Ученые обнаружили, что курение приводит к затвердению легких
Ученые впервые смогли напрямую оценить, как курение влияет на механические свойства тканей человеческих легких. Исследование, опубликованное в журнале Journal of the Royal Society Interface, показало, что курение делает легочную ткань значительно более жесткой и менее эластичной.
В центре внимания исследователей оказалась паренхима – мягкая губчатая ткань, составляющая основную часть легких и отвечающая за газообмен. Для эксперимента ученые использовали донорские легкие человека, предназначенные либо для трансплантации, либо для научных исследований. Из тканей вырезали небольшие образцы и подвергали их растяжению, одновременно измеряя сопротивление ткани нагрузке.
Результаты показали заметную разницу между курильщиками и некурящими. Легочная ткань у людей, которые курили, оказывала значительно большее сопротивление растяжению и хуже расширялась при нагрузке. По словам исследователей, подобные изменения напоминают процессы, происходящие при фиброзе – заболевании, при котором легкие покрываются рубцовой тканью и теряют эластичность. Особенностью работы стало то, что ткани растягивали сразу в нескольких направлениях, что лучше отражает реальные процессы дыхания. Ранее большинство подобных экспериментов проводилось либо только по одной оси, либо на животных моделях.
Исследование также показало, что разные участки легких обладают различной жесткостью. Верхние отделы органа оказались более плотными по сравнению с нижними, даже в пределах одной доли легкого. Ученые предполагают, что на это может влиять постоянное воздействие гравитации и различие нагрузок на ткани. Авторы считают, что эти данные помогут лучше понять, почему повреждения легких и осложнения, связанные с искусственной вентиляцией, распределяются по органу неравномерно. Некоторые зоны легких могут быть более подвержены чрезмерному растяжению и повреждениям.
Кроме того, ученые выяснили, что человеческая легочная ткань теряет больше энергии при циклах растяжения и сжатия, чем ткани лабораторных животных, например мышей. Это может объяснять, почему результаты экспериментов на животных не всегда точно отражают процессы, происходящие в человеческих легких. Исследователи отмечают, что новые данные особенно важны для разработки так называемых "цифровых двойников" легких – компьютерных моделей, которые используются для изучения дыхания, развития заболеваний и планирования лечения. Если такие модели будут опираться только на данные, полученные на животных, они могут упускать важные особенности человеческой физиологии.
Также ученые заметили предварительные признаки того, что с возрастом ткани легких становятся жестче, однако для окончательных выводов необходимы дополнительные исследования. Несмотря на ограниченное количество доступных донорских образцов, авторы называют свою работу одним из наиболее подробных исследований механики человеческих легких на сегодняшний день.
