У здоровых людей слизь, выделяемая бронхолегочной системой, на 98 % состоит из воды. Она улавливает чужеродные частицы, включая микробы, прежде чем они достигнут легких. Менее 1 % обычной слизи состоит из сложных белков, называемых муцинами, которые и придают слизи гелеобразные свойства. Кашлевой рефлекс провоцирует высокоскоростные воздушные потоки, которые отрывают слизь от поверхности, где она скопилась, и выводят ее из организма.

Известно, что при таких заболеваниях как бронхит курильщика, хронический бронхит, бронхиальная астма, ХОБЛ (хроническая обструктивная болезнь легких), хронический бронхит или муковисцидоз (кистозный фиброз) слизь становится намного более вязкой и эластичной, чем обычно (почти желеобразной) поскольку она перегружена муцинами. В слизи пациентов с муковисцидозом количество муцинов достигает 10 %, а количество воды снижается до 79 %. Но ученые никогда полностью не понимали, почему все же кашель не способен очищать организм от слизи при таких заболеваниях

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разобрались в механизме данного явления. Они измерили адгезионные силы, связывающие слизь с поверхностью дыхательных путей и силы, которые удерживают слизь вместе. И заодно нашли несколько агентов, которые наверняка снижают плотность слизи и ее сцепление с поверхностью.

Для этого ученые сначала взяли клетки дыхательных путей из легких пациентов с кистозным фиброзом и культивировали их в лаборатории. Эти клетки продуцировали привычный слой очень вязкой слизи.

Поскольку слизь является очень «мягким» гелем, исследователи разработали методику встраивания небольших сеток, которые прочно связываются с слизью. Затем сетки шелковой нитью соединили с двигателем с помощью датчика силы. Таким образом удалось «посчитать» силу, необходимую для вытягивания и разрыва слизи. А также сравнить ее с силой, необходимой для того же самого в здоровом организме.

Исследователи увидели, что адгезионная и когезионная прочность слизи резко возрастает, когда отношение муцинов к воде становится выше, чем обычно. Сил противодействия, вызванных кашлем при этом не хватает, чтобы сдвинуть слизь с места.

Однако совсем другую картину можно было наблюдать при ингаляциях физиологического и гипертонического растворов — они увеличивали количество воды в слизи, тем самым делая ее тоньше. Другие известные виды лечения, так называемые «муколитики», делали слизь менее вязкой и эластичной, измельчая или разделяя молекулы муцина.

Команда ученых обнаружила, что обработка солевыми растворами и муколитиками дополняют друг друга и именно в комбинации оба типа терапии наилучшим образом работают на снижение адгезионной и когезионной прочности слизи. А значит, на улучшение состояния пациентов.