Воздействие сухого воздуха связано с воспалением дыхательных путей человека

В недавнем межведомственном исследовании, ученые выяснили, что здоровые дыхательные пути человека подвержены более высокому риску обезвоживания и воспаления при воздействии сухого воздуха, что, как ожидается, увеличится из-за глобального потепления. Воспаление дыхательных путей человека связано с такими состояниями, как астма, аллергический ринит и хронический кашель.

Исследователи говорят, что по мере нагревания атмосферы Земли, при относительной влажности, которая остается в основном неизменной, свойство атмосферы, называемое дефицитом давления пара (ДПД), увеличивается быстрыми темпами. ДПД является мерой того, насколько «жаждущим» воды может быть воздух. Чем выше становится ДПД, тем больше скорость испарения воды, тем самым обезвоживая планетарные экосистемы.

Основываясь на математических предсказаниях и экспериментах, исследователи теперь объясняют, что более высокий VPD может обезвоживать верхние дыхательные пути и вызывать воспалительную и иммунную реакцию организма. В полном отчете, опубликованном в Communications Earth & Environment, они также говорят, что такое обезвоживание и воспаление могут усугубляться дыханием через рот (которое также увеличивается) и более частым пребыванием в кондиционированном и нагретом воздухе в помещении.

«Сухость воздуха так же важна для качества воздуха, как и его загрязненность, и управление гидратацией наших дыхательных путей так же важно, как и управление их чистотой. Наши результаты показывают, что все слизистые оболочки, подвергающиеся воздействию атмосферы, включая слизистую оболочку глаз, подвергаются риску в обезвоживающей атмосфере», - говорит ведущий автор исследования Дэвид Эдвардс из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса

Эдвардс и его команда сначала рассмотрели, происходит ли транспирация, процесс потери воды, который происходит в растениях, в слизи верхних дыхательных путей, подверженных воздействию сухого воздуха. Было доказано, что высокие показатели транспирации вызывают разрушительное сжатие клеток в листьях растений, угрожая выживанию растений. Команда также попыталась выяснить, происходит ли такое сжатие в клетках верхних дыхательных путей.

Исследователи подвергли культуры человеческих клеток, выстилающих верхние дыхательные пути, известные как человеческий бронхиальный эпителий, воздействию сухого воздуха. После воздействия клетки были оценены на предмет густоты слизи и воспалительных реакций. Клетки, которые подвергались периодам сухого воздуха (с высоким VPD), показали более жидкую слизь и высокую концентрацию цитокинов или белков, указывающих на воспаление клеток. Эти результаты согласуются с теоретическими предсказаниями о том, что разжижение слизи происходит в условиях сухого воздуха и может вызывать достаточное сжатие клеток, чтобы вызвать воспаление.

Команда также подтвердила, что воспалительная транспирация слизи происходит во время нормального, расслабленного дыхания (также называемого приливным дыханием) в модели животного. Исследователи подвергали здоровых мышей и мышей с уже существующей сухостью дыхательных путей, что часто встречается при хронических респираторных заболеваниях, воздействию прерывистого сухого воздуха в течение недели. У мышей с таким уже существующим обезвоживанием в легких были обнаружены иммунные клетки, что указывало на сильную воспалительную реакцию, в то время как у всех мышей, подвергавшихся воздействию только влажного воздуха, этого не наблюдалось.

На основе исследования климатической модели, которое также провела группа, они прогнозируют, что ко второй половине столетия большая часть Америки будет подвержена повышенному риску воспаления дыхательных путей из-за более высоких температур и более сухого воздуха.

Исследователи завершили свою работу, заявив, что полученные результаты имеют значение для других физиологических механизмов в организме, а именно для синдрома сухого глаза и движения воды в слизистых оболочках глаза.

«Эта рукопись меняет правила игры для медицины, поскольку обезвоживание слизистой оболочки человека в настоящее время является критической угрозой для здоровья человека, которая будет только увеличиваться по мере продолжения глобального потепления», — говорит соавтор исследования Джастин Хейнс также из Медицинского университета Джонса Хопкинса. «Без решения слизистая оболочка человека будет становиться суше с годами, что приведет к усилению хронического воспаления и связанных с ним недугов».

«Понимание того, как наши дыхательные пути обезвоживаются под воздействием сухого воздуха, может помочь нам избежать или обратить вспять воспалительное воздействие обезвоживания с помощью эффективных изменений поведения, а также профилактических или терапевтических вмешательств», — говорит Эдвардс.