Quais as células que recobrem o alvéolo pulmonar?

1.Introdução

Nossas células necessitam, enquanto vivas e desempenhando suas funções, de um suprimento contínuo de oxigênio para que, num processo químico de respiração celular, possam gerar a energia necessária para seu perfeito funcionamento e produção de trabalho.O adequado desenvolvimento anatômico pulmonar inicia-se na 15ª semana de gestação, a integridade bioquímica e anatômica pulmonar é de vital importância para o estabelecimento da função respiratória após o nascimento.

O pulmão pode ser visto como uma coleção de bolhas, essa condição é inerentemente instável. Em virtude da tensão superficial do liquido que reveste os alvéolos desenvolvem-se forças relativamente grandes que tendem a colapsar os alvéolos. Felizmente algumas das células que revestem os alvéolos secretam uma substância chamada surfactante, que diminui a tensão superficial da camada de revestimento alveolar.

O surfactante pulmonar é um líquido que reduz de forma significativa a tensão superficial dentro do alvéolo pulmonar, prevenindo o colapso durante a expiração. Consiste em 80% de fosfolípideos, 8% de lípidos e 12% de proteínas. A tensão superficial é a força que atua através de uma linha imaginaria na superfície do liquido. Ela se origina porque as forças de atração entre as moléculas adjacentes do liquido são muito mais fortes do que aquelas entre o liquido e o gás, resultando em diminuição da superfície liquida, gerando uma pressão dentro do alvéolo.

A classe predominante de fosfolípideos é a dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC), além da fosfatidilcolina insaturada, fosfatidilglicerol e fosfatidilinositol. De todos esses, a DPPC, por si só, tem as propriedades de reduzir a tensão superficial alveolar, porém necessita das proteínas de surfactante e outros lipídeos para facilitar sua absorção na interfase ar-líquido.

A fosfatidilcolina é presente em sua maioria na forma saturada (45% da massa do surfactante). O fosfatidilglicerol representa 5 a 10% (em massa), enquanto o fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamina e a fosfatidilserina constituem menos que 10% do total de lípides. O colesterol e os ésteres do colesterol representam menos do que 5% do surfactante em massa, sendo que o seu papel não é bem conhecido até o momento, embora ele modifique a fluidez e a organização das membranas lipídicas.

A principal função dos fosfolípides é a de atuar como uma molécula que reduz a tensão superficial na interface ar-líquido do interior do alvéolo. Esta característica única permite evitar o colabamento alveolar no final da expiração, quando as forças que causam o colapso alveolar estão maximizadas, sendo inversamente proporcionais ao quadrado do raio alveolar. No entanto, a fosfatidilcolina sozinha não é capaz de explicar as principais características do surfactante: estabilidade durante a compressão, rápida adsorção da subfase para a superfície alveolar e a capacidade de reorganizar a monocamada, quando dispersa em um ambiente aquoso. Na realidade, à 37°C a fosfatidilcolina assume a forma gel, passando para a forma “líquida” e dispersa a 41°C. Portanto, ela depende dos outros componentes do surfactante para a formação de uma camada estável na superfície alveolar, quando em temperatura fisiológica.

As proteínas representam cerca de 10% da massa do surfactante, sendo reconhecidas quatro proteínas: SP-A, SP-B, SP-C e SP-D.

A SP-A é uma proteína hidrossolúvel, sendo a mais abundante proteína do surfactante, representando 5% de sua massa. É composta por um grupo de monômeros, de 26-KD, unidos por forte ligação covalente, resultando em uma molécula de 650 KD. Entre suas funções, se destaca um papel na defesa imune pulmonar, em decorrência da capacidade de se ligar a carboidratos, e por interagir com células imune pulmonares. A ausência de SP-A prejudica a eliminação, tanto de bactérias como de vírus dos pulmões, facilitando a disseminação sistêmica de infecções. Entre os principais papéis da SP-A, ainda se destaca o mecanismo protetor do surfactante em relação à inibição de sua função pelas proteínas presentes no edema alveolar.

A SP-B é uma pequena proteína hidrofóbica de 18 KD, fundamental para a função do surfactante pulmonar, sendo sua ausência congênita incompatível com a vida. Entre suas funções, se destacam a formação e a organização da mielina tubular no interior do alvéolo, além do papel facilitador na adsorção da fosfatidilcolina na temperatura fisiológica.

A SP-C também é um peptídeo hidrofóbico, que forma uma estrutura helicoidal rígida, de 4,2 KD. Embora tenha funções semelhantes à SP-B, particularmente permitindo a adsorção da fosfatidilcolina na temperatura fisiológica, sua deficiência congênita não resulta em morte por insuficiência respiratória, embora possa haver evolução para doença pulmonar intersticial familiar. Pode-se dizer que, de todos os seus componentes, os lipídeos SP-B e SP-C são os principais responsáveis pelas propriedades biofísicas e funcionais do surfactante pulmonar.

A SP-D é uma glicoproteína hidrossolúvel, formada por agregados de monômeros de 43 KD, resultando em multímeros de 560 KD. De forma semelhante, a SP-A não está presente nos preparados de surfactante de origem animal obtidos por processo de extração lipídica, e não tem atividade de redução da tensão superficial, parecendo determinar um papel na defesa antiinfecciosa do pulmão, por se ligar com uma variedade de complexos carboidratos e glicolipídeos, interagindo com a superfície de bactérias e outros microrganismos.

O surfactante é produzido no pneumócito tipo II. Os fosfolipídeos e as proteínas SP-B e SP-C são sintetizados no retículo endoplasmático rugoso, onde são armazenados; inicialmente, no complexo de Golgi, e, posteriormente, nos corpos lamelares. Periodicamente, estes últimos são expulsos do pneumócito II, quando o surfactante é liberado para a luz alveolar, organizando a mielina tubular.

A cinética da síntese e secreção para o interior do alvéolo é muito lenta, atingindo de 30 a 48 horas em recém-nascidos, e, de modo geral, este tempo é maior em recém-nascidos, quando comparado com adultos.

Após a secreção para o interior do alvéolo, o surfactante passa por um complexo ciclo. Inicialmente, as moléculas de gordura se organizam (particularmente com ajuda das proteínas), para formar a monocamada que reveste a superfície alveolar, a mielina tubular. Com sucessivos movimentos de contração e estiramento, que ocorrem a cada ciclo respiratório, parte da mielina tubular se desorganiza e se desprende do filme principal, na forma de pequenas vesículas, que são reabsorvidas para o interior do pneumócito II.

Dentro da célula, uma pequena parte é catabolizada, enquanto que a maior parte do surfactante que é reabsorvido é misturada aos corpos lamelares, nos quais é reorganizado, num processo de reciclagem. Assim, nos prematuros, cerca de 50% do pool alveolar é composto de surfactante com boa capacidade de reduzir a tensão superficial, e 50% é composto por vesículas inativas a serem recicladas. Esta relação está mais desfavorável em situações de injúria pulmonar.

Este processo de reciclagem minimiza a necessidade de síntese de surfactante, enquanto mantém um pool alveolar adequado, ao mesmo tempo em que ativa os componentes do surfactante, reabsorvidos para o pneumócito II através da adição de novos elementos (particularmente proteínas) e da reorganização estrutural dos lipídeos e proteínas.

O surfactante pulmonar parece ser produzido continuamente no pulmão, mas ele também é continuamente consumido ou eliminado do pulmão. Parte do surfactante pulmonar volta para o interior das células tipo II (recaptação), onde é reciclado e novamente secretado e degradado e utilizado na síntese de outros fosfolipídeos. Outra parte do surfactante é eliminada dos alvéolos por macrófagos alveolares, absorvido para o interior dos linfáticos ou migra até as pequenas vias aéreas e a escada mucociliar.

Embora geralmente se considere que a superfície alveolar é totalmente revestida por líquido, alguns estudos demonstraram que essa superfície consiste tanto em áreas secas como em áreas úmidas. As células epiteliais alveolares tipo II também podem ajudar a remover líquido da superfície alveolar bombeando ativamente sódio e água da superfície alveolar para o interstício.

Em relação à quantidade de surfactante presente no pulmão, sabe-se que ela se correlaciona de maneira logarítmica à superfície alveolar, em várias espécies animais. A quantidade de surfactante pulmonar diminui com a idade, porém não de maneira significante.

As conseqüências clínicas da ausência de surfactante pulmonar funcional podem ser observadas em varias condições. O surfactante não é produzido pelos pulmões fetais até aproximadamente o quarto mês de gestação, e ele pode não ser totalmente funcional até o sétimo mês ou mais. Neonatos prematuros que não possuem surfactante pulmonar funcional apresentam grande dificuldade para insuflar os pulmões, especialmente nas primeiras respirações. Mesmo quando seus alvéolos são insuflados artificialmente, a tendência ao colapso espontâneo é grande porque seus alvéolos são muito menos estáveis sem surfactante pulmonar. Por essa razão, a ausência de surfactante funcional em um neonato prematuro pode ser um fator importante na síndrome da angustia respiratória neonatal. O surfactante pulmonar também pode ser importante na manutenção da estabilidade das vias aéreas pequenas.

É interessante notar que prematuros com síndrome do desconforto respiratório possuem uma quantidade de surfactante na faixa de 1 a 5 mg/kg20, semelhante à observada em adultos, e cerca de dez vezes inferior à observada em recém-nascidos de termo. Isso mostra que a estrutura do pulmão prematuro, e talvez a presença de proteínas na luz alveolar, determinam a necessidade de um pool maior no momento do nascimento, como o encontrado no pulmão do recém-nascido de termo, para assegurar uma função adequada.

2. Fisiopatologia

A reserva de surfactante pulmonar aumenta com a idade gestacional apartir da 20ª semana de gestação o feto humano esta acumulando surfactante, entre a 22ª e a 24ª semanas de gestação algumas células vão se diferenciando em células alveolares tipo II. Da 25ª a 26ª semana, o amadurecimento anatômico e bioquímico pulmonar é cada vez mais acelerado, na 28ª semanas o feto já esta bem preparado para respirar as células alveolares maduras do tipo II secretam ativamente material tensoativo ou surfactante.Essas células participam em minoria do epitélio alveolar que é constituído de células alveolares tipo I .

É na 33ª semana de gestação que se inicia a formação dos alvéolos pulmonares, as paredes alveolares estão formadas pelos capilares, células alveolares do tipo I e grande numero de células tipo II, da 34ª ate a 36ª semana de gestação o amadurecimento progressivo dos alvéolos.

O pulmão ao termino da gestação tem as paredes alveolares finas com pouco tecido intersticial a nível alveolar, nas áreas de união entre as células alveolares tipo I , observa-se a presença de células alveolares tipo II , que tem grande quantidade de corpúsculos de inclusão onde se produz e armazena o surfactante pulmonar.

A molécula de um surfactante, como no caso dos fosfolipídios( os fosfolipídios representam 80% a 90% de sua massa), possui duas partes distintas: uma hidrofóbica constituída de cadeias hidrocarbônicas (“cauda”), e outra hidrofílica (“grupo polar”) uma parte interage com a água, enquanto a outra a repele. Quando uma pequena quantidade de fosfolipídios é misturada com água, suas moléculas se orientam na interface formando uma fina camada com a espessura de apenas uma molécula. Devido a essa orientação, os fosfolipídios diminuem a atração entre as moléculas de H2O da superfície.Isto pode ser entendido como se elas estivessem causando “defeitos”na membrana elástica, diminuindo a tensão superficial da água (ou a tensão interfacial ar-água).

Durante o ciclo respiratório, os fosfolipídios se aderem nas paredes internas dos alvéolos, formando uma monocamada. Além de evitar que as paredes dos alvéolos grudem, o que impediria a passagem de ar, a monocamada aumenta a permeabilidade das moléculas de O2.

No pulmão normal, quando há quantidades adequadas de surfactante, a tensão superficial é grande o bastante para afastar o líquido da parede com uma pressão média de -3mmHg. Na ausência de surfactante, essa força pode elevar-se até -10 ou -20mmHg, suficiente para causar filtração maciça de líquido dos capilares para dentro dos alvéolos. Isto constitui edema pulmonar,em conseqüências da falta de surfactante. Na síndrome de angústia respiratória do recém-nascido, um grande número de alvéolos está cheio de líquido, constituindo um fator de agravamento do quadro respiratório.

O surfactante previne atelectasia e edema devido a diminuição da tensão superficial devido a diminuição da tensão superficial na interface ar – liquido alveolar; com isso melhora as trocas gasosas e diminui o trabalho respiratório tendo ainda trabalho lubrificante, protegendo as vias aéreas e promovendo o transporte mucociliar.Desse modo temos que as funções principais do surfactante são: diminuir a tensão superficial ar- liquido,manter a estabilidade alveolar impedindo o seu colapso no final da expiração, diminuir a vasoconstricção do leito sanguíneo pulmonar, diminuir a resistência vascular pulmonar aumentando assim a perfusão pulmonar.

2.1.Principais patologias

Dentre as principais patologias relacionadas ao surfactante temos:

-Doença da membrana hialina:

Também chamada de SARI do recém-nascido, é uma doença decorrente da imaturidade pulmonar, da caixa torácica e da deficiência de surfactante e que apesar dos avanços tecnológicos e dos cuidados do pré-natal e pós-natal desses RN’s, ainda é alta sua morbimortalidade.

A incidência dessa doença varia com os fatores de risco: fatores de alto risco: prematuridade, asfixia perinatal, hipotermia, hipovolemia, diabetes materno, isoimunização Rh, parto cesáreo, parto pélvico, placenta prévia, DPP, 2º gemelar, sexo masculino., cor branca, multiparidade, baixo nível sócio-econômico e assistência pré-natal insatisfatória.fatores de baixo risco: insuficiência placentária crônica, hipertensão materna, hemoglobinopatias maternas, uso de glicocorticóides, hormônio tireoidiano e heroina, sofrimento fetal crônico e RCIU.

O diagnostico é feito levando em conta: avaliação da maturidade pulmonar, dosagem de fosfolipídios no líquido amniótico no período pré-natal, quadro clínico Raios – X no período pós-natal.Para o diagnostico diferencial temos que observar: Taquipneia transitória do RN – alteração na reabsorção de líquidos pulmonares, Pneumonia – streptococo grupo B, Persistência de circulação fetal – mais freqüente em RNT e pós-termo, Hipertensão pulmonar, resistência, vascacular, pulmonar, shunt D-E quando existir ausência de Doença cardíaca ou pulmonar.

Administração de surfactante tem sido administrada com duas finalidades, profilático e no tratamento da doença estabelecida, na forma profilática tem sido indicado mais frequentemente em RN Pré-termo de muito baixo peso dentro de 10 a 20 minutos após o nascimento. O uso do surfactante profilático tem a vantagem teórica de repor o surfactante endógeno na grande maioria dos RNs prematurosantes da instalação da DMN, podendo diminuir o uso da ventilação mecânica prolongada. A lógica do uso terapêutico baseia-se no tratamento apenas de recém-nascidos que evoluíram para SDR, evitando-se tratamentos e possíveis complicações desnecessárias. O surfactante também se distribui de forma mais uniforme quando administrado logo ao nascimento e pode vir de duas formas.:

” natural, produzido pelos pneumócitos tipo I e II e obtido por lavagem brônquica, extrato de macerado pulmonar ou de líquido amniótico ( cesáreas eletivas e a termo).Composição: 80% fosfolipídeos, 8% lipídeos neutros, 12% proteínas das quais ½ delas é própria do surfactante e a outra ½ por contaminação do plasma ou tecidos pulmonares.

” sintético: não contém proteínas (Exosurf /Pumactant)1ml = 12,5mg Dose 5ml/kg.Também melhoram a IR embora seus efeitos sejam de inicio mais lento que os surfactantes naturais.

As propriedades ideais do surfactante exógeno são eficácia, segurança, imunogenicidade mínima, boa resistência contra biodegradação e baixo custo.O tratamento com surfactante pode estimular ainda a síntese endógena, diminuir o catabolismo dos componentes do surfactante endógeno ou mobilizara reserva intra celular de surfactante.Uma dose inadequada de surfactante é eliminada rapidamente das vias aéreas ou aprisionada dentro dos espaços aéreos atelectasicos.O grau de resposta individual do RN ao surfactante exógeno é variável e a necessidade de retratamento esta relacionada com a persistência da insuficiência respiratória.

A primeira resposta ao tratamento com surfactante é um rápido e intenso aumento na oxigenação, o que ocorre alguns minutos depois da administração, permitindo uma rápida redução nas concentrações de oxigênio inspirado. A melhora da complacência ocorre mais lentamente, permitindo uma progressiva redução do pico máximo de pressão inspiratória utilizado, a fim de se manter um volume corrente adequado. O maior recrutamento alveolar resulta em aumento do volume pulmonar máximo e maior estabilidade na expiração, quando os alvéolos conservam-se abertos, resultando em maior capacidade residual funcional. A somatória destes efeitos explica a dramática melhora na oxigenação observada após o tratamento com surfactante.

Do ponto de vista microscópico, o tratamento com surfactante leva a uma maior uniformidade na expansão alveolar, reduzindo as áreas de atelectasia/hiperdistensão, sendo um efeito da maior importância na redução da injúria pulmonar.Alguns RNs não respondem bem a terapêutica com surfactante exógeno havendo somente um aumento transitório dos níveis de surfactante.

Uma série de eventos de menor importância, e sem repercussão em longo prazo, podem estar associados à técnica de administração de surfactante em bolo, particularmente em volumes maiores. Estes eventos, que incluem cianose transitória, aumento de paCO2, taqui ou bradicardia e refluxo do surfactante para o circuito do ventilador, entre outros, podem ser evitados, ou são corrigidos sem dificuldades, através da administração do surfactante, utilizando-se técnica adequada e pessoal experiente.

Uma complicação verdadeira do tratamento com surfactante, embora rara, e de maior gravidade, por estar associada à alta morbidade e mortalidade, é a hemorragia pulmonar.Vários autores relataram um aumento na incidência de hemorragia pulmonar, tanto após tratamento com surfactante sintético como com o natural, sendo um pouco mais elevado no último. Ela ocorre várias horas após o tratamento, tendo sido feita a associação entre sua ocorrência e o aumento do fluxo esquerdo-direito através do canal arterial.

-Síndrome de aspiração meconial (SAM)

O mecônio é um conhecido inibidor da atividade do surfactante pulmonar. Além de suas características obstrutivas e inflamatórias, o mecônio determina um aumento da tensão superficial, que resulta em múltiplo colabamento alveolar, com piora da função pulmonar já comprometida. Este efeito inibitório do mecônio sobre a função do surfactante pode ser revertido através do aumento da concentração deste último, e se constitui na base do tratamento com surfactante na síndrome de aspiração meconia. Existem poucos estudos controlados avaliando o uso do Surfactante exogeno, para tratamento da SAM; além disso, os que existem foram realizados com pequeno número de pacientes e têm resultados conflitantes.

-Pneumonia

A pneumonia extensa pode levar a uma disfunção do surfactante, tanto por um processo de inibição secundário ao extenso processo inflamatório e edema, que acompanha o processo de base, como por anormalidade nas frações fosfolipídicas e protéicas, que foram descritas associadas a uma variedade de patógenos, incluindo bactéria, vírus e fungos.

Relatos de tratamento de pneumonia com surfactante em humanos são raros, e estudos controlados não são disponíveis. Em prematuros com falência respiratória secundária à pneumonia, o surfactante se mostrou seguro, com melhora da hipoxemia em adultos. De maneira semelhante, em recém-nascidos infectados pelo Streptococcus do grupo B e tratados com surfactante exógeno, observou-se uma melhora da oxigenação uma hora após o tratamento.A imunogenicidade e a atividade moduladora do surfactante exógeno também necessitam de maior investigação antes da liberação do surfactante para uso rotineiro na pneumonia grave

-Hérnia diafragmática congênita

Existem evidências da experimentação animal e em humanos que sugerem melhora da função pulmonar e da oxigenação com o uso de surfactante exógeno na hérnia diafragmática congênita, com melhora da sobrevida. No entanto, a falta de estudos randomizados e controlados, de maior casuística, não permite assumir que os efeitos benéficos, em curto prazo, se reflitam em melhora da mortalidade ou morbidade em longo prazo. Isto é particularmente importante, se levarmos em consideração que a hérnia diafragmática congênita é uma doença que continua com elevadas taxas de mortalidade, a despeito de intervenções extremas.

-Bronquiolite

A bronquiolite acomete crianças abaixo de 2 anos de idade e fora do período neonatal. É uma infecção causada principalmente pelo vírus sincicial respiratório. O achado histopatológico típico inclui lesão alveolar e bronquiolar terminal, envolvendo a membrana alvéolo-capilar e os pneumócitos, com lesão obstrutiva das pequenas vias aéreas. A lesão dos pneumócitos tipo II leva a uma disfunção qualitativa do surfactante, que contribui para o colapso alveolar e o aumento da permeabilidade capilar, piorando, agora por inativação, a disfunção do surfactante. O tratamento com surfactante foi proposto em vista de sua atividade estabilizadora dos bronquíolos terminais e alvéolos e da melhora da troca gasosa.

3.Considerações finais

Se nosso corpo não produzir a quantidade necessária de surfactante pulmonar, teremos problemas para respirar. Diversos grupos de pesquisa têm estudado o mecanismo de ação do surfactante pulmonar, mas a função de cada componente da mistura ainda é motivo de debates. Por exemplo, as proteínas, que constituem aproximadamente 10% de toda a mistura, parecem acelerar a adsorção dos fosfolipídios na parede alveolar, mas ainda não está claro como esse processo ocorre. Por outro lado, o surfactante pulmonar extraído de bois ou porcos possui uma composição semelhante àquela do surfactante pulmonar humano, e tais misturas têm sido utilizadas com sucesso em terapias de reposição em diversos países, inclusive no Brasil, reduzindo a taxa de mortalidade de prematuros em até 50%.

A terapêutica com surfactante exógeno é bastante efetiva e simplificou, de maneira profunda, o tratamento de recém-nascidos com síndrome do desconforto respiratório. A terapêutica é efetiva porque alia a correção da deficiência quantitativa primária de surfactante (a principal responsável pela falência respiratória) com um metabolismo favorável. No pulmão não lesado, uma única dose é suficiente para melhorar a função pulmonar até o recém-nascido se tornar capaz de sintetizar uma quantidade suficiente de surfactante endógeno. Com o estabelecimento da lesão pulmonar, a função do surfactante utilizado no tratamento se deteriora, e a habilidade do pulmão prematuro de produzir surfactante pode estar diminuída.

Embora o tratamento com surfactante não pareça reduzir a incidência de Doença Bronco Pulmonar, este achado resulta de uma maior sobrevida de recém-nascidos, que sem este tratamento morreriam, e que são de risco elevado para o desenvolvimento da Doença Bronco Pulmonar. As interações entre as funções do surfactante e as variáveis do ventilador são áreas importantes, nas quais a resposta pulmonar geral pode ser melhorada. O uso de PEEP adequada, de baixo volume corrente, e o cuidado para se evitar a hiperventilação melhoram a função do surfactante e minimizam a lesão pulmonar.Embora os surfactantes produzidos a partir de pulmões de animais sejam comparáveis em relação à sua eficácia, eles são caros e não são padronizados. Uma meta para o futuro é o desenvolvimento de surfactantes de menor custo e mais uniformemente consistentes.

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