Ľudia žijúci pozdĺž hranice medzi Fínskom a Ruskom môžu poskytnúť vedcom cenné údaje, ktoré objasnia vzťah medzi človekom a prírodou, najmä vzťah medzi neustálym kontaktom so životným prostredím a zdravím imunitného systému človeka.
V druhej polovici 20. storočia fínska strana prežila modernizáciu, zatiaľ čo obyvatelia sovietskej strany si zachovali tradičný spôsob života. Podľa štúdie vedcov z Helsinskej univerzity začiatkom 21. storočia bola úroveň rozšírenia alergických chorôb na fínskej strane pohraničného regiónu Karelie výrazne vyššia ako úroveň chorôb ľudí žijúcich na ruskej strane.
Imunologička Nanna Fyhrquist, ktorá sa pripojila k tímu Helsinskej univerzity v roku 2011 a pomohla uskutočniť túto štúdiu, sa rozhodla zistiť, prečo sa to stalo. Táto skupina vedcov predpokladala, že rozdiel vo výskyte alergických chorôb medzi fínskou a ruskou stranou hranice môže nejako súvisieť so stupňom priameho vystavenia mikróbom žijúcich v životnom prostredí. Teraz už nebohá ekologička Ilkka Hanski z Helsinskej univerzity, spolu s vedcami Tari Haahtelou a Leenou von Hertzen z Ústrednej nemocnice v Helsinskej univerzite, nedávno sformulovali hypotézu biologickej diverzity, ktorá uvádza, že spoločná biodiverzita a v dôsledku toho mikrobiálna rozmanitosť životného prostredia ľudí má vplyv na zdravie ľudí prostredníctvom zmien v zložení mikrobiómu.
Vedci tvrdia, že globálna strata biodiverzity je príčinou narušovania regulácie imunitného systému a následne aj zvýšenia počtu alergických a iných zápalových chorôb, ktoré sa pozorujú vo vyspelých krajinách po celom svete.
Táto hypotéza sa stala pokračovaním hygienickej hypotézy, ktorá bola vyvinutá na konci 80. a 90. rokov 20. storočia, keď vedci zistili, že život v modernom svete, kde sú obmedzené ľudské kontakty s baktériami, sa spája s rozšírením sennej nádchy a ďalších súvisiacich chorôb s dysfunkciou imunitného systému.
Graham Rook, mikrobiológ a imunológ z University College London, pokračoval v rozvíjaní tejto myšlienky tým, že navrhol hypotézu „starých priateľov,“ ktorá hlási, že ľudia – najmä ich imunitný systém – sa stali závislými od mikróbov, s ktorými sa spoločne vyvíjali desaťtisíce rokov.
„Imunitný systém je vzdelávací systém,“ uviedol Rook v rozhovore pre The Scientist. „Ak nezadáte všetky potrebné údaje, imunitný systém nebude schopný správne pracovať.“
Tím fínskych vedcov sa rozhodol preštudovať mechanizmy, ktorými môžu mikróby v prostredí ovplyvniť stav ľudského imunitného systému. Jedným z mechanizmov je vplyv na mikrobiotu človeka, ktorá priamo súvisí s vývojom alergických reakcií. Túto hypotézu už čiastočne podporili údaje získané počas karelskej štúdie.
Imunologička Nanna Fyhrquist hovorí: „Keď sme študovali vzorky oterov z pokožky obyvateľov z fínskej strany, zistili sme, že deti žijúce vo vidieckych oblastiach obklopených lesmi a zelenými plochami majú oveľa menšiu pravdepodobnosť výskytu alergických chorôb v porovnaní s fínskymi deťmi žijúcimi v mestách a že ich kožná mikrobiota je oveľa bohatšia.“
Na koži detí žijúcich vo vidieckych oblastiach sa nachádzali rozmanitejšie baktérie s obzvlášť vysokým obsahom acinetobaktérií – rod mikrobaktérií triedy proteobaktérií, ktoré sa bežne vyskytujú na rastlinách. Vedci zistili, že deti, ktoré mali na koži viac acinetobaktérií, mali vyšší počet bielych krviniek a že tieto biele bunky produkovali omnoho viac protizápalového cytokínu IL-10 v porovnaní s bielymi krvinkami u mestských detí.
„Toto nám dalo predstavu, že táto konkrétna skupina mikróbov pochádzajúcich z prostredia môže byť nejakým spôsobom schopná trénovať alebo učiť imunitný systém,“ uviedla Nanna Fyhrquis.
Vzorky odobraté na menej rozvinutej ruskej strane hranice túto hypotézu potvrdili: vedci zistili vyššiu koncentráciu acinetobaktérií ako vo vzorkách fínskych detí bez ohľadu na konkrétne životné podmienky.
„Keďže spôsob života v Rusku je veľmi odlišný od fínskeho spôsobu života, zdá sa, že to vysvetľuje absenciu významných rozdielov medzi tými, ktorí žijú v meste aj vo vidieckych oblastiach na ruskej strane,“ dodala Fyhrquist.
Aby sa zistilo, či stály kontakt s mikróbmi v pôde je skutočne dôvodom rozdielov v zložení mikróbov, čo vysvetľuje relatívne nízku úroveň rozšírenia alergických chorôb medzi Rusmi, tím potreboval vykonať experiment. V minulom roku Fyhrquist a jej kolegovia použili myšiu variáciu astmy, ochorenie spôsobené rovnakou imunitnou reakciou pomocných T buniek typu 2, ktorá je základom alergických reakcií. Vedci držali časť samíc myší na úplne čistom stelive a v klietkach druhej skupiny myší sa podstielka posypala pôdnou zmesou a tieto klietky sa držali v ohradách, kde sa chovali aj iné zvieratá, napríklad ovce.
O šesť mesiacov neskôr vykazovali myši, ktoré boli držané v čistej podstielke, vyššiu citlivosť na zápalové procesy v pľúcach v reakcii na alergén spôsobujúci astmu v porovnaní s myšami, ktoré boli neustále v kontakte s pôdou. Vedci tiež zistili, že – v úplnom súlade s predchádzajúcimi štúdiami – v črevách myší, ktoré mali styk s pôdou sa nachádzalo viac baktérii skupiny Bacteroidetes, ako baktérii Firmicutes – je to opak mikrobiálneho podpisu, ktorý sa zvyčajne spája s astmou a zápalovými procesmi všeobecne ako u myší, tak u ľudí. Myši v kontakte s pôdou tiež vykazovali vyššiu hladinu protizápalových proteínov, ktoré kontrolujú imunitný systém, vrátane enzýmu A20, ktorý chráni myši pred astmou.
„Bolo úžasné vidieť také rôzne úrovne zmien a tvorby rezistencie u myší,“ uviedla Fyhrquist.
Myši, na ktorých fínski vedci uskutočnili experiment, mali dlhodobý fyzický kontakt s pôdou naplnenou mikróbmi, ale iné štúdie ukazujú, že aj malé množstvo častíc nachádzajúce sa vo vzduchu, je porovnateľné s množstvom, s ktorým osoba prichádza do styku, keď trávi čas vonku a môže tiež ovplyvniť zdravie myší. Ako súčasť štúdie uverejnenej v januári, environmentalista Martin Breed z Flinders University v Adelaide v Austrálii a jeho kolegovia umiestnili časť pôdy, ktorá mala rôzne úrovne biodiverzity do podnosu vedľa myších klietok a na dve hodiny zapli ventilátor, aby vytvorili „veľmi ľahký vánok“ smerom k zvieratám. Podľa Breeda bola dávka pôdnej expozície 100 až 1000 krát nižšia ako dávka použitá v iných štúdiách.
Po siedmich týždňoch tohto kontaktu s pôdou, ktorá sa vyznačovala vysokou mikrobiálnou diverzitou, sa však u myší zistili zmeny v ich mikrobiómoch a pri štandardných záťažových stresových testoch sa prejavila nižšia miera ukazovateľov.
„Na konci experimentu boli výkaly myší vystavených pôde s vysokou úrovňou biodiverzity podobné zloženiu ako bolo zloženie pôd s vysokou úrovňou biodiverzity na začiatku experimentu,“ uviedol Breed. – „Došlo k priamej kolonizácii čriev mikróbmi z pôdy. Bol som ohromený zistením, že sme dokázali zaznamenať zmeny v zložení myších výkalov v dôsledku tak malého vplyvu.“
Vedci už začínajú využívať výsledky takýchto experimentov na zdôvodnenie hypotézy, že kontakt s rôznymi baktériami v prostredí je jedným z mechanizmov, ktoré vysvetľujú pozitívny vplyv trávenia času vonku na zdravie ľudí.
„Verím, že sa objaví čoraz viac opodstatnenia tejto hypotézy a že pôda priamo prispieva k zdraviu ľudí,“ uviedla Sophie Zechmeister-Boltenstern, vedúca Inštitútu pre výskum pôd na Univerzite prírodných zdrojov a biologických vied vo Viedni.
„Čím väčšia je biodiverzita,“ dodala, „tým vyššia je úroveň imunity a odolnosti pri kontakte s patogénmi.“
Tento záver je však spojený s jedným vážnym problémom: podľa Sechmeister-Boltenstern sa biodiverzita pôd vo svete znižuje, čo znamená, že aj tí ľudia, ktorí dnes trávia veľa času v prírode, majú menší kontakt s baktériami ako v minulosti. Nedávno spolu so svojimi kolegami uviedla, že diverzita mikrobiómu v ľudskom čreve klesá so znižovaním biodiverzity v životnom prostredí.
„Ľudia nie sú príliš oboznámení s obrovskou biodiverzitou ukrytou v pôde,“ uviedla, “ v skutočnosti je pôda najrozmanitejším biotopom na Zemi.“
Jef Akst
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info