Newswise — РОКВИЛЛ, Мэриленд – Многим недоношенным детям для дыхания необходима искусственная вентиляция легких. Однако длительная вентиляция может привести к таким проблемам, как респираторные заболевания или травмы, вызванные вентиляцией.

Йонас Науманн и Марайке Цинк изучают физику механического стресса от вентиляции в Лейпцигском университете в Лейпциге, Германия, и обнаружили некоторые механизмы, объясняющие, почему недоношенные легкие особенно чувствительны к стрессу. Науманн представит свои исследования на 68-м ежегодном собрании Биофизического общества, которое состоится 10–14 февраля 2024 года в Филадельфии, штат Пенсильвания.

Когда вы дышите нормально, диафрагма и мышцы между ребрами создают отрицательное давление внутри легких. «Но когда вы проходите искусственную вентиляцию легких, вы создаете гидростатическое избыточное давление. А силы, действующие при ИВЛ, совершенно иные, чем при обычном дыхании. И это, вероятно, вызывает какое-то повреждение клеток», — объяснил Зинк.

Используя легочную ткань эмбрионов и взрослых крыс, исследователи вместе с сотрудниками отделения неонатологии Университетской клиники Лейпцига использовали различную степень напряжения с промежуточными фазами покоя, аналогично действиям, которые происходят в легких во время искусственной вентиляции легких. Даже при небольшом давлении легочная ткань недоношенных крыс проявляла одновременно эластичные и вязкие свойства. Это означает, что легочная ткань изменила свою форму и отреагировала на стресс ненормальным образом. Более того, они обнаружили, что «легкие плода при деформации намного жестче, чем легкие взрослого», — сказал Науманн.

Чтобы определить, привели ли эти изменения в тканях, связанные с напряжением, к изменениям в транспортировке натрия, который важен для удаления воды из легких, присутствующей при рождении, команда использовала электрофизиологию для измерения движения ионов через слой недоношенных легких. клетки. Они обнаружили, что изменения давления влияют на активность двух каналов, участвующих в транспорте натрия — эпителиального натриевого канала и натрий-калиевого ионного насоса в клетках альвеол легких. Это нарушение нормальной функции этих транспортеров может объяснить, почему механическая вентиляция легких оказывает негативное воздействие на легкие ребенка.

«Это может быть причиной того, что легочная жидкость не может так хорошо всасываться в кровообращение после преждевременных родов», — объяснил Науманн. Он надеется, что будут проводиться дополнительные исследования о том, какие настройки искусственной вентиляции легких могут привести к лучшим результатам для недоношенных детей. Науманн отмечает, что «небольшие градиенты давления могут иметь такое большое влияние на механику легких».

Следующим этапом их исследования будет изучение роли внеклеточного матрикса легочной ткани, каркаса и клея, удерживающего клетки вместе, в искусственной вентиляции легких. Они надеются, что, лучше понимая, как недоношенные легкие реагируют на давление, будущие исследования улучшат методы лечения детей, родившихся раньше срока.