Question : How exactly do inhalers work ?

Early 20th century writer, Marcel Proust, finished his magnum opus “In Search of Lost Time” from bed— in a cork-lined room to keep allergens out. Proust suffered from severe asthma. At the time, there weren’t great treatments.

When breathlessness set in, he’d burn powders that filled the space with smoke and fumes. Or, for a quick fix, he’d smoke a doctor-recommended anti-asthma cigarette. These powders and cigarettes commonly contained thorn apple, which can open your airways. However, both were clearly terrible ideas. Smoking and fumes bring damaging, carcinogenic toxins into your lungs.

Thankfully, today we have inhalers— simple but powerful devices that deliver lung medications straight to the source and without the nasty side effects of smoke inhalation.

Inhalers are mainly used to treat two conditions: asthma and chronic obstructive pulmonary disease, or COPD. And there are two main types: preventative inhalers and rescue inhalers.

Preventative inhalers can be used every day to control symptoms. There are also rescue inhalers, which are great in an emergency, but using them regularly can be dangerous.

So how do they work?

When you take a breath, air travels through your lungs using tubes called airways, or bronchi. The airways funnel to sacs, called alveoli, where your red blood cells absorb all the oxygen your body needs.

But if you have asthma, the muscles around your airways may tighten, the lining of your airways may get inflamed, and your lungs may make too much of the mucus they use to trap dust and germs. Essentially, this clogs the pipes and makes it difficult to exhale.

Rescue inhalers deliver a medication called a bronchodilator that quickly relaxes these muscles, making it easier to breathe. These bronchodilators are short acting, lasting around four hours.

Rescue inhalers can be used for COPD, too. COPD is a catch-all term to describe the most common breathing conditions, like emphysema and chronic bronchitis, which people often have at the same time.

In emphysema, repeated exposure to smoke or irritating particles breaks the inner walls of the alveoli. Because there’s less surface area for blood and oxygen to interact, less oxygen makes its way to your bloodstream, causing you to constantly feel out of breath.

In chronic bronchitis, the airway’s lining is inflamed and produces more mucus to trap incoming smoke or dust particles. And the little hairs lining the airways that normally help push the mucus out are often damaged, so the mucus gets stuck.

During a COPD attack, rescue inhalers open the airways, just as they do for asthma.

Preventative inhalers are used daily to stop asthma and COPD symptoms before they even start. They often contain both a corticosteroid, which reduces inflammation, and a long-acting bronchodilator.

In fact, one class of bronchodilators for patients with COPD is related to the compounds in thorn apples. These drugs block signals from the nerves that tell the airway muscles to contract. Those same nerve signals are thought to be responsible for increasing mucus in the lungs, so these drugs may help clear the airways as well.

The real beauty of inhalers is how they get these medications into your lungs. They work by suspending, or aerosolizing, medications into the air to be easily inhaled. Each type of inhaler does this in a slightly different way.

Dry powder inhalers require a person to breathe in to aerosolize a powder medication. Nebulizers, on the other hand, use either ultrasonic vibrations or compressed air to turn liquid medication into a mist.

The pressurized metered-dose inhaler works a lot like hairspray. This medicine is dissolved in a fluid called a propellant, and it’s under high pressure. This causes the fluid and medication mixture to shoot out in a fast-moving mist.

But this mist can sometimes be hard to coordinate with breathing. So there’s one more device, called a soft mist inhaler, that administers doses at lower speeds, without the use of a propellant.

Asthma and COPD each affects hundreds of millions of people worldwide each year. But thanks to inhalers, what once kept Proust confined to a cork-lined room, can now be treated in a few short puffs.

اسپری‌های تنفسی دقیقاً چطور کار می‌کنند ؟

در اوایل قرن بیستم، نویسنده‌ای به نام مارسل پروست شاهکار بزرگ خود، در جست‌وجوی زمان از دست‌رفته را در حالی نوشت که در رختخوابش دراز کشیده بود؛ در اتاقی که دیوارهایش با چوب‌پنبه پوشانده شده بود تا آلرژن‌ها وارد نشوند. پروست از آسم شدید رنج می‌برد و در آن زمان، درمان‌های مؤثری برای این بیماری وجود نداشت.

هرگاه تنگی نفس سراغش می‌آمد، پودرهایی را می‌سوزاند که فضا را از دود و بخار پر می‌کرد. یا برای درمان سریع‌تر، سیگارهای ضد آسمی را می‌کشید که پزشکان توصیه کرده بودند. این پودرها و سیگارها معمولاً حاوی گیاه تاتوره (thorn apple) بودند، گیاهی که می‌تواند راه‌های هوایی را باز کند. اما هر دو روش، در واقع تصمیم‌های فاجعه‌باری بودند، چون دود و بخار باعث ورود سموم سرطان‌زا و مضر به ریه‌ها می‌شوند.

خوشبختانه امروزه اسپری‌های تنفسی (inhalers) را داریم — ابزارهایی ساده اما قدرتمند که دارو را مستقیماً به ریه‌ها می‌رسانند، بدون عوارض خطرناک ناشی از استنشاق دود. اسپری‌های تنفسی عمدتاً برای درمان دو بیماری استفاده می‌شوند: آسم و بیماری مزمن انسدادی ریه (COPD). این داروها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:

۱. اسپری‌های پیشگیرانه (preventative inhalers)

۲. اسپری‌های اضطراری یا نجات‌دهنده (rescue inhalers)
اسپری‌های پیشگیرانه برای کنترل روزانه علائم به کار می‌روند. در مقابل، اسپری‌های نجات‌دهنده در مواقع اضطراری بسیار مفید هستند، اما استفاده مداوم از آن‌ها می‌تواند خطرناک باشد.

اما این دستگاه‌ها چطور کار می‌کنند؟

وقتی نفس می‌کشید، هوا از طریق لوله‌هایی به نام نایژه‌ها (bronchi) وارد ریه‌ها می‌شود. این لوله‌ها هوا را به کیسه‌های کوچکی به نام آلوئول‌ها (alveoli) هدایت می‌کنند، جایی که سلول‌های قرمز خون، اکسیژن مورد نیاز بدن را جذب می‌کنند. اما اگر آسم داشته باشید، عضلات اطراف نایژه‌ها منقبض می‌شوند، دیواره آن‌ها ملتهب می‌شود و ریه‌ها مخاط بیش از حد تولید می‌کنند تا گردوغبار و میکروب‌ها را به دام بیندازند. در نتیجه، مسیرهای هوایی مسدود شده و بازدم دشوار می‌شود.

اسپری‌های نجات‌دهنده دارویی به نام برونکودیلاتور (bronchodilator) را وارد ریه می‌کنند که به‌سرعت این عضلات را شل کرده و تنفس را آسان‌تر می‌کند. این داروها کوتاه‌اثر هستند و معمولاً حدود چهار ساعت دوام دارند. اسپری‌های نجات‌دهنده برای COPD نیز استفاده می‌شوند. COPD اصطلاحی کلی است برای چند بیماری شایع تنفسی، از جمله آمفیزم (emphysema) و برونشیت مزمن (chronic bronchitis) که اغلب هم‌زمان در یک فرد دیده می‌شوند.

در آمفیزم، قرار گرفتن مکرر در معرض دود یا ذرات تحریک‌کننده باعث تخریب دیواره‌های داخلی آلوئول‌ها می‌شود. در نتیجه سطح تماس اکسیژن و خون کاهش می‌یابد، و اکسیژن کمتری وارد جریان خون می‌شود. این موضوع باعث احساس دائمی تنگی نفس می‌شود. در برونشیت مزمن، پوشش داخلی نایژه‌ها ملتهب می‌شود و مخاط بیشتری تولید می‌کند تا ذرات دود یا گردوغبار را به دام بیندازد. همچنین، مژک‌ها یا همان موهای ریزی که معمولاً به خارج کردن مخاط کمک می‌کنند، آسیب می‌بینند و در نتیجه مخاط در ریه‌ها گیر می‌کند.

در هنگام حمله‌ی COPD ، اسپری‌های نجات‌دهنده درست مانند درمان آسم، راه‌های هوایی را باز می‌کنند. از طرف دیگر، اسپری‌های پیشگیرانه هر روز استفاده می‌شوند تا از بروز علائم آسم و COPD جلوگیری کنند. این داروها معمولاً ترکیبی از کورتیکواستروئیدها (برای کاهش التهاب) و برونکودیلاتورهای طولانی‌اثر هستند.

جالب است بدانید یکی از انواع برونکودیلاتورها که برای بیماران COPD استفاده می‌شود، از ترکیباتی گرفته شده که در گیاه تاتوره نیز یافت می‌شود. این داروها سیگنال‌های عصبی را که به عضلات راه‌های هوایی دستور انقباض می‌دهند، مسدود می‌کنند.

همچنین از آنجا که همین سیگنال‌ها در افزایش ترشح مخاط نقش دارند، این داروها به پاک شدن ریه‌ها نیز کمک می‌کنند. اما زیبایی واقعی اسپری‌های تنفسی در نحوه رساندن دارو به ریه‌هاست. این دستگاه‌ها دارو را به شکل ذرات معلق در هوا (aerosol) درمی‌آورند تا به‌راحتی استنشاق شود. هر نوع اسپری تنفسی این کار را به روش متفاوتی انجام می‌دهد.

در اسپری‌های پودر خشک (Dry Powder Inhaler)، فرد باید با دمیدن، پودر دارو را به حالت معلق درآورد و آن را استنشاق کند. در مقابل، نِبولایزرها (Nebulizers) با استفاده از ارتعاشات اولتراسونیک یا هوای فشرده، داروی مایع را به شکل بخار در می‌آورند.

اسپری تنفسی دوزسنج فشرده (Pressurized Metered-Dose Inhaler) عملکردی شبیه اسپری مو دارد. در این نوع، دارو در مایعی به نام پروپلانت (Propellant) حل شده و تحت فشار بالا قرار دارد. هنگام استفاده، این مخلوط دارو و مایع به شکل مه‌ای سریع و پرقدرت از دستگاه خارج می‌شود.

اما گاهی هماهنگ کردن استنشاق با خروج مه دشوار است. برای همین نوع دیگری از دستگاه‌ها به نام اسپری مه نرم (Soft Mist Inhaler) طراحی شده‌اند که دوز دارو را با سرعت کمتر و بدون استفاده از پروپلانت وارد ریه می‌کنند. هر سال صدها میلیون نفر در سراسر جهان به آسم یا COPD مبتلا هستند. اما خوشبختانه، به لطف اسپری‌های تنفسی، بیماری‌ای که زمانی مارسل پروست را در اتاقی چوب‌پنبه‌ای حبس کرده بود، اکنون تنها با چند پاف ساده قابل کنترل است.