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在醫(yī)院的地下室花兩個小時呼吸柴油機尾氣，聽起來不像消磨一個早上的愉快方式。

但這是COPA-03號受試者朱莉亞正在做的事，她呆在4*6英尺寬、7英尺高的密閉玻璃箱子里用iPad觀看Netflix。她不時地練習騎自行車來改變呼吸，而且她吸入的柴油機廢氣量相當于墨西哥或北京的空氣污染水平。她的任務不是這些被污染大城市的旅游簽證。相反，她困在箱子里的吸入法正有助于推進我們對空氣污染的了解，暗示著需要持續(xù)清理我們呼吸的空氣，以及關注那些最脆弱的呼吸困難。

空氣污染已成為目前的主要問題；2014年底，德國大眾汽車制造商暴露出在柴油動力車上安裝了‘失效保護裝置’，以使其在測試期間看起來更清潔，從而卷入了一場重大丑聞中。

世界衛(wèi)生組織預計，到2030年，慢性阻塞性肺病(COPD)會成為導致人類全球性過早死亡的第三大主因。這通常（但不總是）是一個與吸煙相關的條件，并且研究表明，在沒有吸煙者的情況下，空氣污染包括柴油機尾氣可能是罪魁禍首。僅在倫敦，糟糕的空氣質量被認為造成了每年約10000人死亡——盡管在極端時期如1952年的大霧，死亡率更高。

英國哥倫比亞大學的杰里米·廣泰博士說，在發(fā)展中國家，柴油機尾氣是無處不在的污染物，“看見貨車產生云狀黑煙”的現象很普遍。那黑色煙塵就是柴油微粒。

去年，汽車巨頭大眾承認在排放測試中作弊，從而引發(fā)了丑聞（致謝：iStock）

讓我們回到朱莉亞這里，在溫哥華總醫(yī)院外一個死胡同，她正在呼吸嗡嗡轉動的柴油發(fā)動機排氣管道的廢氣。廢氣排進了她所在的房間，并在途中被清潔凈化的空氣沖淡。兩小時的控制性吸入后，朱莉亞打車去了圣保羅醫(yī)院，在那兒練習騎自行車。在一個更小的、公用電話亭大小的玻璃房間里，她堵著鼻子，一名技術員指導她吸氣，并且用力呼出到一個電子管里。

她的肺功能呈現為一系列波動的圖表，并且檢測了她的血液、尿液和肺功能的變化。這不是膽怯志愿者的工作。隨后，呼吸道專家克里斯·卡爾斯滕博士將一根管子插入到她麻醉的喉嚨，注射生理鹽水到她的肺部頂端，并且吸回被針刷刺松的肺組織碎片。

我們知道，我們的身體對以各種麻煩的方式吸入的污染空氣有反應。

空氣污染經常通過尋找疾病典范以對抗一長串污染物的方式被研究。但是城市空氣是氣體和微粒這樣的霧，這種類型（流行病學）要尋求因果聯系似乎是一項艱巨的任務。

這就是為何這種實驗方法有價值的原因。隨機將每一個志愿者暴露在一個可控制的混合著干凈或污染的柴油空氣里，意味著每個受試者都不知道他或她呼吸的空氣是臟的還是干凈的，從而充當自身對照。

使用這種布置，英國哥倫比亞大學職業(yè)和環(huán)境呼吸道疾病中心的醫(yī)學教授卡爾斯滕和廣泰正在檢測污染粒子是如何實時地影響我們的。卡爾斯滕先前的工作表明，甚至在空氣污染中暴露兩小時也影響我們的基因。這些不是我們DNA序列的改變——是讓我們獨特的“食譜”。相反，空氣污染似乎在我們的基因序列里增加了化學物質。

可逆效應？

這被稱為表觀遺傳變化，位于美國環(huán)境保護署的國民健康和環(huán)境影響研究實驗室臨床研究分支的主任大衛(wèi)·迪亞茲–桑切斯解釋道。如迪亞茲–桑切斯所說，環(huán)境因素如污染、飲食和壓力“能打開或關閉基因，或者影響細胞的基因”。直到目前，很少有證據表明污染能影響這種化學串擾。但這正在開始改變。

因空氣污染而導致的表觀遺傳變化可逆嗎？我們還不知道。空氣污染引起的表觀遺傳變化沒被懷疑是長期的，但是只有時間和更多的研究才會告訴我們。

實驗使用可能在現代城市中發(fā)現的那種臟空氣（致謝：科學圖片庫）

不論這種變化是否可逆，我們知道我們的身體對以各種麻煩的方式吸入的污染空氣有反應，北卡羅萊納大學兒科和環(huán)境醫(yī)學、哮喘和肺癌醫(yī)學中心的尼爾·亞力克西斯博士解釋道。我們肺部反應的一個方式就是發(fā)炎，這是身體應對損害的積極反應。然而，“這是老掉牙的故事——太多的好事很可能變糟，所以發(fā)炎終將平靜或得到解決”，他說道。這是身體整體宿主免疫的機能之一。在接觸臟空氣期間，肺功能也缺乏抵抗力，阻礙我們呼吸的能力。

避免空氣污染對全民健康影響的最有效方式就是最初不要產生它。

有先前存在的呼吸道疾病如COPD和哮喘的人們有改變了的宿主防御反應系統，最終的結果要么沒達到，要么過猶不及。亞麗克西斯說，在污染空氣的環(huán)境里，“哪種情況都可能不太好”。

卡爾斯滕估計，全球COPD病例至少15%與空氣污染有關。這很重要：與哮喘病相比，COPD帶來的社會和經濟負擔更大。哮喘是一種可迅速用藥物逆轉的呼吸道阻塞，而COPD，這種像肺組織網絡一樣的蜘蛛網已經在不可逆轉地切斷聯系下變得千瘡百孔。“蜘蛛網里仍有些框架，但這些大孔洞不能交換氣體，而且你不能獲得任何空氣。”廣泰說道。

如果你觀察空氣污染的研究，“這通常是流行病學和基礎科學”，所以第三支柱是這些可控的、實驗性的人類接觸，卡爾斯滕說道。“從歷史上看，當關于空氣污染的決策做出時，可控的人類接觸往往是謎團的重要部分。”他說道。卡爾斯滕認為，那是因為可控的研究性質使得數據對污染者來說很難爭辯。

臟空氣能在我們體內有最小水平的影響嗎？（致謝：iStock）

當然，如迪亞茲–桑切斯所指出的，避免空氣污染對全民健康影響的最有效方式就是最初不要產生它。“除了清潔空氣，別無它選。”他說道。但在很多情況下，這仍然是困難的。所以，通過識別來自空氣污染的最大風險，打開了開發(fā)目標性治療那些最弱勢群體的可能性。

“這是一個蓬勃發(fā)展的領域，”迪亞茲–桑切斯說道。“甚至5年前在這個領域的研究很少，隨著時間的推移，這只會增加關聯性。”

這就是為什么朱莉亞的幽閉式吸入法——被添加到在她之前或之后的數十個志愿者中取得的數據——能生成一個清潔空氣新倡議的原因。