Глубокий вдох каждые 5 минут - жизненно необходим

Рефлекс, благодаря которому примерно раз в пять минут обычный вдох превращается в глубокий, обеспечивает нормальную работу легких.

Ученые из Калифорнийского и Стэнфордского университетов (США) обнаружили в головном мозге две очень небольшие группы нейронов, отвечающие за превращение обычного вдоха в глубокий. Исследователи, чья работа опубликована в журнале Nature, полагают, что это открытие со временем поможет в лечении тех пациентов, которые не могут самостоятельно вздыхать, а также тех, кто вздыхает слишком часто.
Рефлекторные глубокие вздохи жизненно важны для нормальной функции легких. Благодаря им происходит нормальный газообмен: кислород поступает в кровь, а углекислый газ ее покидает. Если человек примерно каждые пять минут, то есть 12 раз в час, не делает вдох, вдвое превышающий по объему вдыхаемого воздуха обычный, альвеолы спадаются, и функция легких постепенно угасает.
Чтобы выяснить, как именно головной мозг регулирует этот процесс, исследователи изучили более 19 тысяч сценариев работы генов в клетках мозга мышей. Им удалось обнаружить в стволе мозга скопление из 200 нейронов, которые выделяют два вида химических веществ (нейропептидов). Эти вещества действуют на другой кластер из 200 нейронов, расположенный в дыхательном центре мозга. Нервные клетки, в свою очередь, стимулируют активность дыхательных мышц, вызывая в итоге не обычный вдох, а глубокий вздох. Когда ученые блокировали выделение одного из нейропептидов, мыши начинали вздыхать не 40 раз в час, как обычно, а в два раза реже. «Выключение» обоих нейропептидов приводило к тому, что животные полностью прекращали глубоко вздыхать.
«Мы впервые видим, чтобы столь сложный и важный для выживания организма процесс обеспечивался таким небольшим количеством нейронов», — отметил один из авторов исследования, нейробиолог Джек Фелдман (Jack Feldman). Его соавтор, биохимик Марк Красноу (Mark Krasnow), считает, что полученные данные позволяют по-новому взглянуть на работу центра дыхания в мозге: «Он не только регулирует частоту дыхания, но и определяет тип дыхания. Это происходит благодаря переключению между небольшими кластерами нейронов разного вида. Каждый из них работает как кнопка, включающая определенный тип дыхания. Одна кнопка отвечает за обычные вдохи и выдохи, другая — за глубокие вздохи, а другие, возможно, — за зевание, принюхивание, кашель, а может, даже за смех и плач».
Исследователи предположили, что в будущем будут разработаны препараты, способные действовать на биологический механизм, регулирующий глубокий вдох. Тем самым можно будет помочь пациентам с нарушенной функцией легких, по тем или иным причинам не способным самостоятельно глубоко дышать.
Ранее ученые из Ливерпульской школы тропической медицины нашли первыйгенетический фактор заболеваний легких.