¿Hay tensioactivos en mis pulmones?

La administración de tensioactivo pulmonar exógeno se ha convertido en el tratamiento habitual en recién nacidos con síndrome de dificultad respiratoria.

Tiene su gracia que los biólogos descubrieran, al estudiar durante la Segunda Guerra Mundial los efectos en los pulmones de los gases bélicos, que los seres humanos producen elementos tensioactivos. Esas mismas moléculas tensioactivas de las que nos hablaba mi compañero de plataforma Guillermo Marina hace unos meses en su entrada «Tensioactivos y objetos flotantes«. Se hagan de petróleo o de fuentes renovables, las moléculas de unos y otros elementos tensioactivos son muy parecidas. Sin embargo, los elementos tensioactivos naturales, en otras palabras, los hechos por seres vivos, son mucho más complicados.

Muchos niños prematuros morían porque a sus pulmones les faltaban agentes tensioactivos, necesarios para mantener los pequeños espacios de aire abiertos. Las moléculas del agente tensioactivo hacen eso superando la tensión superficial del agua. Algunos niños prematuros carecen del agente tensioactivo natural, sus pulmones no funcionan y mueren. Cuando aparece la enfermedad, los pediatras han de darle al niño un inhalador con el tensioactivo que le falta.

Infarto de pulmón debido al colapso de los alvéolos pulmonares.

Los pulmones son tejido alveolar recubierto por una película de líquido que contiene cerca del 90% de agua y un 10% de sales minerales, fosfolípidos y proteínas. Los alvéolos, las unidades funcionales de los pulmones, son diminutos sacos elásticos que permiten al oxígeno del aire pasar a la sangre. Los pulmones están repletos de alvéolos ¡300 millones en un adulto!. Al respirar aumentamos la capacidad pulmonar, abriendo la caja torácica y contrayendo el diafragma, lo que aumenta la capacidad de intercambio de oxígeno a través de las paredes alveolares en casi 10 metros cuadrados. Para que el transporte de oxígeno sea eficiente, la superficie de los alvéolos ha de ser la máxima posible.

Colin Morley, neonatólogo de la Universidad de Melbourne y director de la sección de neonatos en el Hospital Real para Mujeres y Niños en Australia, ha investigado este elemento tensioactivo humano, hecho de lípidos y proteínas. Según Morley, los elementos tensioactivos naturales son capaces de hacer químicamente algo notable: cuando respiramos reducen la tensión superficial del agua, gracias a lo cual los pulmones se expanden con facilidad. Pero su singularidad se revela cuando espiramos el aire: se solidifican, lo que impide que los finísimos conductos de aire se cierren. Morley ha creado una versión modificada de la variedad natural, a la que reemplaza hasta que los niños elaboran su propio elemento tensioactivo; así pueden respirar durante esta difícil etapa de sus vidas. De esta forma se ha reducido a la mitad el número de fallecimientos de los niños prematuros.

La cabeza de la mayoría de las moléculas de elementos tensioactivos atrae el agua porque lleva un grupo de átomos cargados negativamente. En el jabón se trata de un grupo carboxilato; en los detergentes sintéticos, de un grupo sulfonato; en los elementos tensioactivos humanos, de un fosfato. Las colas de los elementos tensioactivos son largas cadenas poliméricas, en el caso de los detergentes sintéticos, o peptídicas, en el caso de los elementos tensioactivos humanos.

Tensioactivos pulmonares en los alvéolos.

Pero los tensioactivos pulmonares no sólo sirven para abrir los alvéolos durante la inhalación de aire y prevenir su completo cierre tras la exhalación. También actúan de lubricante y sirven con antiadhesivo. De hecho no hay nada de sorprendente en encontrar tensioactivos naturales en tejidos donde una superficie debe deslizar sobre otra sin pegarse, tal como la pleura o el pericardio. Los tensioactivos pulmonares evitan que las sales de la sangre y las proteínas se escapen a través de las paredes de los alvéolos  Además, facilitan el flujo del moco, ese líquido viscoso que protege el sistema respiratorio atrapando y expulsando el polvo que contiene el aire que respiramos. Finalmente, los tensioactivos pulmonares actúan como agentes bactericidas. Sus proteínas transportan azúcares que hacen de escudo antibacterias, condenándolas a la fagocitosis y a su degradación por las células de los macrófagos. Los biólogos continúan a día de hoy a explorar los mecanismos de generación del tensioactivo pulmonar y a investigar productos alternativos para tratar su déficit. 

Emilio Castro

Bibliografía

• John Emsley. Moléculas en un exposición. Retratos de materiales interesantes de la vida cotidiana. Ediciones Península, Barcelona, 2000.
• Michel Mitov. Sensitive matter. Foams, gels, liquid crystals, and other miracles. Harvard University Press, United States of America, 2012.

Lista de fuentes

Tensioactivos pulmonares en los alvéolos: Cristina Casals y Olga Cañadas (2012). «Role of lipid ordered/disordered phase coexistence in pulmonary surfactant function». Biochimica et Biophysica Acta – Biomembranes, 1818 (11), 2550–2562.

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