لماذا التنهدات العميقة مفيدة لنا بالفعل؟
يُغطى سطح الرئتين بسائل يزيد من قابلية تشوههما، ويتجلى هذا السائل بأبهى صوره عند التنفس بعمق من حين لآخر.
يأتي ذلك وفقا لما اكتشفه باحثون في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ باستخدام تقنيات قياس متطورة في المختبر.
متلازمة الضائقة التنفسية
يُصاب أكثر من نصف الأطفال الخُدّج المولودين قبل الأسبوع الثامن والعشرين من الحمل بمتلازمة الضائقة التنفسية بعد الولادة بفترة وجيزة.
ولأن رئتيهم لم تكتمل نموهما بعد، فإنهما يُنتجان كمية قليلة جدًا من السائل الذي يُقلل التوتر السطحي في الرئتين. ونتيجةً لذلك، تنهار بعض الحويصلات الهوائية، فتعجز الرئتان عن الحصول على كمية كافية من الأكسجين.
حتى قبل أربعين عامًا، كان هذا يعني عادةً الموت، ولكن في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، طوّر أطباء الأطفال إجراءً منقذًا للحياة: استخلصوا السائل من رئات الحيوانات وحقنوه في رئات الأطفال الخدّج.
يقول جان فيرمانت: "يُظهر هذا فعاليةً عاليةً لدى حديثي الولادة. يُغطي السائل السطحَ بالكامل، مما يجعل الرئتين أكثر قابليةً للتشوه، أو - بتعبيرٍ أكثر تقنيةً - أكثر مرونةً".
ولكن حتى لدى البالغين، قد تفشل الرئتان. خلال جائحة فيروس كورونا، أصيب حوالي 3000 شخص في سويسرا بمتلازمة الضائقة التنفسية الحادة، إلا أن حقن السائل النشط السطحي من رئات الحيوانات في رئات البالغين لا يُجدي نفعًا.
يُظهر هذا أن الأمر لا يقتصر على تقليل التوتر السطحي فحسب، كما يقول فيرمانت.
وأضاف: "نعتقد أن الضغوط الميكانيكية داخل السائل تلعب دورًا مهمًا أيضًا".
بالتعاون مع علماء من إسبانيا وبلجيكا والولايات المتحدة، سخّر فريق بحثه تقنيات قياس متطورة لدراسة سلوك سائل الرئة بدقة عند تمدده وإعادة ضغطه في المختبر.
يتعرض سائل أجسامنا أيضًا لحركات مماثلة عندما تتمدد الرئتان أثناء الشهيق وتنكمش مرة أخرى أثناء الزفير.
نشر الباحثون نتائجهم في مجلة Science Advances.
تفسير الشعور بالراحة في الصدر
وفي تجاربهم، قام الباحثون بمحاكاة حركات الأنفاس الطبيعية والعميقة بشكل خاص - وقاسوا الضغط على سطح السائل في كل حالة.
يوضح فيرمانت قائلاً: "يؤثر هذا الضغط السطحي على مدى مرونة الرئتين".
كلما زادت مرونة الرئتين، قلت مقاومتهما للتمدد والانكماش، وأصبح التنفس أسهل.
باستخدام أدوات القياس، وجد الباحثون أن إجهاد السطح ينخفض بشكل ملحوظ بعد التنفس العميق.
ويبدو أن هناك تفسيرًا جسديًا للشعور بالراحة في الصدر، والذي غالبًا ما يحدث بعد تنهد عميق. ويبدأ هذا التفسير من إدراك أن الطبقة الرقيقة التي يكوّنها سائل الرئة على سطح الرئتين تتكون في الواقع من عدة طبقات.
"مباشرةً عند حدود الهواء، توجد طبقة سطحية أكثر صلابةً قليلًا. وتحتها، توجد عدة طبقات يُفترض أن تكون أكثر ليونةً من الطبقة السطحية"، تشرح ماريا نوفايس سيلفا، طالبة دكتوراه في مجموعة أبحاث فيرمانت والمؤلفة الرئيسية للدراسة.
وكما أثبتت في التجارب، فإن هذه الطبقات تعود إلى تكوين التوازن بمرور الوقت عندما لا يتحرك السائل على الإطلاق أو يتحرك قليلاً فقط أثناء التنفس الضحل.
إعادة بناء الهياكل متعددة الطبقات
لاستعادة هذه الطبقات المثالية، يلزم أخذ نفس عميق من حين لآخر. وبناءً على تحليلاتهم، اكتشف الباحثون أن التمدد والضغط الشديدين للسائل الرئوي يُسببان تغيرًا في تركيب الطبقة الخارجية.
يقول نوفيس-سيلفا: "هناك إثراء للدهون المشبعة، وهذا يؤدي إلى سطح بيني أكثر كثافة".
ويضيف فيرمانت: "هذه حالة خارج حدود التوازن الديناميكي الحراري، ولا يمكن الحفاظ عليها إلا من خلال العمل الميكانيكي".
من المعروف أيضًا من الممارسة السريرية أن مرونة الرئة تتغير تدريجيًا مع مرور الوقت، وأن التنفس يزداد صعوبةً مع التنفس السطحي المستمر، لذا، يبدو أن القياسات المختبرية تعكس الملاحظات السريرية.
ويختتم نوفيس سيلفا حديثه قائلاً: "إن هذه التشابهات تشير إلى أننا نجحنا في التقاط خصائص حقيقية من خلال إعداداتنا التجريبية".
هل يُمكن استخدام الرؤى الجديدة التي اكتسبها علماء المواد لاستخلاص استنتاجات ورؤى فعّالة بشأن فشل الرئة لدى البالغين؟ يشير الباحثون في مقالهم التقني إلى أن "أحد الأساليب الواعدة هو تحديد المكونات القادرة على إعادة بناء هياكل متعددة الطبقات صناعيًا".
ويشير فيرمانت إلى العلاجات التي تتضمن الرغوة والتي يتم تطويرها حاليًا والبحث فيها بعمق أكبر من قبل مجموعات أخرى.
