Влияние почвы на иммунное здоровье

Люди, живущие вдоль границы между Финляндией и Россией, дают ценные данные, которые могут пролить свет на отношения людей с природой, особенно когда речь идет о связи между воздействием окружающей среды и иммунным здоровьем. Во время Второй мировой войны Скандинавская страна уступила большую часть территории Советскому Союзу. Во второй половине 20-го века финская сторона была урбанизирована, в то время как люди с советской стороны сохранили традиционный образ жизни. А к 21-му веку, согласно исследованию, проведенному учеными из Хельсинкского университета, распространенность аллергии на финской стороне пограничного региона, известного как Карелия, была значительно выше, чем среди людей, живущих на российской стороне.

Иммунолог Нанна Фирквист , которая присоединилась к команде Университета Хельсинки в 2011 году и помогла провести исследование, хотела знать почему. Группа подозревала, что различия в распространенности аллергии между двумя сторонами финско-российской границы могут быть связаны с воздействием микробов окружающей среды. Покойный эколог Илкка Хански из Университета Хельсинки вместе с исследователями Центральной больницы Хельсинкского университета Тари Хаахтела и Линой фон Герцен недавно формализовали гипотезу биоразнообразия, утверждая, что общее биоразнообразие — и, соответственно, микробное разнообразие — среды обитания людей влияет на здоровье человека через изменения в составе микробиома. По их мнению, глобальная потеря биоразнообразия была связана с нарушением регуляции иммунной системы человека и, следовательно, с ростом аллергических и воспалительных заболеваний, наблюдаемых в развитых странах по всему миру.

Идея является продолжением гипотезы гигиены, разработанной в конце 1980-х и 90-х годов, когда исследователи пришли к выводу, что жизнь в модернизированном мире, где воздействие бактерий ограничено, связана с поллинозом и другими расстройствами, характеризующимися иммунной дисфункцией. Позже микробиолог и иммунолог из Университетского колледжа Лондона Грэм Рук придерживался аналогичной точки зрения в отношении своей гипотезы «старых друзей», согласно которой люди — и особенно их иммунная система — стали зависимыми от микробов, с которыми они сосуществовали в течение десятков тысяч лет или более. «Иммунная система — это система обучения», — говорит Рук. «Если вы не введете данные, они не смогут работать правильно».

С тех пор команда в Финляндии изучает механизмы, с помощью которых микробы окружающей среды могут влиять на иммунную систему человека. Одним из способов может быть формирование резидентной микробиоты человека, которая связана с развитием аллергии. Эта идея уже в какой-то степени подтверждается данными исследования в Карелии. В финских образцах мазков с кожи «мы видели, что дети, живущие в сельской местности, окруженные лесами и зелеными насаждениями, были гораздо менее аллергичны [чем финские дети в более городских условиях], и у них также была гораздо более богатая микробиота кожи», — говорит Фирквист.

В частности, у деревенских детей было больше разнообразных бактерий на их коже, с особенно высоким содержанием Acinetobacter — рода микробов в типе Proteobacteria , которые обычно встречаются на растениях. Кроме того, исследователи обнаружили, что у детей с большим количеством Acinetobacter на коже было больше лейкоцитов в крови, и что эти клетки были гораздо более способны вырабатывать противовоспалительный цитокин IL-10 по сравнению с лейкоцитами городских детей. «Это привело нас к мысли, что эта конкретная группа микробов, полученных из природы, могла бы каким-то образом способствовать обучению или калибровке иммунной системы», — говорит Фирквист. Образцы с менее развитой российской стороны границы поддержали эту идею, в которой содержится больше Acinetobacter, чем образцов с финской стороны, независимо от конкретной среды обитания. «Российский образ жизни настолько сильно отличается от финского, что, по-видимому, перекрывает возможные последствия и сельской, и городской среды обитания [в Финляндии]», — говорит она.

русская Карелия

Поселок в российской Карелии.

Но чтобы узнать, было ли воздействие почвенных микробов причиной микробиомных различий, связанных с относительно низким уровнем аллергии в российской популяции, команде нужно было провести эксперимент. В прошлом году Фирквист, которая сейчас работает в Каролинском институте в Швеции, и ее сотрудники использовали мышиную модель астмы, болезни, вызываемой тем же иммунным ответом Т-клеток-помощников 2-го типа (Th2), который лежит в основе аллергических реакций. Они поместили некоторых животных женского пола на чистые постельные принадлежности, в то время как клетки их сестер были усыпаны горшечной почвой и содержались в стойле, где содержались другие животные, такие как овцы.

Через шесть недель мыши, которые жили на чистых постельных принадлежностях, были более подвержены развитию воспаления легких в ответ на вызывающий астму аллерген, чем мыши, контактировавшие с почвой. Команда также обнаружила, что в соответствии с некоторыми предыдущими исследованиями, кишки мышей, подвергшихся воздействию почвы, содержали больше бактерий в типе Bacteroidetes, чем в типе Firmicutes — противоположность микробной сигнатуре, обычно ассоциируемой с астмой и воспалением в целом у обеих мышей и людей. У животных, подвергшихся воздействию почвы, также были более высокие уровни противовоспалительных белков, которые контролируют иммунную систему, в том числе фермент под названием A20, который ранее был защищен на мышиной модели астмы. «Было удивительно видеть так много разных уровней модификации и индукции толерантности у мышей», — говорит Фирквист.

Мыши скандинавской команды находились в длительном физическом контакте с заполненной микробами почвой, но другая работа предполагает, что даже незначительное количество переносимой по воздуху почвы — в соответствии с тем, что человек может испытывать, проводя время на природе — может оказывать влияние на здоровье мышей. В работе, опубликованной в этом месяце, эколог-реставратор Мартин Брид из Университета Флиндерс в Аделаиде, Австралия, и его коллеги поместили небольшое количество почвы с различными уровнями биоразнообразия в лоток за пределами клетки для мышей и накрывали его веером в течение двух часов в день. Брид описывает этот прием как создание «очень легкого движения» к животным. По его словам, нагрузка на почву была в 100-1000 раз ниже дозы, чем в других исследованиях.

Тем не менее, после семи недель такого рода воздействия на почву с высоким микробным разнообразием животные показали изменения в своих микробиомах и получили более низкие баллы в стандартных стресс-тестах. «К концу эксперимента экскременты мышей в вольерах с большим биоразнообразием были больше похожи на почвы с большим разнообразием, чем в начале», — говорит Брид. «Была прямая колонизация в кишечнике из почвы и я был поражен тем фактом, что мы могли уловить различия в мышиных какашках, основываясь на таких крошечных уровнях воздействия».

В данной области используются такие результаты, чтобы начать доказывать, что воздействие разнообразных бактерий в окружающей среде является одним из механизмов, лежащих в основе широкой пользы для здоровья от пребывания на природе . «Я думаю, что все больше и больше доказательств подтверждается этим утверждением о том, что почва вносит непосредственный вклад в здоровье человека», — говорит Софи Цехмайстер-Болтенстерн, руководитель Института исследования почвы Университета природных ресурсов и наук о жизни. Вена (BOKU). «Если биоразнообразия будет больше, — добавляет она, — то больше сопротивляемости и устойчивости к болезнетворным микроорганизмам».

Но этот вывод связан с проблемой: биоразнообразие в мировых почвах сокращается, говорит Цехмайстер-Болтенстерн, и это означает, что даже люди, которые проводят время на природе, теперь подвергаются меньшему количеству типов ошибок, чем они были в прошлом. Она и ее коллеги недавно сообщили, что разнообразие микробиома кишечника человека уменьшается вместе с потерей биоразнообразия в окружающей среде.

«Люди не так много знают об этом огромном биологическом разнообразии, которое скрыто в почве, — говорит Цехмайстер-Болтенстерн, — но почва на самом деле самая разнообразная среда обитания на Земле».

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий Mихайлюта

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *