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    膠原蛋白和彈性蛋白纖維的形狀和結構可以增進我們對肺部疾病的理解

    深吸一口氣。現在呼氣。恭喜你!您所做的事情完全是平凡的,卻是如此神秘,以至于科學家們仍然不了解這一切。

    氧氣和二氧化碳如何進入和離開血液是眾所周知的,但是科學家們才剛剛開始理解呼吸組織隨著每次呼吸的擴張和收縮而發生的變化。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,使肺部和呼吸系統的其他部分能夠伸展并恢復形狀。諸如空氣污染之類的環境污染物對這些纖維的損害導致了諸如慢性阻塞性肺病或COPD以及哮喘的疾病。科學家以前曾認為,由于它們的成分,這些纖維支配著氣道的力學。

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

    由埃斯坎達里(Eskandari)領導的研究人員張開了從屠宰場獲得的豬肺氣道,并觀察了組織的應激反應。除了測量組織的生化成分外,他們還進行了詳細的顯微鏡觀察。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,這些實驗與說明纖維結構增強的數學模型相關,這是整個支氣管樹組織行為的第一個預測。

    一個令人驚訝的結果引人注目。

    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,而是發現了微觀結構形狀,這表明力學受形態控制。”“與具有波浪形彈簧和直彈簧相比,前者具有更大的靈活性。我們認為這可以解釋為什么我們以前在較小的氣道上進行的實驗會更堅硬。”

    結果表明將數學模型與實際組織結構聯系起來的重要性,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導致肺部疾病。

    研究人員現在正在進行廣泛的研究,以測量這些纖維的波紋度。這些發現具有廣泛的意義。他們將幫助科學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)到與電子煙相關的奇怪的肺部疾病,迄今為止已經影響了近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境暴露中吸入的化學物質可能對肺造成直接和間接的損害。”這種損害,特別是如果沒有適當修復的話,會導致肺部改變,包括改變肺功能的膠原蛋白和彈性蛋白成分。”

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