肺表面活性蛋白C在呼吸循环中的角色.docx

肺表面活性蛋白 C 在呼吸循环中的角色摘要：我们用膜天平方法研究一个包含有二棕榈酰磷脂酰胆碱，二棕榈酰磷脂酰甘油和 蛋白 C 相关表面活性剂的肺表面模型膜天平的表面模拟肺中的气液界面为了图形化 它们的化学及物理结构，我们使用荧光显微镜（FLM ）观察表面模型的膜界面，转移到 固体表面后，用二次离子飞行时间质谱（TOF-SIMS ）和扫描力显微镜（SFM ）观察系 统的 FLM 图像表明了在压缩为富蛋白相相分离的早期出现了一个纯脂相在生理表面张 力的范围内，等温线表现了一个有极高压缩率的稳态通过SFM，我们在稳态区发现了 大量可逆扩张的脂双层形成从FLM和TOF-SIMS中我们发现蛋白C中有丰富的这些结 构我们构建了一个多层结构的分子模型根据这个分子模型，并行于常态，蛋白C利 用它的长轴跨越了一个单一的双层双层区根据呼吸循环的不同阶段稳定或分离关键字：扫描力显微镜；荧光显微镜；二次离子质谱；肺表面活性剂；表面活性蛋白 C； 脂单层1. 说明肺表面活性剂是在哺乳动物肺部气液界面上的一种表面活性物质它由肺泡II型细胞 分泌，并构成了肺泡和其他上皮细胞及巨噬细胞间的界面在肺泡低相——包裹上皮细 胞的薄水层——肺表面活性剂出现在囊泡结构及管状髓鞘中。

肺表面活性剂通过这些结 构在气液界面传播并形成一个薄脂——蛋白层这层膜的存在是肺正常工作的必要条件 它大量减少了呼吸过程中肺泡表面的表面张力在缺少II型细胞分泌的表面活性剂的情 况下，呼吸会被阻碍而且随后带来肺部的塌陷事实上，这种呼吸窘迫综合征是早产儿 的主要危险之一肺灌洗的分析表明了除了其他一些主要不饱和磷脂，脂肪酸，胆固醇和蛋白之外，肺 表面活性剂主要由脂组成，特别是二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）和二棕榈酰磷脂酰甘油 （PGs）只有四种叫做SP-A,SP-B,SP-C,SP-D的蛋白质是表面活性剂因为它们的双亲特 性， SP-B 和 SP-C 在决定肺表面活性剂的表面性质上是最重要的单一表面活性成分的作用，特别是蛋白质，还没有详细的了解本文将研究蛋白C在呼 吸循环中的作用蛋白C是表面活性蛋白中最小的一种，只有大约4000Da的分子重量它的主要结构 特点是疏水羧基碳端的23个氨基酸形成的a -螺旋亲水氨基端由12个氨基酸组成 两者在生理 pH 值下都显正电性这部分的两个半胱氨酸是棕榈酸硫脂键的共价键 为了分析 SP-C 的作用，我们利用气液界面膜平衡模拟了肺泡的气液界面在模拟呼吸 循环中表面的扩张与缩小时，膜天平的可动阻碍压缩和扩张表面层。

从自然系统中的大 量组成中我们选择了两种脂——中性DPPC和负电荷DPPG——和人体重组SP-C为了完 成生物模型，两种重组 SP-C 的半胱氨酸残基随后棕榈酰化这个模型的三种组分根据 原始表面活性剂的组成混合在一起（DPPC/DPPG（比例4:1）/SP-C（0.4 mol%）），这三种组分 从膜天平的气液界面中的一种有机溶剂中传出2. 结果和讨论数据表 1 表示了之前提到的脂蛋白系统的等温压缩和扩张曲线在低表面压力范围，膜层表现出和脂单层一样的性质在到达一个特定的分子区域后，A大概0.8nm2，膜 m压力n持续增加到50-55mN/m这种状态的平均分子面积大概在0.45nm2进一步压缩 后有了一个压缩率极高的稳态基于压缩速率，膜压力在0.25nm2分子面积处再度提高这些低分子面积只能用膜的崩溃解释（脂单层的最小分子面积是0.4nm2）但是和纯脂系 统所获得的结果相反，混合的脂-SP-C层在不断重复的压缩/扩张循环中没有在低分子面 积的等温线上表现出很大的变化因此，没有发生物质的损失所有崩溃的物质在扩张 中循环图.I.Compression/expansion周期磷脂的sp - C混合膜（DPPC/ DPPG/遣散-C和脂质的摩尔比为4:1,蛋白质含量为0.4 mol%）。

第一个周期的完整显示压缩/扩展速率为每分钟3A2/moleculeo除了膜平衡有三种不同的方法来研究了薄膜的结构：荧光显微镜系统（FLM ）观察外 侧脂肪和蛋白质的分布，横向解决时间飞行二次离子质谱（TOF - SIMS）来分析了薄膜 的化学成分，扫描力显微镜（SFM）的调查影片的地形FLM是应用于膜的平衡水气和 压缩过程中与一荧光显微镜膜扩展接口由于缺乏天然荧光，染料硝基氧杂苯并二唑 （NBD）共价键结合到磷脂酰胆碱（PC）或SP - C是作为系统的荧光增加无论是显着 电脑（NBD-PC, 1血脂摩尔％）或SP - C的（NBD- SP- C中，相对于0.4血脂摩尔％）被 使用在NBD- SP的-C的情况下，染料共价键结合到免费的SP - C的N端氨基酸组为 了做到飞行时间二次离子质谱或SFM，影片不得不被转移到一个由LB膜（磅）技术固 体基质在飞行时间二次离子质谱瘦金层蒸发到载玻片案件被用来作为基体材料［7］可 持续森林管理的图像是从转移到云母片在FLM从膜拍摄的图像显示，在低表面压区分为两个阶段（图2） ［6, 8］分离膜通 过与纯脂膜比较，可确定的阶段作为扩大（LE）和凝聚相（LE）由黑暗领域中的一颗璀 璨域嵌入（液晶相）（LE-PHASE）⑹外观明显。

无论使用的染料分子，荧光观察的乐阶 段，是密度较小阶段的地区在进一步压缩到10分钟以后表面压力/米，由于荧光下降 导致了低对比度图像的淬火效应对比增加了对压缩再次进入高原地区的等温线一个 图像的详细分析［6］表明，这种影响可以通过一个前乐阶段的地区增加荧光强度解释荧 光强度上升的原因是丰富的染料分子并没有因为增加的荧光染料分子的单发射 类似的结果，得到了横向解决化学利用飞行时间二次离子质谱分析虽然样本轰炸导致 的蛋白质，甚至血脂（与DPPC例外，这显示了相关的频谱中的积极分子离子一峰）破 坏，我们能够分配到的碎片峰最部位的脂肪和蛋白质分子因此，有利益二次离子的分 布图使我们能够在膜定性分析了不同领域的化学成分这受到了 FLM图像的分析显示， 膜分离在低表面的等温线的压力区域飞行时间二次离子质谱透露，乐富而相液晶相在 SP - C仅脂质组成没有对比，典型DPPG碎片离子情况下观察到的，因为相应的峰强 度过低TOF=SIMSMl= 184 unUTOF-S-IMSM 豐 11D uniia图.2可视化FLM或飞行时间二次离子质谱无论是在三个不同的表面压力表面薄膜2」magesn7, 30 和53分钟/ m （从左至右）。

在FLM的情况下，下一工作日-SP的-C是用作染料在TOF- SIMS 的图片是从同一个LB技术在相应的表面压金基底转移电影一个氨基酸histidin片段（男=110单 位）和DPPC片段（男=184单位）分布情况高荧光强度，二次离子或高收益率，分别是由光编 码的灰度值所有图片是100 X 100微米.Monola yur Mona--and muHil^yerIc/w highsurfs re pressure a urface 眄 asu re毕竟，揭示了可持续森林管理的膜［9, 10］地形据来自影片的平衡测量结果遵循的假 设，可持续森林管理的图像证实了膜中的等温线（图3）高原地区的崩溃突起出现在 高原地区压缩他们包括平栈，具有高度的6.0-6.5 nm的每一步每一层只覆盖层的下 面的一部分有趣的是，只对一突起延长该片区的一小部分低解决可持续森林管理的 图像显示，作为FLM和TOF- SIMS的图像相似的外观直径10微米的扁平地区是四周 有边上述突起组成的区域与FLM和TOF - SIMS的形象比较清楚地表明，从蛋白质来源 丰富的突起域-前乐阶段的低表面等温线压力区域图.3.Pseudo-三维重建中的等温线（据文献［9］。

高原地区，形成了一些突起这张照片是取自转移 后进入高原地区的电影压缩到云母每一个步骤约为6 nm高图片为1.2X 1微米考虑到所有的应用方法的结果似乎存在于等温线（图 4）高原地区三种不同的结构 平纯脂质斑块与可持续森林管理的图像中没有地形和无荧光发射，无论是在蛋白质或脂 质染料染料案件该地区占地面积近 80％和总面积从原来的液态凝聚相起源在此基础 上的分子结构由在固体状态单层DPPC和DPPG这也证实了 X射线在空气，水界面（米 锡伯湾Brezes in ski，准备中）衍射这些数据相矛盾的假设到目前为止例外挤压出的假 设- 这比其他所有的化合物 DPPC 是从对压缩单层删除我们的研究证明，至少 DPPG 在一定数量的单层遗迹OPPGDPPC图.4.分子结构模型，形成于高原地区等温线其次，我们发现在可持续森林管理为特征的区域形象突起突起是建立由单位栈从 台阶高度我们的结论是每个栈层代表脂双层这种结构只包括一小部分的表面，但由于 立体的延伸，可以包含约 40％的表面活性物质取决于压缩或扩张阶段，在高原地区［9］ 从 FLM 和 TOF- SIMS 的有如下的突起是在 SP- C 的丰富。

要了解的 SP- C 在突起的可能安 排，我们咨询傅立叶变换红外光谱（FTIR）的SP- C的光谱在磷脂双层纳入研究这些研 究的结果显示，在a -螺旋的蛋白质几乎是面向轴平行于脂酰基链［11, 12］这是假设的 SP- C的跨越a -螺旋成分的脂质双层的疏水部分，与其余基脂头基相互作用⑸该组氨 酸，赖氨酸和精氨酸残基（位置9， 11，和人类基因组测序 12）亲水性与赖氨酸和精氨 酸正积极在生理 pH 值收取这些带电之间的残留物和带负电荷的静电相互作用可能 DPPG 进一步稳定结构（图4）中间区域是一个从前者源于液体扩展阶段之间存在上面 讨论的两种结构的表面薄膜在可持续森林管理的图像，这一地区的特点是高度有序的， 截获裂隙网络［9， 10］除了裂缝，这是纳米结构，两者之间没有中间地区和单位脂质斑 块的差异-前者液晶相与此相反，FLM和TOF- SIMS的不能突之间的中间区域和区域 歧视虽然有强烈的地形差异在这两个地区的化学成分似乎是相似的警司- C 也丰富 了中间区域与此相反的突起，在这些地区的 a -螺旋蛋白质的轴线应面向垂直的脂质（图 4）酰基链从我们的结果，我们得出这样的结论所观察到的突起的生理作用是，他们建立了表面 活性剂水库（图 5）：在呼气中的肺表面薄膜被压缩。

为了避免这些突起的形成薄膜不可 逆转的崩溃同时，增加的膜压缩到近无穷大因此，表面张力稳定在一个较低的值这 是一个稳定的肺的先决条件在吸入突起重扩确保封闭表面覆盖■Ipidtype li pri&uinocyt&type I pmeum«cyt«lung tissuephasa瞬工 licti muHila^Nmacrd-pthagfE图.5•示意图表示一个穿过一个肺泡这个数字是部分采纳了 Hawgood和克莱门茨［13］。