Як брудне повітря повільно змінює наш організм

Канадські науковці спробували з'ясувати, що відбувається з організмом людини, яка вдихає повітря сучасного мегаполісу.

Провести дві години в підвалі лікарні, вдихаючи вихлопні гази дизельного двигуна, - не найкращий початок дня.

Та саме цим займається Джулія, відома також як піддослідна COPA-03. Вона сидить в герметичній скляній камері розмірами 1,2 на 1,8 м і 2,1 м заввишки і дивиться канал Netflix на своєму айпаді.

Час від часу Джулія сідає на велотренажер, щоб змінити ритм дихання. Обсяг вихлопних газів, які вони вдихає, приблизно дорівнює ступеню забруднення повітря у таких великих містах, як Мехіко чи Пекін.

За допомогою цього дослідження науковці намагаються зрозуміти, що відбувається з людським організмом, коли він дихає забрудненим повітрям, і як допомогти людям, які особливо до нього вразливі.

Останнім часом ситуація зі шкідливими атмосферними викидами викликає дедалі більше занепокоєння у всьому світі.

Всесвітня організація охорони здоров'я прогнозує, що до 2030 року хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ) стане третьою з основних причин передчасної смерті у світі.

Цю хворобу зазвичай спричинює куріння, але останні дослідження свідчать, що якщо пацієнт не курить, причиною захворювання може бути забруднене повітря, зокрема з дизельними вихлопними газами.

У самому лише Лондоні через погану якість повітря вмирає майже 100 тисяч людей щороку. Хоча в періоди надзвичайної забрудненості атмосфери, як-от під час Великого смогу 1952 року, рівень смертності був набагато вищий.

Дизельні вихлопні гази - найпоширеніший забруднювач повітря в країнах, що розвиваються. Для них є звичайною картина, коли вантажівка випускає клуби чорного диму, зазначає доктор Джеремі Гірота з канадського Університету Британської Колумбії.

Саме такими газами (щоправда, змішаними з відфільтрованим повітрям) дихає Джулія в камері, підключеній до дизельного генератора, упродовж двох годин. Після цього її відвозять на таксі в лікарню Святого Павла, де вона знову сідає на велотренажер.

Потім вона проходить в іще меншу камеру, розміром як телефонна будка, де лаборант просить її подихати певним чином у спеціальну трубку.

Роботу легень Джулії реєструють приладом у вигляді синусоїд на екрані, а в лабораторії досліджують зміни у складі її крові і сечі, а також у легеневої функції.

Експеримент, в якому дівчина бере участь, - не для людей зі слабкими нервами. Пульмонолог Кріс Карлстен бере зразок її легеневої тканини, вставивши їй у горло спеціальну трубку і вколовши анестезію.

Вплив забрудненого повітря на організм людини зазвичай досліджують, порівнюючи симптоми різних хвороб із довгим списком токсинів, здатних їх викликати.

Але на практиці такий підхід виявляється досить малоефективним, адже міське повітря - це збірна солянка найрізноманітніших газів і дрібних часток.

Саме тому експериментальне дослідження канадських учених є надзвичайно цінним. Науковці Карлстен і Гірота, під керівництвом яких проходить експеримент, вивчають негативний вплив токсичних часток на організм людини в режимі реального часу.

Попереднє дослідження, проведене Карлстеном, показало, що лише дві години вдихання забрудненого повітря впливає на гени людини.

Про зміни у структурі ДНК, яка відповідає за нашу унікальність, не йдеться, але, як вважають науковці, в послідовність нашого геному вбудовується певний хімічний елемент.

Чи оборотні наслідки?

Йдеться про так звані епігенетичні зміни, пояснює доктор Девіс Діас-Санчес з науково-дослідної лабораторії при Агентстві з охорони навколишнього середовища США.

За його словами, такі екологічні фактори, як атмосферне забруднення, неправильне харчування і стрес "можуть вмикати або вимикати певні гени, а також впливати на взаємодію між генами і клітинами".

Чи оборотні епігенетичні зміни, спричинені забрудненим повітрям, науковцям поки невідомо. Можливо, вони носять тимчасовий характер, але досліджень, які б це підтвердили, поки що бракує.

Навіть, якщо ці зміни й тимчасові, реакція людського організму на вплив брудного повітря викликає занепокоєння, каже доктор Ніл Алексіс із відділення педіатрії та центру екологічної медицини, дослідження астми і легеневої біології при Університеті Північної Кароліни.

Однією з реакцій наших легень є запальний процес - тобто організм включає захисний механізм.

Проте, за словами доктора Алексіса, в тривалому запальному процесі легенів немає нічого хорошого, тому запалення потрібно або лікувати, або усувати подражник.

Забруднене повітря також перешкоджає повноцінному диханню. У людей із захворюваннями дихальних шляхів, такими як ХОЗЛ або астма, імунна система вже і так відчуває навантаження. В результаті чого проблеми з диханням або загострюються, або навпаки - дихання стає надміру інтенсивним.

Це шкідливо в обох випадках, зазначає доктор Алексіс.

За оцінками пана Карлстена, щонайменше у 15% випадків ХОЗЛ спричиняє забруднене повітря. Це важливе зауваження, бо на відміну від астми, ХОЗЛ є більшим соціальним і економічним тягарем для держави.

При астмі порушується прохідність дихальних шляхів, але її можна лікувати. А при ХОЗЛ у павутиноподібній тканині легень виникає безліч необоротних розривів.

"Легенева тканина залишається на місці, але в ній з'являються великі "діри", які більше не здатні до газообміну, в результаті чого у кров не потрапляє достатньо кисню", - пояснює Хірота.

Звичайно, найефективнішим способом уникнути негативного впливу забрудненого повітря є зупинити викиди шкідливих речовин в атмосферу, відзначає Діас-Санчес.

Але в багатьох випадках домогтися цього практично неможливо. Тому так важливо виявляти групи населення, найбільш уразливі до впливу забрудненого повітря. Це дозволить розробити методи цільової терапії.

"Зараз ця галузь інтенсивно розвивається, - зазначає Діас-Санчес. - Якихось п'ять років тому подібних досліджень майже не було, але з часом їхня актуальність тільки зростатиме".

Саме тому клаустрофобний експеримент, в якому бере участь Джулія, як і дослідження за участю десятків інших добровольців, у майбутньому допоможуть очистити повітря наших міст.

Прочитати оригінал цієї статті англійською мовою ви можете на сайті BBC Future.