膠原蛋白和彈性蛋白纖維的形狀和結(jié)構(gòu)可以增進(jìn)我們對(duì)肺部疾病的理解

深吸一口氣?，F(xiàn)在呼氣。恭喜你!您所做的事情完全是平凡的，卻是如此神秘，以至于科學(xué)家們?nèi)匀徊涣私膺@一切。

氧氣和二氧化碳如何進(jìn)入和離開血液是眾所周知的，但是科學(xué)家們才剛剛開始理解呼吸組織隨著每次呼吸的擴(kuò)張和收縮而發(fā)生的變化。他們找到的答案可能有助于確定更好的方法來診斷和治療肺部疾病，包括與霧化，卷煙和/或空氣污染相關(guān)的致命疾病。

僵硬的膠原蛋白和彈性的彈力蛋白，組織纖維成排排列在一起，使肺部和呼吸系統(tǒng)的其他部分能夠伸展并恢復(fù)形狀。諸如空氣污染之類的環(huán)境污染物對(duì)這些纖維的損害導(dǎo)致了諸如慢性阻塞性肺病或COPD以及哮喘的疾病?？茖W(xué)家以前曾認(rèn)為，由于它們的成分，這些纖維支配著氣道的力學(xué)。

加州大學(xué)河濱呼吸中心的合作者發(fā)表了新的研究成果，該合作者是機(jī)械工程助理教授Mona Eskandari和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)助理教授Tara Nordgren。和格雷斯奧康奈爾升，機(jī)械工程的加州大學(xué)伯克利分校的副教授，反而觀察到從近側(cè)組織纖維遠(yuǎn)端氣道的形狀和形式的不同，影響呼吸彈性。

由埃斯坎達(dá)里(Eskandari)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員張開了從屠宰場(chǎng)獲得的豬肺氣道，并觀察了組織的應(yīng)激反應(yīng)。除了測(cè)量組織的生化成分外，他們還進(jìn)行了詳細(xì)的顯微鏡觀察。在呼吸道的某些部分，例如氣管-將空氣從鼻道輸送到肺部的“風(fēng)管”-膠原蛋白和彈性蛋白纖維在較小的氣道中呈卷曲的“ Z”形他們是直人。

總的來說，這些實(shí)驗(yàn)與說明纖維結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的數(shù)學(xué)模型相關(guān)，這是整個(gè)支氣管樹組織行為的**個(gè)預(yù)測(cè)。

一個(gè)令人驚訝的結(jié)果引人注目。

Eskandari說：“我們震驚的是沒有找到模型和纖維含量之間的確切趨勢(shì)，而是發(fā)現(xiàn)了微觀結(jié)構(gòu)形狀，這表明力學(xué)受形態(tài)控制?！薄芭c具有波浪形彈簧和直彈簧相比，前者具有更大的靈活性。我們認(rèn)為這可以解釋為什么我們以前在較小的氣道上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)會(huì)更堅(jiān)硬?！?/span>

結(jié)果表明將數(shù)學(xué)模型與實(shí)際組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來的重要性，以便了解肺在健康和疾病中的功能，并暗示纖維形狀的改變可能會(huì)導(dǎo)致肺部疾病。

研究人員現(xiàn)在正在進(jìn)行廣泛的研究，以測(cè)量這些纖維的波紋度。這些發(fā)現(xiàn)具有廣泛的意義。他們將幫助科學(xué)家更好地了解各種肺部疾病，從慢性肺部疾病(如COPD)(美國的主要死亡原因)到與電子煙相關(guān)的奇怪的肺部疾病，迄今為止已經(jīng)影響了近1,500人并殺死了33 。

諾德格倫說：“在霧化過程中以及在其他環(huán)境暴露中吸入的化學(xué)物質(zhì)可能對(duì)肺造成直接和間接的損害?！边@種損害，特別是如果沒有適當(dāng)修復(fù)的話，會(huì)導(dǎo)致肺部改變，包括改變肺功能的膠原蛋白和彈性蛋白成分?！?/span>