Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха в лабораторных условиях изучили, как ведет себя легочная жидкость при растяжении и сжатии. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Более чем у половины недоношенных детей, родившихся до 28-й недели беременности, вскоре после рождения развивается респираторный дистресс-синдром. Несформировавшиеся легкие вырабатывают слишком мало жидкости, которая снижает поверхностное натяжение в них — в результате некоторые альвеолы схлопываются, и легкие не получают достаточное количество кислорода. В конце 1980-х гг. была разработана процедура, которая спасала жизни таких детей: в их легкие вводилась жидкость, извлеченная из легких животных.
Однако взрослым такая процедура не помогает. Это показывает, что дело не только в снижении поверхностного натяжения — механическое напряжение в жидкости также играет важную роль. Авторы новой работы решили выяснить, как ведет себя легочная жидкость при растяжении и сжатии в лабораторных условиях. В нашем организме жидкость также подвергается подобным движениям, когда легкие расширяются при вдохе и сжимаются при выдохе.
В ходе экспериментов ученые моделировали движения при обычном и особенно глубоком вдохе, измеряя поверхностное натяжение жидкости. Оказалось, что поверхностное напряжение значительно снижается после глубокого вдоха. По-видимому, чувству облегчения, которое часто возникает в такой ситуации, есть чисто физическое объяснение: тонкая пленка, образуемая легочной жидкостью на поверхности легких, на самом деле состоит из нескольких слоев.
На границе с воздухом находится более жесткий поверхностный слой, а под ним — несколько более мягких. Как было показано в ходе экспериментов, слоистость со временем возвращается к равновесной конфигурации, когда жидкость вообще не движется или движется незначительно при поверхностном дыхании. Поэтому, чтобы восстановить эту идеальную многослойность, периодически нужно делать глубокий вдох.
Из клинической практики известно, что податливость легких со временем постепенно меняется и дыхание становится все более затрудненным из-за постоянного поверхностного дыхания. Ученые считают, что полученные результаты помогут в разработке эффективных методов лечения легочной недостаточности у взрослых. Перспективный подход заключается в выявлении компонентов, которые могут искусственно воссоздавать многослойные структуры.
