant homeostasis and alveolar macrophage-mediated innate host defense. Annu Rev Physiol. 2002;64:775–802. https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.64.090601.113847.

39. Somogyi V, Chaudhuri N, Torrisi SE, Kahn N, Müller V, Kreuter M. The therapy of idiopathic pulmonary fibrosis: what is next? Eur Respir Rev. 2019;28(153):190021. https://doi.org/10.1183/16000617.0021-2019.

40. Zhu W, Tan C, Zhang J. Alveolar Epithelial Type 2 Cell Dysfunction in Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Lung. 2022;200(5):539–547. https://doi.org/10.1007/s00408-022-00571-w.

41. Agudelo CW, Kumley BK, Area-Gomez E, Xu Y, Dabo AJ, Geraghty P et al. Decreased surfactant lipids correlate with lung function in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). PLoS ONE. 2020;15(2):e0228279. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0228279.

42. Hohlfeld JM. The role of surfactant in asthma. Respir Res. 2002;3(1):4. https://doi.org/10.1186/rr176.

43. 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.

44. Ledford JG, Addison KJ, Foster MW, Que LG. Eosinophil-associated lung diseases. A cry for surfactant proteins A and D help? Am J Respir Cell Mol Biol. 2014;51(5):604–614. https://doi.org/10.1165/rcmb.2014-0095TR.

45. Luppi F, Kalluri M, Faverio P, Kreuter M, Ferrara G. Idiopathic pulmonary fibrosis beyond the lung: understanding disease mechanisms to improve diagnosis and management. Respir Res. 2021;22(1):109. https://doi.org/10.1186/s12931-021-01711-1.

46. Griese M, Essl R, Schmidt R, Ballmann M, Paul K, Rietschel E, Ratjen F. Sequential analysis of surfactant, lung function and inflammation in cystic fibrosis patients. Respir Res. 2005;6(1):133. https://doi.org/10.1186/1465-9921-6-133.

47. Gunasekara L, Al-Saiedy M, Green F, Pratt R, Bjornson C, Yang A et al. Pulmonary surfactant dysfunction in pediatric cystic fibrosis: Mechanisms and reversal with a lipid-sequestering drug. J Cyst Fibros. 2017;16(5):565–572. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2017.04.015.