Publication: Molecular mechanisms in the biogenesis of surface-active lung surfactant complexes
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2021-06-01
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
The pulmonary surfactant is a lipid/protein complex that diminishes surface tension forces and facilitates respiratory dynamics upon coating the alveolar air-liquid interface. This surfaceactive agent is synthesized by specialized cells of the alveolar epithelium termed type II pneumocytes. The synthesis of lung surfactant is a highly regulated biological process involving, not only synthesis and maturation of surfactant proteins, but also lipid packing and assembly. Its biogenesis leads to the formation of tightly packed multilamellar organelles calledlamellar bodies. In the recent years, several studies have suggested that freshly secreted lung surfactant complexes have particular structural properties leading to a highly active interfacial behaviour. However, surfactant complexes used typically in both research and clinical applications are usually isolated from lavages of animal lungs and have already gone through structural alterations as a result of exposure to respiratory dynamics and highly oxidative environments, and scarcely contain freshly assembled surfactant complexes. Notwithstanding evidence, there is not a detailed characterization of the structural and functional differences between a surfactant assembled as lamellar body-like particles and a material already subjected to respiratory dynamics. The reason is the necessary use of cell cultures of type II pneumocytes as the main approach to obtain lamellar bodies, what limits its experimental use. Therefore, the main objective of this Thesis is to describe the molecular determinants underlaying structure-function relationships of lung surfactant complexes with similar properties to freshly secreted surfactant aggregates packed as highly dehydrated and particularly active lamellar bodies...
El surfactante pulmonar es un complejo lipoproteico que recubre la interfase aire-liquido alveolar para disminuir las fuerzas de tensión superficial y, con ello, facilitar la dinámica respiratoria. Este material es sintetizado por unas células especializadas del epitelio alveolar denominadas neumocitos tipo II. La síntesis del surfactante es un proceso biológico altamente regulado a nivel intracelular que implica no sólo la síntesis y maduración de las proteínas del sistema, sino también el correcto ensamblaje y empaquetamiento de los complejos de membrana. Su biogénesis conduce a la formación de unos orgánulos multi-membrana altamente empaquetados denominados cuerpos lamelares. En los últimos años, varios estudios sugieren que el surfactante pulmonar recién secretado por los neumocitos tipo II tiene unas particularidades estructurales que potencian su actividad de superficie. Sin embargo, el surfactante que ha venido caracterizándose en investigación, o utilizándose en aplicacionesbiomédicas, es aislado a partir del lavado broncoalveolar de pulmones animales y, por tanto, ha sido ya sometido a dinámica respiratoria y carece de las propiedades estructurales de los complejos de surfactante recién ensamblados y secretados. A pesar de las evidencias experimentales, no existe una caracterización detallada de las diferencias estructurales y funcionales entre un surfactante que mantenga los determinantes moleculares de los cuerpos lamelares y un material sometido a dinámica respiratoria. La causa es que las principales fuentes de surfactante pulmonar con propiedades estructurales similares a los cuerpos lamelares son los cultivos celulares de neumocitos tipo II, lo que limita la cantidad de material disponible. Por tanto, el objetivo de la presente Tesis Doctoral es describir los factores clave en la relación estructura-función de los complejos de surfactante pulmonar con propiedades similares al recién sintetizado y empaquetado en el estado altamente deshidratado y particularmente activo de los cuerpos lamelares...
El surfactante pulmonar es un complejo lipoproteico que recubre la interfase aire-liquido alveolar para disminuir las fuerzas de tensión superficial y, con ello, facilitar la dinámica respiratoria. Este material es sintetizado por unas células especializadas del epitelio alveolar denominadas neumocitos tipo II. La síntesis del surfactante es un proceso biológico altamente regulado a nivel intracelular que implica no sólo la síntesis y maduración de las proteínas del sistema, sino también el correcto ensamblaje y empaquetamiento de los complejos de membrana. Su biogénesis conduce a la formación de unos orgánulos multi-membrana altamente empaquetados denominados cuerpos lamelares. En los últimos años, varios estudios sugieren que el surfactante pulmonar recién secretado por los neumocitos tipo II tiene unas particularidades estructurales que potencian su actividad de superficie. Sin embargo, el surfactante que ha venido caracterizándose en investigación, o utilizándose en aplicacionesbiomédicas, es aislado a partir del lavado broncoalveolar de pulmones animales y, por tanto, ha sido ya sometido a dinámica respiratoria y carece de las propiedades estructurales de los complejos de surfactante recién ensamblados y secretados. A pesar de las evidencias experimentales, no existe una caracterización detallada de las diferencias estructurales y funcionales entre un surfactante que mantenga los determinantes moleculares de los cuerpos lamelares y un material sometido a dinámica respiratoria. La causa es que las principales fuentes de surfactante pulmonar con propiedades estructurales similares a los cuerpos lamelares son los cultivos celulares de neumocitos tipo II, lo que limita la cantidad de material disponible. Por tanto, el objetivo de la presente Tesis Doctoral es describir los factores clave en la relación estructura-función de los complejos de surfactante pulmonar con propiedades similares al recién sintetizado y empaquetado en el estado altamente deshidratado y particularmente activo de los cuerpos lamelares...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Biológicas, leída el 13/04/2021