在一项部分由国立卫生研究院资助的跨机构研究中，研究人员报告称，当接触干燥空气时，健康的人类气道面临脱水和炎症的更高风险，这种情况预计将因全球变暖而增加。人类气道中的炎症与哮喘、过敏性鼻炎和慢性咳嗽等疾病有关。
研究人员表示，随着地球大气的加热，相对湿度基本保持不变，一种称为水汽压力不足（VPD）的气候特性迅速上升。VPD是衡量空气对水的“渴望”程度的指标。VPD越高，水的蒸发率越大，从而导致地球生态系统脱水。
根据数学预测和实验，研究人员现在解释说，较高的VPD可以导致上气道脱水并引发身体的炎症和免疫反应。在3月17日发表在《地球与环境通讯》上的完整报告中，他们还指出，这种脱水和炎症可以因口呼吸（其发生率也在增加）以及更多接触空调和加热室内空气而加剧。
“空气干燥对空气质量的影响与空气污染同样重要，管理我们气道的水合作用与管理其清洁度同样必不可少，”首席作者、约翰霍普金斯大学医学院的医学副教授大卫·埃德华兹说。“我们的研究结果表明，所有暴露于大气中的黏膜，包括眼部黏膜，在干燥的环境中都面临风险。”
埃德华兹和团队首先研究了在干燥空气环境中，上气道的粘液是否会发生蒸腾现象，蒸腾是植物中的水分流失过程。高水平的蒸腾已被证明对植物叶子内的细胞造成有害压缩，威胁植物生存。团队还试图观察这种压缩是否发生在上气道细胞中。
研究人员将人类支气管上皮细胞培养物暴露于干燥空气中。暴露后，这些细胞的粘液厚度和炎症反应被评估。经历干燥空气（高VPD）的细胞显示出较薄的粘液和高浓度的细胞因子，或指示细胞炎症的蛋白质。这些结果与理论预测一致，即在干燥空气环境中粘液变薄，并可能产生足够的细胞压缩以引发炎症。
团队还确认，炎症性粘液蒸腾在动物模型的正常放松呼吸（也称为潮气呼吸）期间发生。研究人员将健康小鼠和具有既往气道干燥的小鼠（这是慢性呼吸道疾病中常见的情况）暴露于一周间歇性干燥空气。那些已有脱水的小鼠肺部展示了免疫细胞，表明其炎症反应高度，而所有仅接触湿润空气的小鼠没有出现这种情况。
基于团队进行的气候模型研究，他们预测，由于气温升高和空气干燥，到本世纪后半叶美国大部分地区将面临更高的气道炎症风险。
研究人员在总结研究时表示，这些结果对身体中的其他生理机制有重要意义，尤其是干眼症和眼睛粘液膜中的水分运动。
“这篇手稿对医学来说是一个改变游戏规则的研究，因为人类黏膜脱水目前是对人类健康的重大威胁，随着全球变暖的持续，这一威胁只会加剧，”研究共同作者、约翰霍普金斯医学院威尔默眼科研究所的路易斯·J·奥特眼科学教授贾斯廷·汉斯（Justin Hanes）博士说。“如果没有解决方案，随着时间的推移，人类黏膜将变得更为干燥，导致慢性炎症和相关疾病增加。”
“了解我们的气道在接触干燥空气时如何脱水可以帮助我们通过有效的行为改变以及预防或治疗干预来避免或逆转脱水的炎症影响，”埃德华兹说。
参与和贡献这项研究的作者包括波士顿大学的奥雷利·埃德华兹、丹·李和林颖·王；帝国理工学院的基安·范·钟；Sensory Cloud Inc.的迪恩·巴塔和安德烈亚斯·比尔斯坦；伊利诺伊理工学院的印迪卡·恩迪里辛格和布里特·伯顿·弗里曼；以及北卡罗来纳大学的马克·古泰、亚历山德拉·利夫拉希-布特里科和布莱恩·巴顿。作者未报告任何利益冲突。
部分研究资金由NIH拨款R01HL125280、P01HL164320和P30DK065988提供。
