La respiración de los bebés prematuros puede ser perjudicial. Bombear los pulmones con un exceso de presión, como se hace en la ventilación, daña el tejido pulmonar, a diferencia de la respiración natural por estiramiento.
Los pulmones de los bebés prematuros a menudo no han crecido lo suficiente. Como resultado, su respiración puede ser más débil. La ventilación artificial es necesaria para salvarles la vida", afirma Mareike Zink, profesora de biofísica celular de la Universidad de Leipzig.
Pero esa ventilación puede causar daños. Por ejemplo, puede desarrollarse la enfermedad pulmonar displasia broncopulmonar (DBP). En ella, el tejido pulmonar cambia de forma irreversible. Un niño con esta enfermedad tiene un mayor riesgo de infecciones respiratorias.
Zink, junto con sus colegas también especializados en el cuidado de los bebés prematuros, está investigando por qué y cómo la ventilación artificial provoca daños en los pulmones.
Respiración y ventilación
En sus experimentos, los investigadores utilizan tejido pulmonar de ratas prematuras y adultas. Imitan los efectos de la respiración normal y la ventilación artificial.
Durante la respiración normal, el diafragma se mueve hacia abajo. Esto hace que los pulmones se estiren y aumenten de volumen. Esto crea un vacío en los pulmones, lo que hace que se aspire automáticamente el aire y se inhale. En la ventilación artificial, un dispositivo bombea aire a los pulmones, creando un exceso de presión. Esta presión obliga a los pulmones a expandirse.
Cada una de estas dos formas de hacer llegar el aire a los pulmones tiene un efecto diferente sobre el tejido pulmonar. El exceso de presión de la ventilación provoca la compresión del tejido pulmonar, mientras que en la respiración normal el movimiento del diafragma tira realmente del tejido.
Respiración elástica
Si el tejido pulmonar fuera totalmente elástico, se comportaría igual durante este bombeo que durante el estiramiento", dice Zink, "pero el tejido no es elástico". Es viscoelástica. Esto significa que la forma en que se deforma el material determina su comportamiento. Así que tirar desde el exterior o bombear aire desde el interior da resultados diferentes".
Para imitar la respiración, los investigadores estiraron el tejido pulmonar de ratas prematuras y adultas. Y comprimieron el tejido, como sucede durante la ventilación. Resulta que cuando se estira (como en la respiración normal) el tejido se comporta de forma elástica. Vuelve a brotar sin ningún cambio en la estructura molecular del tejido pulmonar.
Esto no parece ser cierto para el tejido que se comprime cuando se bombea aire en él. Al hacerlo, los investigadores observaron que la expansión de los pulmones depende de la frecuencia con la que se "bombea" el tejido. Cuanto más rápido se infla y se vuelve a desinflar, más rígido se comporta el material.
Esto indica que se están produciendo pequeños cambios en el tejido pulmonar. Zink: "Las pequeñas roturas se producen a escala molecular, lo que significa que la estructura molecular se daña. Y no queremos que eso ocurra".
Tejido pulmonar rígido
Los investigadores también descubrieron que el tejido pulmonar de las ratas prematuras es más rígido que el de las ratas adultas. Así que se necesita una mayor presión de aire para ampliar el pulmón. Esto es también lo que notan los médicos: es difícil, incluso con alta presión, conseguir que los pulmones se estiren. Pero tampoco hay que ejercer demasiada presión, ya que eso puede provocar desgarros en los pulmones.
Lo mejor sería evitar la necesidad de ventilación", dice Zink. "También lo sabemos por los pacientes de COVID-19, donde vemos que la ventilación puede causar daños en los pulmones. Por eso, los médicos suelen esperar el mayor tiempo posible y solo ventilan cuando es realmente necesario".
Todavía no existe una forma de hacer llegar el aire a los pulmones sin dañar el tejido pulmonar. Se están probando todo tipo de cosas, como la ventilación con diferentes presiones y velocidades. Pero aún no está claro cuál es el mejor enfoque. Los investigadores esperan encontrar una respuesta a esta cuestión en el futuro, mediante un análisis más detallado de los efectos en la estructura de los tejidos.