Последние исследования функции легочного сурфактанта, опубликованные в журнале Science, поставили под сомнение существующие представления и показали, что глубокие вдохи и выдохи не только снижают напряжение, но и восстанавливают структурную механику альвеолярной поверхности, что имеет решающее значение для оптимальной работы лёгких.
Легочный сурфактант — это жизненно важная жидкость, покрывающая поверхность альвеол и обеспечивающая процесс дыхания. Ранее считалось, что его основная функция заключается в снижении поверхностного натяжения. На этом принципе основано лечение недоношенных детей, у которых наблюдается дефицит данного вещества.
Однако, как отмечает профессор Ян Вермант (Jan Vermant) из Швейцарского федерального технологического института (ETH Zurich), введение сурфактанта оказывается неэффективным у взрослых пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Этот факт указывает на то, что простое снижение поверхностного натяжения недостаточно для восстановления функции лёгких. По мнению профессора Вермантa и его исследовательской группы, важную роль играет не только химическое, но и механическое воздействие.
Согласно исследованию, глубокий выдох имеет критическое значение для эффективного функционирования лёгочного сурфактанта. Такие выдохи изменяют его состав: поверхность альвеол обогащается особыми липидами (DPPC), что превращает слой сурфактанта в механически прочную плёнку.
Благодаря глубокому выдоху слой сурфактанта укрепляется. Это укрепление создаёт в лёгких силу, называемую сжимающим напряжением (compressive stress). В результате:
-
Общее напряжение уменьшается: сила натяжения на поверхности лёгких снижается.
-
Лёгкие легче раздуваются: низкое напряжение позволяет лёгким проще расширяться и наполняться воздухом.
Исследование также показало, что данный процесс требует постоянного повторения: если глубокие выдохи не совершаются, вредное поверхностное напряжение постепенно возрастает и возвращается к исходному, высокому уровню примерно через 45 минут. Поэтому глубокое дыхание необходимо для нормальной и стабильной работы лёгких. Авторы исследования делают вывод, что для поддержания низкого уровня напряжения глубокий дыхательный цикл следует выполнять примерно каждые 15–45 минут. Работа также подчёркивает важность увеличения (или периодического повышения) объёма/давления вдыхаемого воздуха у интубированных пациентов.
Этот новый механизм также объясняет, почему терапия с использованием экзогенного сурфактанта эффективна при синдроме дыхательных расстройств новорождённых (NRDS), но менее результативна при ОРДС у взрослых. Учёные предполагают, что в случае ОРДС проблема заключается не только в нехватке сурфактанта. Повреждения, вызванные воспалительными продуктами или белками крови, разрушают критическую микроструктуру сурфактанта на поверхности альвеол. В результате сурфактант теряет свои механические свойства и больше не может обеспечивать равновесие, которое формируется при глубоком выдохе, даже если вещество физически присутствует. Поэтому простое введение сурфактанта в организм не восстанавливает повреждённый слой.
На основе полученных данных авторы приходят к выводу, что целью будущих терапевтических подходов должно стать не только введение дополнительного сурфактанта, но и восстановление его механически активной многослойной структуры. Это включает оптимизацию стратегии вентиляции лёгких — определение оптимальной частоты и объёма глубоких вдохов при искусственной вентиляции — а также разработку новых лекарственных средств, способных восстанавливать многослойную структуру и вызывать сжимающее напряжение, необходимое для стабильности лёгких.
