Beademing van te vroeg geboren baby’s kan schadelijk zijn. De longen oppompen met overdruk, zoals bij beademing gebeurt, beschadigt longweefsel, in tegenstelling tot de natuurlijke ademhaling door oprekken.

De longen van te vroeg geboren baby’s zijn vaak nog niet voldoende uitgegroeid. Daardoor kan hun ademhaling haperen. ‘Er is kunstmatige beademing nodig om hun leven te redden’, vertelt Mareike Zink, hoogleraar celbiofysica aan de universiteit van Leipzig.

Maar die beademing kan schade aanrichten. Zo kan de longaandoening bronchopulmonale dysplasie (BPD) ontstaan. Hierbij verandert het longweefsel onomkeerbaar. Een kind met deze aandoening heeft een vergroot risico op luchtweginfecties.

De stille kinderen van de Concorde
LEES OOK
De stille kinderen van de Concorde

Zink onderzoekt met collega’s die ook gespecialiseerd zijn in de zorg voor vroeggeborenen, waarom en hoe kunstmatige beademing schade aan de longen veroorzaakt.

Ademen en beademen

In hun experimenten gebruiken de onderzoekers longweefsel van vroeggeboren en volwassen ratten. Ze bootsen de effecten na van gewoon ademhalen en van kunstmatige beademing.

Tijdens een gewone inademing beweegt je middenrif naar beneden. Daardoor worden je longen uitgerekt en neemt het volume toe. Dat zorgt voor een vacuüm in je longen waardoor je automatisch lucht naar binnen zuigt en dus inademt. Bij kunstmatige beademing pompt een apparaat lucht je longen in waardoor er overdruk ontstaat. Die druk dwingt je longen om uit te zetten.

Deze twee manieren om lucht in de longen te krijgen, hebben elk een ander effect op het longweefsel. De overdruk van beademing veroorzaakt het samendrukken van het longweefsel, terwijl bij normale ademhaling door de beweging van het middenrif juist aan het weefsel getrokken wordt.

Elastische ademhaling

‘Als longweefsel volledig elastisch zou zijn, dan zou het zich hetzelfde gedragen bij dit oppompen als bij het uitrekken’, zegt Zink. ‘Maar het weefsel is niet elastisch. Het is visco-elastisch. Dat betekent dat de manier waarop je het materiaal vervormt bepaalt hoe het zich gedraagt. Dus van buitenaf trekken of van binnenuit lucht erin pompen, geeft verschillende resultaten.’

Om de ademhaling na te bootsen, rekten de onderzoekers het longweefsel van vroeggeboren en volwassen ratten op. En ze drukten het weefsel samen, zoals gebeurt bij beademing. Het blijkt dat het weefsel zich bij oprekking – zoals bij gewone ademhaling – elastisch gedraagt. Het veert terug zonder dat er veranderingen optreden in de moleculaire structuur van het longweefsel.

Dat blijkt niet te gelden voor het weefsel dat samengedrukt wordt als je er lucht in pompt. Daarbij zagen de onderzoekers dat het uitzetten van de longen afhangt van de frequentie waarmee ze het weefsel ‘oppompen’. Hoe sneller ze het oppompen en weer leeg laten lopen, hoe stijver het materiaal zich gedraagt.

Dat duidt erop dat er kleine veranderingen plaatsvinden in het longweefsel. Zink: ‘Er ontstaan kleine breuken op moleculaire schaal, wat betekent dat de moleculaire structuur beschadigd raakt. En dat willen we niet.’

Stijf longweefsel

De onderzoekers ontdekten ook dat het longweefsel van te vroeg geboren ratten stijver is dan dat van volwassen ratten. Dus heb je een hogere luchtdruk nodig om de long te vergroten. Dat is ook wat artsen merken: het is lastig, zelfs met hoge druk, om de longen te laten uitrekken. Maar je wilt ook niet te veel druk gebruiken, want dat kan scheuren veroorzaken in de longen.

Een te vroeg geboren baby aan de beademing die wordt behandeld op de afdeling neonatologie. Beeld: Stefan Straube / Universitair Medisch Centrum Leipzig

‘Het beste zou zijn te voorkomen dat beademing nodig is’, zegt Zink. ‘Dat weten we ook van COVID-19-patiënten, waar we zien dat beademing schade kan veroorzaken in de longen. Daarom wachten artsen meestal zo lang mogelijk, en beademen ze alleen als het echt nodig is.’

Een manier om lucht in de longen te krijgen zonder het longweefsel te beschadigen, bestaat nog niet. Er wordt van alles geprobeerd, zoals beademen met wisselende druk en verschillende snelheden. Maar het is nog niet duidelijk wat de beste aanpak is. Door de effecten op de weefselstructuur verder in kaart te brengen, hopen de onderzoekers daar in de toekomst een antwoord op te vinden.