La influencia del suelo en la salud inmunológica
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Las personas que viven a lo largo de la frontera entre Finlandia y Rusia están aportando datos valiosos que podrían arrojar luz sobre la relación de las personas con la naturaleza, en particular cuando se trata del vínculo entre la exposición ambiental y la salud inmunológica. Durante la Segunda Guerra Mundial, Finlandia cedió una gran franja de territorio a la Unión Soviética. En la segunda mitad del siglo XX, el lado finlandés se modernizó, mientras que la gente del lado soviético mantuvo un estilo de vida tradicional. Y para el siglo XXI, según un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Helsinki, la prevalencia de alergias en el lado finlandés de la región fronteriza conocida como Karelia era significativamente mayor que la de las personas que vivían en el lado ruso.</p
La inmunóloga Nanna Fyhrquist, que se unió al equipo de la Universidad de Helsinki en 2011 y ayudó a llevar a cabo la investigación, quería saber por qué. El grupo sospechaba que las diferencias en la incidencia de alergias entre los dos lados de la frontera entre Finlandia y Rusia podrían tener algo que ver con la exposición a microbios ambientales. El difunto ecólogo Ilkka Hanski de la Universidad de Helsinki junto con los investigadores del Hospital Central de la Universidad de Helsinki Tari Haahtela y Leena von Hertzen habían formalizado recientemente la hipótesis de la biodiversidad, argumentando que la biodiversidad total y, en consecuencia, la diversidad microbiana de los entornos en los que viven las personas influye en la salud humana a través de cambios en la composición. del microbioma. La pérdida global de biodiversidad, razonaron, era la culpable de la desregulación del sistema inmunitario humano y, por lo tanto, del aumento de las enfermedades alérgicas e inflamatorias observadas en las naciones desarrolladas de todo el mundo.
I quedó anonadado por el hecho de que podíamos detectar diferencias en la caca de ratón en función de niveles tan pequeños de exposición. hipótesis, desarrollada a fines de los años 80 y 90 cuando los investigadores se dieron cuenta de que vivir en un mundo modernizado donde la exposición bacteriana es limitada estaba relacionado con la fiebre del heno y otros trastornos caracterizados por una disfunción inmunológica. Más tarde, el microbiólogo e inmunólogo del University College London, Graham Rook, adoptó un punto de vista similar con la hipótesis de sus viejos amigos, que postula que los humanos, y específicamente sus sistemas inmunológicos, se han vuelto dependientes de los microbios con los que coevolucionaron durante decenas de miles de años o más. El sistema inmunológico [es] un sistema de aprendizaje, le dice Rook a The Scientist. A menos que ingrese los datos, no puede funcionar correctamente.
Desde entonces, el equipo en Finlandia ha estado explorando los mecanismos por los cuales los microbios ambientales podrían influir en el sistema inmunológico humano. Una forma podría ser a través de la formación de la microbiota residente en humanos, que se ha relacionado con el desarrollo de alergias. La idea ya está algo respaldada por los datos del estudio Karelia. En las muestras de frotis de piel finlandesas, vimos que los niños que vivían en el campo rodeados de bosques y áreas verdes eran mucho menos alérgicos [que los niños finlandeses en entornos más urbanos], y también tenían una microbiota cutánea mucho más rica, dice Fyhrquist.
Específicamente, los niños del campo tenían más y más diversas bacterias en la piel, con una abundancia particularmente alta de Acinetobacter, un género de microbios en las Proteobacterias phylum que se encuentran comúnmente en las plantas. Los investigadores descubrieron además que los niños con más Acinetobacter en la piel tenían más leucocitos en el torrente sanguíneo y que estas células eran mucho más capaces de producir la citocina antiinflamatoria IL-10 en comparación con los leucocitos de los niños urbanos. . Esto nos llevó a pensar que este grupo particular de microbios derivados de la naturaleza podría contribuir de alguna manera al entrenamiento o calibración del sistema inmunológico, dice Fyhrquist. Las muestras del lado ruso menos desarrollado de la frontera respaldaron esa idea, ya que contenían una mayor abundancia de Acinetobacter que las muestras del lado finlandés, independientemente del entorno de vida específico. Al ser el estilo de vida ruso tan profundamente diferente del finlandés, parece anular los posibles efectos de los entornos de vida rural versus urbano, dice ella.
Un sitio de muestreo en Pitkranta (Carelia rusa)Tari Haahtela
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Pero para saber si la exposición a los microbios del suelo estaba causando las diferencias en el microbioma vinculadas a las tasas relativamente bajas de alergias de las poblaciones rusas, el equipo necesitaba hacer un experimento. El año pasado, Fyhrquist, ahora en el Instituto Karolinska en Suecia, y sus colaboradores utilizaron un modelo de asma en ratones, una enfermedad provocada por la misma respuesta inmune de células T auxiliares de tipo 2 (Th2) que subyace a las reacciones alérgicas. Alojaron a algunas hembras en camas limpias mientras que las jaulas de sus hermanas se rociaron con tierra para macetas y se mantuvieron en un establo que albergaba a otros animales, como ovejas.
Después de seis semanas, los ratones que habían vivido en camas limpias eran más susceptibles a desarrollar inflamación pulmonar en respuesta a un alérgeno desencadenante del asma que los ratones en contacto con el suelo. El equipo también descubrió que, de acuerdo con algunas investigaciones anteriores, los intestinos de los ratones expuestos al suelo contenían más bacterias en el filo Bacteroidetes que en el filo Firmicutes , lo contrario de la firma microbiana generalmente asociada con el asma y la inflamación en general tanto en ratones como en humanos. Los animales expuestos al suelo también tenían niveles más altos de proteínas antiinflamatorias que mantienen el sistema inmunológico bajo control, incluida una enzima llamada A20 que se ha demostrado previamente que protege en modelos de asma en ratones. Fue sorprendente ver tantos niveles diferentes de modificación e inducción de tolerancia en los ratones, dice Fyhrquist.
Los ratones del equipo finlandés estuvieron en contacto físico prolongado con suelo lleno de microbios, pero otro trabajo sugiere que incluso trazas de tierra en el aire, como las que una persona podría experimentar al pasar tiempo en la naturaleza, podrían tener efectos en la salud de los ratones. En un trabajo publicado este mes, el ecologista restaurador Martin Breed de la Universidad de Flinders en Adelaide, Australia, y sus colegas colocaron pequeñas cantidades de suelo con diferentes niveles de biodiversidad en una bandeja fuera de la jaula de un ratón y pasaron un ventilador sobre ella durante dos horas al día. para crear una brisa muy ligera hacia los animales, describe Breed. La carga de suelo ascendió a una dosis de 100 a 1000 veces menor que la utilizada en otros estudios, dice.
Sin embargo, después de siete semanas de este tipo de exposición a suelo con alta diversidad microbiana, los animales mostraron cambios en sus microbiomas, y puntuaron más bajo en las pruebas de estrés estándar. Al final del experimento, las heces de los ratones en los recintos de alta biodiversidad se parecían más a los suelos de alta diversidad que al principio, dice Breed. Hubo colonización directa en el intestino. . . del suelo . . . Me sorprendió el hecho de que pudiéramos detectar diferencias en la caca de ratón con base en niveles tan pequeños de exposición.
El campo está utilizando resultados como estos para comenzar a demostrar que la exposición a diversas bacterias en el medio ambiente es un mecanismo subyacente a los amplios beneficios para la salud de pasar tiempo en la naturaleza. Creo que cada vez hay más pruebas que respaldan esta afirmación de que el suelo contribuye directamente a la salud humana, dice Sophie Zechmeister-Boltenstern, directora del Instituto de Investigación del Suelo de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena ( BOKÚ). Si hay más biodiversidad, agrega, entonces hay más resiliencia y resistencia contra los patógenos.
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Pero esta conclusión tiene un problema: La biodiversidad en los suelos del mundo está disminuyendo, dice Zechmeister-Boltenstern, lo que significa que incluso las personas que pasan tiempo en la naturaleza están expuestas a menos tipos de insectos ahora que en el pasado. Ella y sus colegas informaron recientemente que la diversidad del microbioma intestinal humano está disminuyendo junto con esta pérdida de biodiversidad en el medio ambiente.
La gente no es tan consciente de esta inmensa biodiversidad que alberga el suelo, dice Zechmeister-Boltenstern, pero el suelo es en realidad el hábitat más diverso de la Tierra.
Jef Akst es editor gerente de The Scientist. Envíele un correo electrónico a jakst@the-scientist.com.
Esta historia es parte de una serie de The Scientist sobre cómo los entornos naturales afectan la salud humana.
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Corrección (9 de enero): la versión original de esta historia se refería a Finlandia como un país escandinavo. El científico lamenta el error.