22歲時，馬克·裡瓦傑（Mark Rievaj）有一個主要的愛好：速度滑冰。他日夜都在卡爾加里賽道上訓練，爭奪加拿大國家隊的理想位置。當他注意到肛門上出現一個小裂口時，他正處於業餘生涯的最佳賽季。
裡瓦傑回憶說：“我每天都在流血，不多，但每天都有一點。”
幾個月來，他的醫生都在努力診斷病情，因為裡瓦傑的鐵水平和精力都急劇下降，滑冰表現也開始下滑。最終，他得知自己患有克羅恩病。
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在世界範圍內，估計有 500 萬人患有克羅恩病或潰瘍性結腸炎，這些胃腸道疾病統稱為炎症性腸病。
近年來，科學家們已經確定了一些可能導致這些疾病高達 25% 的基因。但現在，他們開始超越人類基因組，在環境中尋找答案。現在，越來越多的研究表明，空氣汙染物可能在腸道疾病中發揮作用。
幾十年來，空氣汙染對肺部和心臟的影響已得到廣泛證實。但直到現在，很少有研究人員關注胃腸道。
“我們傾向於從肺部健康的角度來考慮空氣汙染，但胃腸道也一直在受到空氣汙染的侵襲。細微的汙染顆粒透過粘液從呼吸道清除，最終進入腸道，”埃德蒙頓阿爾伯塔大學的胃腸病科學家凱倫·馬德森（Karen Madsen）說。
一些證據表明，吸入細微顆粒或煙塵可能會擾亂免疫系統，並透過使腸道更具滲透性並改變其正常細菌來引發腸道炎症。
主要來自燃料燃燒的微小空氣懸浮顆粒是一個世界性問題。據美國肺臟協會稱，在美國，超過 4400 萬人居住在細顆粒物超過聯邦健康標準的地區。
埃德蒙頓是阿爾伯塔省的首府，在 2010 年，其年平均細顆粒物含量位居加拿大城市之首，與芝加哥的水平相似，而芝加哥的規模幾乎是其三倍。森林火災、汽車尾氣和家庭及企業供暖燃料是阿爾伯塔省的主要汙染源。
在裡瓦傑的祖國加拿大，據認為有百分之一半的人口患有腸道疾病——是任何國家中發病率最高的。高發病率可能有許多原因。包括馬德森和裡瓦傑自己的醫生，阿爾伯塔省卡爾加里大學的胃腸病學家吉拉德·卡普蘭（Gilaad Kaplan）博士在內的加拿大科學家正在環境中尋找線索。
卡普蘭說：“瞭解風險因素可以幫助我們降低風險，並防止人們首先患上這種疾病。”
然而，“我們對空氣汙染可能在胃腸道疾病中起到的作用的理解還處於非常早期的階段，”渥太華東安大略省兒童醫院的兒科胃腸病學家埃裡克·本奇莫爾（Eric Benchimol）博士說。
卡普蘭及其同事的一項研究發現，在英國，5 至 23 歲之間接觸較高水平的二氧化氮（一種交通尾氣的成分）的人患克羅恩病的可能性是接觸較少人群的兩倍以上。然而，新診斷出的腸道疾病病例與總的空氣汙染水平之間沒有發現關聯。
此外，一項威斯康星州的住院研究發現，2002 年，高空氣汙染排放與腸道疾病住院率增加 40% 相關。作者考慮了碳 monoxide、二氧化硫、一氧化二氮、揮發性有機化學物質和細顆粒物。
“我認為空氣汙染是克羅恩病或潰瘍性結腸炎的原因嗎？絕對不是，”卡普蘭說，“但它可能會導致這些疾病發展的複雜性。”
卡普蘭的團隊還發現，在蒙特利爾和埃德蒙頓，當某些空氣汙染物的水平升高時，15 至 24 歲年輕人因不明原因的腹痛而就診急診室的次數略有增加。
另一項研究發現，霧霾與闌尾炎之間存在聯絡。對 2004 年至 2008 年間加拿大 12 個城市超過 35,000 人的研究發現，高濃度的臭氧（霧霾的主要成分）與闌尾破裂的風險增加有關。卡普蘭及其同事估計，在過去七天內，臭氧平均每增加 16ppb，闌尾破裂的風險就會增加 11% 到 22%。
目前尚不清楚空氣汙染究竟如何導致胃腸道疾病，但一些專家認為細菌可能與此有關。在腸道疾病發展中涉及的 160 個基因區域中，有許多也調節免疫系統如何識別並與存在於人類腸道中的數萬億細菌相互作用。
馬德森說：“在腸道中，免疫系統和居住在那裡的細菌之間存在一道屏障。維持這道屏障非常重要。”
空氣汙染顆粒可能會透過使腸道對細菌更具滲透性，並可能改變細菌的組成來破壞屏障。對小鼠的研究表明，汙染顆粒會使腸道更具滲透性。
卡普蘭說：“這些變化會導致炎症，並可能使在基因上易患炎症性腸病的人患上該病。”馬德森補充說，腸道滲透性加上基因缺陷“真是雙重打擊”。
其他研究表明，空氣汙染可能會導致一種叫做細胞因子的炎症顆粒在全身（包括腸道）迴圈增加。其中一些顆粒可能在腸道疾病的發展中發揮作用。
“腸道微生物組和免疫系統之間的相互作用是 IBD 研究的前沿。空氣汙染研究看起來很有希望，但現在要確定這種聯絡是否真實還為時過早，”紐約大學朗格尼醫學中心的胃腸病學家梅麗莎·羅森（Melissa Rosen）博士說。
儘管如此，像裡瓦傑這樣的患者可能永遠無法確定他們疾病的確切原因。
除了空氣汙染外，吸菸、維生素 D 水平低、在城市環境中長大以及食用大量肉類和糖類都被認為是腸道疾病的風險因素。
“沒有哪個因素可以解釋整個故事。每個因素都只是一個不完整謎題的一部分。我們現在才開始收集碎片，並開始將它們放在桌子上，”卡普蘭說。
裡瓦傑沒有過多考慮是什麼因素可能導致了他的疾病。“當我第一次被診斷出來時，我不想聽醫生說我可能無法再達到那個水平。像任何運動員一樣，我想成為一個例外。”
但身體上的限制證明太大了。兩年後，裡瓦傑永久地掛起了他的滑冰鞋。“最令人沮喪的事情之一是無法按我自己的意願退役，”他說。
多年的腸道炎症也對他的身體其他系統造成了損害。裡瓦傑患有最高級別的肝硬化；他將在未來幾年需要一個新的肝臟，並可能面臨切除整個大腸。
“對我個人而言，我不知道這項研究是否會有什麼影響，”他說。“但我的四個孩子，他們患這種疾病的風險更高，我希望它能幫助他們。”