肺サーファクタントとRDS｜呼吸

看護師のための生理学の解説書『図解ワンポイント生理学』より。

[前回の内容]

圧力に関係する単位

今回は、肺サーファクタントとRDSについて解説します。

内田勝雄
山形県立保健医療大学名誉教授

〈目次〉

• 肺表面活性物質（肺サーファクタント）の働き
• 表面活性物質
• 新生児呼吸窮迫症候群（RDS）と肺サーファクタント
• 人工肺サーファクタント

肺表面活性物質（肺サーファクタント）の働き

肺胞は両側の肺で約3億個あるといわれる。1つの肺胞を球とみなすと、半径がそれぞれで異なるいくつかの球が管でつながっているとイメージできる。これを、ごく単純化していくと、半径が異なる2個の球が管でつながったモデルができる。

図1のように2つの肺胞AおよびBの半径をそれぞれr_Aおよびr_B、表面張力（surface tension）は一定でTとすると、ラプラスの関係式から、r_A > r_Bならば、P_A < P_Bで小さい肺胞Bがつぶれる。残った大きい肺胞Aもさらにより大きい肺胞につながっていて、つぶれるという連鎖で、結局、肺胞が機能しなくなる。

図1より小さい肺胞の虚脱

しかし、肺表面活性物質（肺サーファクタント）があると、小さい肺胞ほど表面活性物質の密度が高くなるので、AおよびBの肺胞の表面張力をそれぞれT_AおよびT_Bとすれば、T_A > T_Bとなる。したがって、P_A < P_Bとならず、小さい肺胞もつぶれない。

表面活性物質

液体には表面積を最小にしようとする性質がある。同一体積ならば、球形のとき表面積が最小になる。そこで、液体には表面に沿って球形を形成するような張力が働く。これが表面張力（surface tension）である。コップから溢れる水が丸く膨らんだり、シャボン玉が球形になるのも、表面張力の働きである。

液体に溶質が溶けると、この表面張力が減少する。表面張力が減少することを表面活性といい、そのような性質をもつ溶質を表面活性物質（サーファクタント surfactant）という。特に表面活性が強い溶質を界面活性剤とよび、その代表的なものが石けんである。

新生児呼吸窮迫症候群（RDS）と肺サーファクタント

肺実質を構成する肺胞上皮細胞（alveolar epithelium cells）には、肺胞壁の約95%を占めるI型肺胞上皮細胞と、約5%を占めるII型肺胞上皮細胞とがある。I型肺胞上皮細胞はガス交換に関与し、II型肺胞上皮細胞は肺サーファクタントの産生を行う。

肺サーファクタントは妊娠35週以降につくられるので、35週未満の低体重出生児では肺サーファクタントが不足して肺が広がらなくなる危険がある。

ラプラスの関係式から分かるように、Tが大きければPも大きいので、そのような球を膨らませるには大きな力が必要になる。しぼんで張りついた風船を膨らませるのが大変なのと同じで、肺もしぼんでしまうと膨らませるのが大変である。

出生時に肺サーファクタントが不足して重篤な呼吸不全（respiratory failure）に陥るのが新生児呼吸窮迫症候群（respiratory distress syndrome of the newborn：RDS）であり、前述のように低体重出生児で発症する危険が高い。日本では、低体重出生児の死亡原因として最も多い疾患で、新生児1,000人あたり2~5人の割合で発症している。

人工肺サーファクタント

RDS は早産による低体重出生児の最も多い死亡原因であったが、牛の肺から採取した人工肺サーファクタントが開発されて死亡率が激減した（人工肺サーファクタントの開発に貢献した岩手医科大学小児科の藤原哲郎名誉教授は、1995年度のキングファイサル国際医学賞を受賞した）。人工肺サーファクタントは、1987年に承認され、商品名「サーファクテン気管注入用120mg」として販売されている（田辺三菱製薬）。

[次回]

ガス交換の力学的解析－換気力学の三要素

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本記事は株式会社サイオ出版の提供により掲載しています。

［出典］ 『新訂版　図解ワンポイント　生理学』 （著者）片野由美、内田勝雄／2015年5月刊行／ サイオ出版