Πρόσφατες έρευνες σε ανθρώπους και ποντίκια τονίζουν πως η έκθεση στα μικρόβια του περιβάλλοντος βοηθά στην προστασία από αλλεργίες και άλλες φλεγμονώδεις ασθένειες.
Οι άνθρωποι που ζουν κατά μήκος των συνόρων μεταξύ της Φινλανδίας και της Ρωσίας παράγουν πολύτιμα δεδομένα που θα μπορούσαν να ρίξουν φως στη σχέση των ανθρώπων με τη φύση, ιδιαίτερα στη σχέση μεταξύ της έκθεσης στο φυσικό περιβάλλον και του ανοσοποιητικού μας συστήματος.
Κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου, η Φινλανδία παραχώρησε ένα μεγάλο τμήμα του εδάφους της στη Σοβιετική Ένωση. Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, η φινλανδική πλευρά εκσυγχρονίστηκε, ενώ οι άνθρωποι στη σοβιετική πλευρά διατήρησαν έναν παραδοσιακό τρόπο ζωής. Μέχρι τον 21ο αιώνα, σύμφωνα με μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι, ο επιπολασμός των αλλεργιών στην πλευρά της Φινλανδίας και συγκεκριμένα της μεθοριακής περιοχής γνωστής ως Καρελία ήταν σημαντικά υψηλότερος από τον αριθμό επιπολασμού των αλλεργιών στους ανθρώπους που ζουν στη ρωσική πλευρά.
Η ανοσολόγος Nanna Fyhrquist, η οποία εντάχθηκε στην ομάδα του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι το 2011 και βοήθησε στη διεξαγωγή της έρευνας, ήθελε να μάθει το γιατί. Η ομάδα υποψιάστηκε ότι οι διαφορές στη συχνότητα εμφάνισης αλλεργιών μεταξύ των δύο πλευρών, της φινλανδικής και ρωσικής πλευράς, μπορεί να οφείλονται στην έκθεση σε μικρόβια του περιβάλλοντος. Ο εκλιπών οικολόγος Ilkka Hanski του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι μαζί με τους ερευνητές του Κεντρικού Νοσοκομείου του Ελσίνκι, Tari Haahtela και Leena von Hertzen, είχαν επισημοποιήσει πρόσφατα την Υπόθεση της Βιοποικιλότητας (Βiodiversity Ηypothesis), υποστηρίζοντας ότι η συνολική βιοποικιλότητα, και αντίστοιχα, η μικροβιακή ποικιλομορφία του περιβάλλοντος διαβίωσης των ανθρώπων επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία μέσω των αλλαγών στη σύνθεση του μικροβιώματος (microbiome).
Οι ερευνητές θεώρησαν πως η παγκόσμια απώλεια της βιοποικιλότητας ήταν ο λόγος για τη δυσρύθμιση του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος και, συνεπώς, την αύξηση των αλλεργικών και φλεγμονωδών ασθενειών που παρατηρούνται σε ανεπτυγμένες χώρες σε όλο τον κόσμο. Η ιδέα είναι η εξέλιξη της, προ δεκαετιών, Υπόθεσης της Υγιεινής (Ηygiene Ηypothesis), η οποία αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και του 1990, όταν οι ερευνητές συνειδητοποίησαν πως η ζωή σε έναν εκσυγχρονισμένο κόσμο, όπου η έκθεση βακτηρίων είναι περιορισμένη, συνδέεται με την αλλεργική ρινίτιδα και άλλες διαταραχές που χαρακτηρίζονται από δυσλειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος.
Αργότερα, ο μικροβιολόγος και ανοσολόγος του University College London, Graham Rook, υποστήριξε μια παρόμοια θέση με την ανάπτυξη της Υπόθεσης των «Παλιών Φίλων» (The Old Friends Hypothesis), η οποία υποθέτει ότι οι άνθρωποι, και συγκεκριμένα το ανοσοποιητικό τους σύστημα, έχουν γίνει εξαρτημένοι από τα μικρόβια με τα οποία εξελίχθηκαν μαζί για δεκάδες χιλιάδες χρόνια ή και περισσότερο. “Το ανοσοποιητικό σύστημα [είναι] ένα σύστημα μάθησης,” λέει ο Rook στο The Scientist. “Αν δεν εισάγετε τα δεδομένα [στο ανοσοποιητικό σας σύστημα], δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά.”
Έκτοτε, η ομάδα στη Φινλανδία διερευνά τους μηχανισμούς με τους οποίους τα μικρόβια του περιβάλλοντος θα μπορούσαν να επηρεάσουν το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Ένας τρόπος θα μπορούσε να είναι μέσω της διαμόρφωσης του μικροβιώματος που κατοικεί στους ανθρώπους και το οποίο έχει συνδεθεί με την ανάπτυξη των αλλεργιών. Η ιδέα υποστηρίζεται ήδη από τα δεδομένα που εξήχθησαν από τη μελέτη στην περιοχή της Καρελίας.
Στα φινλανδικά δείγματα επιχρισμάτων, «είδαμε πως τα παιδιά που ζουν στην ύπαιθρο που περιβάλλεται από το δάσος και την πράσινη περιοχή ήταν πολύ λιγότερο αλλεργικά [σε σχέση με τα φινλανδικά παιδιά που κατοικούν στα πιο αστικά περιβάλλοντα], και είχαν επίσης σημαντικά πλουσιότερο μικροβίωμα στο δέρμα τους,» σημειώνει η Fyhrquist.
Συγκεκριμένα, τα παιδιά της υπαίθρου είχαν περισσότερα, και πιο ποικίλα, βακτήρια στο δέρμα τους, με μια ιδιαίτερα υψηλή συγκέντρωση του Acinetobacter, ένα γένος μικροβίων των πρωτεοβακτηρίων, που βρίσκεται συνήθως στα φυτά.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα παιδιά με αυξημένη συγκέντρωση Acinetobacter στο δέρμα τους είχαν περισσότερα λευκοκύτταρα στο αίμα τους και ότι αυτά τα κύτταρα ήταν πολύ πιο ικανά να παράγουν την αντιφλεγμονώδη κυτοκίνη IL-10 σε σύγκριση με τα λευκοκύτταρα των παιδιών που κατοικούν στο αστικό τοπίο. «Αυτό μας οδήγησε να σκεφτούμε ότι η συγκεκριμένη ομάδα μικροβίων που προέρχεται από τη φύση μπορεί να είναι σε θέση να συμβάλει με κάποιο τρόπο στην εκμάθηση ή τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος», λέει η Fyhrquist.
Τα δείγματα που προήλθαν από τη, λιγότερο ανεπτυγμένη, ρωσική πλευρά των συνόρων υποστήριξαν την υπόθεση αυτή. Τα δείγματα εμπεριείχαν υψηλότερη συγκέντρωση Acinetobacter σε σχέση με τα δείγματα από τη φινλανδική πλευρά, ανεξάρτητα από το περιβάλλον διαβίωσης. “Ο ρωσικός τρόπος ζωής είναι τόσο ριζικά διαφορετικός από τον φινλανδικό, που φαίνεται να υπερισχύει ο τρόπος ζωής των πιθανών επιπτώσεων του υπαίθριου έναντι του αστικού περιβάλλοντος διαβίωσης”, υποστηρίζει η Fyhrquist.
Αλλά για να βεβαιωθεί εάν η έκθεση στα μικρόβια του εδάφους προκαλούσε τις διαφορές στα μικρόβια που συνδέονται με τα σχετικά χαμηλά ποσοστά του ρωσικού πληθυσμού στις αλλεργίες, η ομάδα έπρεπε να κάνει ένα πείραμα.
Πέρυσι, η Fyhrquist, που πλέον εργάζεται στο Ινστιτούτο Karolinska στη Σουηδία, και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο άσθματος σε ποντίκια, μια ασθένεια που προκαλείται από τον ίδιο τύπο Τ βοηθητικών κυττάρων (Th2) του οποίου η ανοσολογική απόκριση αποτελεί τη βάση των αλλεργικών αντιδράσεων.
Οι ερευνητές στέγασαν μερικά θηλυκά ζώα σε καθαρή κλινοστρωμνή ενώ τα κλουβιά των αδελφών τους ψεκάστηκαν με χώμα για γλάστρες και κρατήθηκαν σε έναν στάβλο ο οποίος στέγαζε άλλα ζώα όπως πρόβατα. Μετά από έξι εβδομάδες, τα ποντίκια που είχαν ζήσει σε καθαρή κλινοστρωμνή ήταν πιο ευαίσθητα στην ανάπτυξη φλεγμονής των πνευμόνων ως απάντηση σε ένα αλλεργιογόνο που προκαλεί άσθμα από ό, τι ήταν τα ποντίκια που είχαν έρθει σε επαφή με το χώμα.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι, σε συμφωνία με προηγούμενες έρευνες, τα έντερα των ποντικιών που είχαν εκτεθεί στο χώμα περιείχαν περισσότερα Bacteroidetes βακτήρια από ό, τι Firmicutes βακτήρια,το αντίθετο της μικροβιακής υπογραφής που συνήθως σχετίζεται με το άσθμα και τη φλεγμονή τόσο στα ποντίκια όσο και στον άνθρωπο.
Τα ζώα που εκτέθηκαν στο έδαφος είχαν, επίσης, υψηλότερα επίπεδα αντιφλεγμονωδών πρωτεϊνών τα οποία διατηρούν το ανοσοποιητικό σύστημα υπό έλεγχο, συμπεριλαμβανομένου ενός ενζύμου που ονομάζεται A20 και έχει στο παρελθόν αποδειχθεί ότι είναι προστατευτικό σε μοντέλα άσθματος σε ποντίκια. «Ήταν εκπληκτικό να δούμε τόσα πολλά διαφορετικά επίπεδα τροποποίησης και επαγωγής της ανοχής στα ποντίκια», λέει η Fyhrquist.
Τα ποντίκια της φινλανδικής ομάδας ήταν σε παρατεταμένη φυσική επαφή με χώμα εμπλουτισμένο με μικρόβια, αλλά άλλες έρευνες δείχνουν ότι ακόμη και ίχνη χώματος που μεταφέρονται με τον αέρα, μια συνθήκη που είναι πιο κοντά στο τι μπορεί να βιώσει ένας άνθρωπος που ξοδεύει χρόνο στη φύση, θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην υγεία του ποντικιού.
Σε έρευνες που δημοσιεύθηκαν αυτό το μήνα, ο καθηγητής Martin Breed του Πανεπιστημίου Flinders στην Αδελαΐδα της Αυστραλίας, και οι συνάδελφοί του τοποθέτησαν μικρές ποσότητες χώματος με διαφορετικά επίπεδα βιοποικιλότητας σε ένα δίσκο έξω από ένα κλουβί ποντικιών και λειτούργησαν έναν ανεμιστήρα πάνω από το κλουβί για δύο ώρες την ημέρα «ώστε να δημιουργηθεί ένα ελαφρύ ρεύμα προς τα ζώα», περιγράφει ο Breed.
Το φορτίο του εδάφους ανήλθε σε 100 έως 1.000 φορές χαμηλότερη δόση από εκείνη που χρησιμοποιείται σε άλλες μελέτες. Παρ ‘όλα αυτά, μετά από επτά εβδομάδες αυτού του είδους έκθεσης σε χώμα με υψηλή μικροβιακή ποικιλομορφία, τα ζώα παρουσίασαν αλλαγές στα μικροβιώματα τους, και πέτυχαν χαμηλότερη βαθμολογία σε τυποποιημένα τεστ άγχους.
“Στο τέλος του πειράματος, τα περιττώματα των ποντικιών στα καταλύματα υψηλής βιοποικιλότητας έμοιαζαν περισσότερο στα εδάφη υψηλής ποικιλομορφίας από ό, τι όταν ξεκίνησαν στην αρχή,” λέει ο Breed. “Υπήρχε άμεσος αποικισμός στο έντερο… από το έδαφος… Ήμουν εντυπωσιασμένος από το γεγονός ότι μπορούσαμε να παρατηρήσουμε αλλαγές στα περιττώματα των ποντικιών με τέτοια μικροσκοπικά επίπεδα έκθεσης.”
Οι ερευνητές αξιοποιούν αποτελέσματα παρόμοια με τα παραπάνω ώστε να υποστηρίξουν την υπόθεση ότι η έκθεση σε διάφορα περιβαλλοντικά βακτήρια είναι ένας μηχανισμός που προσφέρει μεγάλα οφέλη για την υγεία όσων περνούν χρόνο στη φύση.
“Νομίζω ότι υπάρχουν όλο και περισσότερα στοιχεία για να υποστηρίξουν την υπόθεση ότι υπάρχει άμεση συμβολή του εδάφους στην ανθρώπινη υγεία”, λέει η Sophie Zechmeister-Boltenstern, επικεφαλής του Ινστιτούτου Έρευνας εδάφους στο Πανεπιστήμιο Φυσικών Πόρων και Επιστημών της Ζωής στη Βιέννη (BOKU). «Εάν υπάρχει περισσότερη βιοποικιλότητα», προσθέτει, «τότε υπάρχει μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και αντίσταση κατά των παθογόνων παραγόντων».
Αλλά αυτό το συμπέρασμα έρχεται με ένα πρόβλημα: η βιοποικιλότητα στα εδάφη μειώνεται, λέει η Zechmeister-Boltenstern, γεγονός που σημαίνει ότι ακόμη και οι άνθρωποι που περνούν το χρόνο τους στη φύση εκτίθενται πλέον σε λιγότερους τύπους μικροβίων από ό, τι ήταν στο παρελθόν.
Η ίδια και οι συνάδελφοί της ανέφεραν πρόσφατα ότι η ποικιλομορφία του μικροβιώματος του ανθρώπινου εντέρου μειώνεται παράλληλα με τη βιοποικιλότητα στο περιβάλλον. «Οι άνθρωποι δεν γνωρίζουν πολλά για την τεράστια βιοποικιλότητα που φιλοξενείται στο έδαφος», λέει η Zechmeister-Boltenstern, «αλλά το έδαφος είναι στην πραγματικότητα ο πιο ποικιλόμορφος βιότοπος στη Γη.»
