肺サーファクタント
肺サーファクタント（Pulmonary surfactant、肺表面活性物質とも呼ばれる）は、肺の内部にある小さな袋状の組織である肺胞の表面、すなわち空気が触れる側に分泌されている複合物質です。これは単一の成分ではなく、主にリン脂質と少量のタンパク質などから構成される界面活性剤として機能します。
肺は、呼吸によって膨らんだり縮んだりします。肺胞はほぼ球形をしており、その内側に存在する液体層には表面張力が発生します。この表面張力は、肺胞を収縮させ、内部の空気を外に押し出そうとする、いわば肺胞を潰す方向に働きます。肺サーファクタントの最も重要な役割は、この表面張力を大きく緩和することです。組織液が持つ本来の表面張力は約50ダイン/cmですが、肺サーファクタントの存在により、肺胞内の表面張力は約20ダイン/cmにまで低下します。これにより、肺胞が完全に潰れてしまう（虚脱）のを防ぎ、肺を再び膨らませるために必要なエネルギーを著しく軽減し、効率的な呼吸を可能にしています。もし肺サーファクタントが不足すると、肺胞が虚脱しやすくなり、呼吸に多大なエネルギーが必要となるため、呼吸困難を引き起こすことがあります。
ヒトにおいて、肺サーファクタントは肺胞を構成する細胞の一種であるII型肺胞上皮細胞によって産生され、肺胞内に分泌されます。
肺サーファクタントの産生は、出生前の胎児期から始まっています。おおよそ妊娠20週頃に始まり、28週頃から量が増加し、妊娠34週頃には呼吸に必要な十分な量が確保されると考えられています。
その成分の約90%はリン脂質であり、これらが界面活性剤としての主要な役割を担います。リン脂質の大部分、約8割を占める主成分はジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）です。残りの約10%は、肺サーファクタントタンパク質（SP-A、SP-B、SP-C、SP-D）と呼ばれる特殊なタンパク質や、遊離脂肪酸、トリグリセリドなどから構成されています。
一部の薬剤、例えば去痰薬として使用されるアンブロキソールやブロムヘキシンは、II型肺胞上皮細胞からの肺サーファクタント産生を促進する作用があることが知られています。
肺サーファクタントは製剤化されており、特に新生児の重篤な呼吸障害である新生児呼吸窮迫症候群の治療に広く用いられています。
前述の通り、ヒトの肺サーファクタント産生は胎児期を通じて成熟していきます。そのため、妊娠34週よりも前に生まれた早産児は、肺サーファクタントが不足している可能性が高く、新生児呼吸窮迫症候群を発症するリスクが非常に高くなります。妊娠28週未満で生まれた場合は約60%、28週から34週では約30%が発症すると報告されています。一方、34週以降の出産ではリスクは5%未満に低下します。
早産以外にも、新生児呼吸窮迫症候群のリスクを高める要因があります。
母体糖尿病: 血糖コントロールが不十分な母体の場合、胎児へも高濃度のブドウ糖が供給され続け、胎児の膵臓から大量のインスリンが分泌されます。この過剰なインスリンは、胎児の肺サーファクタント合成を抑制する働きがあるため、出生後に呼吸窮迫症候群を発症するリスクが高まります。
陣痛を伴わない帝王切開: 自然な陣痛が起こることは、胎児の肺サーファクタント産生を促進すると考えられています。そのため、陣痛が始まる前に帝王切開で生まれた赤ちゃんは、リスクが上昇する可能性が指摘されています。
リスクが高いと予測される場合には、予防策として、胎児の肺サーファクタント合成を促進するステロイドホルモン製剤が母体に投与されることがあります。
新生児呼吸窮迫症候群が発症した場合、治療の柱となるのが肺サーファクタント製剤の補充療法です。ウシの肺抽出物などから作られた製剤を、赤ちゃんの気管内に直接投与します。投与量は体重に応じて計算され、数回に分けて注入されるのが一般的です。製剤が肺胞全体に行き渡るように、注入の合間に赤ちゃんの体位を変換したり、人工呼吸器で酸素を送り込んだりします。一度の投与で効果が不十分な場合は、追加投与が行われることもあります。治療が奏功すれば、人工呼吸器の設定を徐々に下げ、最終的には自発呼吸に移行させていきます。
胎児の肺が呼吸に十分なほど成熟しているかを知る指標の一つとして、羊水中のレシチン（L）とスフィンゴミエリン（S）の比率（L/S比）が用いられることがあります。肺サーファクタントの主成分であるジパルミトイルホスファチジルコリンはレシチンの一種です。妊娠が進み胎児の肺が成熟するにつれて、羊水中のレシチン濃度は増加しますが、スフィンゴミエリン濃度は比較的安定しています。したがって、L/S比が高いほど胎児の肺は成熟していると判断されます。一般的に、L/S比が1.5以下であれば肺は未熟なことが多く、2.0以上であれば成熟していることが多いとされています。このL/S比は、新生児呼吸窮迫症候群の発症を予測する上で有用な情報となります。
役割
肺は、呼吸によって膨らんだり縮んだりします。肺胞はほぼ球形をしており、その内側に存在する液体層には表面張力が発生します。この表面張力は、肺胞を収縮させ、内部の空気を外に押し出そうとする、いわば肺胞を潰す方向に働きます。肺サーファクタントの最も重要な役割は、この表面張力を大きく緩和することです。組織液が持つ本来の表面張力は約50ダイン/cmですが、肺サーファクタントの存在により、肺胞内の表面張力は約20ダイン/cmにまで低下します。これにより、肺胞が完全に潰れてしまう（虚脱）のを防ぎ、肺を再び膨らませるために必要なエネルギーを著しく軽減し、効率的な呼吸を可能にしています。もし肺サーファクタントが不足すると、肺胞が虚脱しやすくなり、呼吸に多大なエネルギーが必要となるため、呼吸困難を引き起こすことがあります。
産生場所と成分
ヒトにおいて、肺サーファクタントは肺胞を構成する細胞の一種であるII型肺胞上皮細胞によって産生され、肺胞内に分泌されます。
肺サーファクタントの産生は、出生前の胎児期から始まっています。おおよそ妊娠20週頃に始まり、28週頃から量が増加し、妊娠34週頃には呼吸に必要な十分な量が確保されると考えられています。
その成分の約90%はリン脂質であり、これらが界面活性剤としての主要な役割を担います。リン脂質の大部分、約8割を占める主成分はジパルミトイルホスファチジルコリン（DPPC）です。残りの約10%は、肺サーファクタントタンパク質（SP-A、SP-B、SP-C、SP-D）と呼ばれる特殊なタンパク質や、遊離脂肪酸、トリグリセリドなどから構成されています。
一部の薬剤、例えば去痰薬として使用されるアンブロキソールやブロムヘキシンは、II型肺胞上皮細胞からの肺サーファクタント産生を促進する作用があることが知られています。
肺サーファクタント製剤と新生児呼吸窮迫症候群
肺サーファクタントは製剤化されており、特に新生児の重篤な呼吸障害である新生児呼吸窮迫症候群の治療に広く用いられています。
新生児呼吸窮迫症候群のリスク要因
前述の通り、ヒトの肺サーファクタント産生は胎児期を通じて成熟していきます。そのため、妊娠34週よりも前に生まれた早産児は、肺サーファクタントが不足している可能性が高く、新生児呼吸窮迫症候群を発症するリスクが非常に高くなります。妊娠28週未満で生まれた場合は約60%、28週から34週では約30%が発症すると報告されています。一方、34週以降の出産ではリスクは5%未満に低下します。
早産以外にも、新生児呼吸窮迫症候群のリスクを高める要因があります。
母体糖尿病: 血糖コントロールが不十分な母体の場合、胎児へも高濃度のブドウ糖が供給され続け、胎児の膵臓から大量のインスリンが分泌されます。この過剰なインスリンは、胎児の肺サーファクタント合成を抑制する働きがあるため、出生後に呼吸窮迫症候群を発症するリスクが高まります。
陣痛を伴わない帝王切開: 自然な陣痛が起こることは、胎児の肺サーファクタント産生を促進すると考えられています。そのため、陣痛が始まる前に帝王切開で生まれた赤ちゃんは、リスクが上昇する可能性が指摘されています。
リスクが高いと予測される場合には、予防策として、胎児の肺サーファクタント合成を促進するステロイドホルモン製剤が母体に投与されることがあります。
新生児呼吸窮迫症候群の治療
新生児呼吸窮迫症候群が発症した場合、治療の柱となるのが肺サーファクタント製剤の補充療法です。ウシの肺抽出物などから作られた製剤を、赤ちゃんの気管内に直接投与します。投与量は体重に応じて計算され、数回に分けて注入されるのが一般的です。製剤が肺胞全体に行き渡るように、注入の合間に赤ちゃんの体位を変換したり、人工呼吸器で酸素を送り込んだりします。一度の投与で効果が不十分な場合は、追加投与が行われることもあります。治療が奏功すれば、人工呼吸器の設定を徐々に下げ、最終的には自発呼吸に移行させていきます。
胎児肺成熟度の評価
胎児の肺が呼吸に十分なほど成熟しているかを知る指標の一つとして、羊水中のレシチン（L）とスフィンゴミエリン（S）の比率（L/S比）が用いられることがあります。肺サーファクタントの主成分であるジパルミトイルホスファチジルコリンはレシチンの一種です。妊娠が進み胎児の肺が成熟するにつれて、羊水中のレシチン濃度は増加しますが、スフィンゴミエリン濃度は比較的安定しています。したがって、L/S比が高いほど胎児の肺は成熟していると判断されます。一般的に、L/S比が1.5以下であれば肺は未熟なことが多く、2.0以上であれば成熟していることが多いとされています。このL/S比は、新生児呼吸窮迫症候群の発症を予測する上で有用な情報となります。
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