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

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1 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Surfactant System: Biophysikalische und immunmodulatorische Funktionen S. Kujumdshiev, Pneumologie, Frankfurt

2 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Hintergrund Mensch atmet mehr als 10.000l/d 300-500 Mio. Alveolen Mit 120-140 m 2 Grenze nur 2 µm Schutz vor Kollaps und Pathogenen Surfactant System: biophysikalisch immunmodulatorisch 1 Ochs M. Cell Physiol Biochem 2010

3 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Surface active agent 1 = oberflächenaktive Substanz 90 % Phospholipide 10 % versch. Proteine 1 Moleküle aus verschie- denen Anteilen: Produktion durch Pneumozyten Typ II Lipophile Gruppe Hydrophile Gruppe Surfactant: Was ist das? 2 Magoon, M. W., Biochim.Biophys.Acta 1983; Abbildung 1: Churg A.M. 1995 Abbildung 1

4 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Surfactant: Wo ? Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.1

5 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Atmungsorgane Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.9a

6 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. Figure 21.10c, d Atmungsorgane Surfactant bedeckt Alveolen

7 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Surfactant: Metabolismus Transkription, Translation rER Prozessierung B und C direkt Aufbewahrung Exozytose A und D direkte Exozytose 1 Ochs M. Cell Physiol Biochem 2010

8 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Biophysikalisch: –Oberflächenspannung reduziert/stabilisiert –Alveolenkollaps verhindert Immunmodulatorisch: –Schutz der Lunge vor Infektionen Surfactant: Was macht es?

9 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Surfactant-Proteine (SP)-A, D 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008

10 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-A: Eigenschaften Hydrophil kollagenähnliches Glykoprotein C-Typ-Lektine zugeordnet membranassoziiert 3 Hexamer von Trimeren 4 sehr Bindungsfreudig sezerniert: Alveolen, untere Atemwege Oft reduziert bei CF 16, 17 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008; 4 Head, J.F. et al. J Biol Chem 2003; 16 Postle A.D. et al. Am. J. Respir. Cell. Mol.Biol.1999; 17 Griese M et al. Eur Respir J. 1997.

11 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-A: Funktionen Immunmodulation 5, 6 Interaktion mit Mikroorganismen und pulmonalen Entzündungszellen abhängig von spezifischen, membranständigen Rezeptoren auf Alveolarmakrophagen 7, 8 Bindung an Alveolarmakrophagen und periphere Leukozyten im Blut Phagozytose und Elimination von Pathogenen 5 Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest. 1994.; 6 Crouch, E. C. et al. Annu.Rev.Physiol. 2001.; 7 Tenner, A. J. et al. J.Biol.Chem. 1989.; 8 Crouch, E. C. Am.J.Respir.Cell Mol.Biol. 1998.

12 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-A: Funktionen Bindung an Bakterien, Viren, Pilze Krankheitserreger effektiver den Effektor-Immunzellen präsentiert 7, 8, 9 Reduktion Bakterienreproduktion Beschädigung Bakterienmembran 7 Tenner, A. J. et al. J.Biol.Chem. 1989.; 8 Crouch, E. C. Am.J.Respir.Cell Mol.Biol. 1998.; 9 Wright, J. R. Physiol Rev. 1997.

13 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-D 10 Griese M. Eur Respir J 1999.

14 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-D: Eigenschaften Hydrophil kollagenähnliches Glykoprotein C-Typ-Lektine zugeordnet Nicht membranassoziiert 3 in Alveolen und untere Atemwege sezerniert Oft reduziert bei CF 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008

15 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-D: Funktionen Immunmodulation Zusätzlich: agglutiniert P. aeruginosa 18 Wachstumshemmung P. aeruginosa 18 18 Schmidt B. 2004

16 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-B, C 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008

17 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-B: Eigenschaften Hydrophob Biophysikalisch wirksam 5, 11 Membranassoziiert 3 liegt parallel zur Lipidmembran 5 Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11 McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996; 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta 2008

18 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-B: Funktionen Verteilung der Oberflächenlipide erleichtert Lipidfilmformation während der Atemdynamik beeinflussen 5, 11 Biogenese von Surfactant 12, 13 Einlagerung des S. in Lamellarkörperchen 12, 13 Interagiert mit Phospholipiden 5 Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11 McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996. 12 Foster C:D. et al. Am. J. respir. Cell. Mol. Biol. 2003; 13 Stahlman M.T. et al. Lab. Invets. 2000.

19 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-C 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008

20 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-C: Eigenschaften Hydrophob Biophysikalisch wirksam 5, 11 Membranassoziiert 3 Kleinstes SP Lipopeptid aus 35 Aminosäuren 14 5 Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11 McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996; 3 Perez-Gil J. Biochimica et Biophysica Acta. 2008; 14 Johansson J. Biochemistry 1994.

21 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 SP-C: Funktionen Verteilung der Oberflächenlipide erleichtert die Lipidfilmformation während der Atemdynamik beeinflussen 5, 11 Fördert Phospholipidaustausch zwischen Membranen 15 Reduktion Inflammation 5 Pison, U. et al. Eur.J.Clin.Invest 1994; 11 McIntosh, J. C. et al. Am.J.Physiol. 1996.; 15 Creuwels L.A. J. Biol. Chem. 1995

22 Kujumdshiev Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am MainZentrum der Inneren Medizin / Pneumologie/Allergologie CF-Winterschool 201001.03.2010 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!