Beneficiul unui suspin sau al unei respirații profunde

Cercetătorii de la ETH Zürich, în colaborare cu echipe din Spania, Belgia și Statele Unite, au publicat la 16 octombrie 2025 în revista Science Advances un studiu care oferă o explicație fizică detaliată pentru senzația de ușurare resimțită după o respirație profundă sau un suspin. Studiul, condus de profesorul Jan Vermant, specialist în materiale moi, și de doctoranda Maria Novaes-Silva, explorează mecanica fluidului pulmonar – în special rolul său în reducerea tensiunii superficiale și în menținerea complianței pulmonare.

Context

Peste jumătate dintre copiii născuți prematur înainte de săptămâna 28 de sarcină dezvoltă sindrom de detresă respiratorie, deoarece plămânii lor nu produc suficient lichid surfactant, o substanță complexă de lipide și proteine care reduce tensiunea superficială alveolară. Lipsa acestui film face ca o parte dintre alveole să colabeze, limitând oxigenarea și ducând, adesea, la insuficiență respiratorie.

În anii 1980, introducerea terapiei cu surfactant exogen, obținut din plămâni de origine animală, a revoluționat tratamentul acestor nou-născuți. Această terapie a crescut semnificativ complianța pulmonară, permițând o expansiune mai ușoară a alveolelor.

Totuși, în cazul adulților cu sindrom de detresă respiratorie acută (ARDS), cum a fost observat în timpul pandemiei de COVID-19, administrarea aceluiași surfactant nu are efect. Această diferență a sugerat că nu doar tensiunea superficială, ci și proprietățile mecanice interne ale filmului fluid joacă un rol esențial în fiziologia respirației.

Despre studiul actual

Pentru a înțelege aceste mecanisme, echipa condusă de Vermant a utilizat tehnici experimentale avansate de măsurare reologică și interfacială pentru a analiza comportamentul filmului de surfactant în condiții controlate. Cercetătorii au recreat în laborator ciclurile de întindere și comprimare care apar în timpul inspirației și expirației, inclusiv respirațiile profunde.

Ei au descoperit că tensiunea de suprafață a filmului scade semnificativ după respirațiile adânci, ceea ce crește complianța pulmonară și explică fiziologic senzația de „ușurare în piept” pe care oamenii o experimentează după un suspin.

Analiza microscopică a arătat că filmul pulmonar nu este uniform, ci multistratificat, cu:

• un strat superficial mai rigid, situat la interfața cu aerul,

• și straturi subiacente mai moi, alcătuite din componente lipidice mai fluide.

Această structură stratificată este dinamică: în timpul respirației superficiale, straturile tind să-și piardă ordinea optimă, revenind lent la echilibru în perioadele de repaus.

Rezultate

Experimentele au arătat că:

• În timpul respirațiilor profunde, compresia și întinderea pronunțată a filmului determină reorganizarea moleculară a stratului de suprafață.

• Are loc o îmbogățire în lipide saturate, care duce la formarea unei interfețe mai dense și mai ordonate.

• Această stare este metastabilă, menținută doar prin muncă mecanică – adică prin mișcările generate de respirațiile adânci.

Aceste descoperiri sugerează că respirațiile profunde acționează ca un mecanism natural de întreținere a structurii surfactantului pulmonar, restabilind stratificarea optimă necesară pentru o ventilație eficientă.

Rezultatele experimentale sunt susținute și de observații clinice: pacienții cu respirație superficială prelungită dezvoltă treptat scăderea complianței pulmonare și dificultăți de respirație – semne că structura filmului surfactant se degradează în absența ciclurilor de întindere pronunțată.

Doctoranda Maria Novaes-Silva a concluzionat că aceste corelații dintre datele de laborator și observațiile clinice „sunt o dovadă că am reușit să captăm proprietăți reale ale sistemului biologic”.

Perspective terapeutice

O direcție promițătoare de cercetare derivată din aceste descoperiri este reconstrucția artificială a structurilor multistratificate ale surfactantului. Echipa propune explorarea unor compuși sau materiale biomimetice capabile să reproducă acest comportament complex, menținând starea de complianță optimă fără a necesita muncă mecanică intensă.

Profesorul Vermant a subliniat potențialul terapiilor bazate pe spumă, aflate în dezvoltare de către alte grupuri de cercetare, care ar putea imita mecanic și funcțional dinamica naturală a surfactantului pulmonar.

Concluzie

Acest studiu dezvăluie un mecanism fizic esențial pentru funcția respiratorie: respirațiile profunde nu doar oxigenează mai bine organismul, ci mențin integritatea structurală a surfactantului pulmonar, optimizând proprietățile mecanice ale plămânilor.

Prin această perspectivă interdisciplinară – la intersecția dintre biofizică, ingineria materialelor și medicină respiratorie – cercetarea oferă o bază științifică solidă pentru dezvoltarea terapiilor inovatoare în insuficiența respiratorie acută și cronică.