En Alemania, alrededor del diez por ciento de todos los niños nacen antes de la semana 37 de embarazo y, por lo tanto, se consideran prematuros. Muchos de estos bebés prematuros requieren ayuda para respirar debido a sus pulmones subdesarrollados. Sin embargo, la práctica clínica demuestra que la ventilación mecánica puede causar daños irreversibles en los pulmones, aunque aún no se conocen las causas exactas. En un estudio interdisciplinario, físicos y médicos de la Universidad de Leipzig han demostrado ahora que el aumento de la presión sobre el tejido pulmonar, causado por la ventilación mecánica, presenta el riesgo de estirar demasiado el tejido, incluso con pequeñas cantidades de aire, y alterar la función celular durante el intercambio de gases..

Acaban de publicar los resultados de su estudio en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Durante la respiración normal, el diafragma desciende por debajo de los pulmones con cada respiración. Esto hace que los pulmones se expandan dentro del tórax, creando una presión negativa o vacío en los pulmones. Para compensar esta presión negativa, el aire fluye automáticamente hacia los pulmones y la persona inhala. La ventilación mecánica consiste en bombear aire a los pulmones a través de un tubo. Los pulmones luego se expanden debido a esta presión positiva. «Suponemos que esta presión positiva provoca una ligera compresión del tejido pulmonar, mientras que durante la respiración normal el pulmón es ‘jalado’ desde el exterior para crear la expansión», explica la física profesora Mareike Zink, que realizó el estudio interdisciplinario sobre el física del pulmón prematuro junto con su colega, la Dra. Mandy Laube, del laboratorio de investigación de neonatología de la Facultad de Medicina.

«En nuestros experimentos, estudiamos el tejido pulmonar fetal bajo estrés de tracción y compresión para explorar las diferencias en la mecánica del tejido en el pulmón prematuro», informa Mareike Zink. Los experimentos mostraron que el tejido pulmonar se deformaba completamente elásticamente bajo tensión, como ocurre durante la respiración normal. Sin embargo, cuando se sometía a presión, como ocurre con la ventilación mecánica, se observaba una deformación viscoelástica de los pulmones. Esto significa que aunque el tejido vuelve a su estado original después de la deformación, a nivel molecular ya existen cambios estructurales que indican un daño tisular irreversible.

«Además, nuestros resultados muestran que la función de las células pulmonares se ve afectada bajo presión. Incluso la presión baja, como es común en la ventilación mecánica, puede generar unidades estructurales en la superficie celular, que son importantes en el transporte de moléculas y agua, por ejemplo, ya no pueden realizar su función», explica Mandy Laube.

Los dos científicos llegan a la siguiente conclusión : para algunos bebés prematuros, la ventilación mecánica es el único tratamiento para asegurar la supervivencia. Sin embargo, existe el riesgo de complicaciones debido a las propiedades mecánicas alteradas de los pulmones prematuros en comparación con los adultos. Por lo tanto, las estrategias terapéuticas futuras deberían considerar la influencia de las fuerzas físicas en los tejidos y las células, y limitar los aumentos de presión en los pulmones para minimizar el riesgo de daño. «Dado que también se ha observado en pacientes ventilados con covid-19 que la ventilación mecánica puede provocar más daño pulmonar, postulamos que aquí, también, el pulmón dañado puede estirarse demasiado más fácilmente por la presión positiva y que la función de las células pulmonares se detiene o cambia. más rápido bajo una mayor presión», concluye Mareike Zink.