Zmiana środowiska naturalnego powoduje mikrobiologiczne działanie przeciwzapalne i immunologiczne u dzieci przebywających w przedszkolu

Referencje

Roslund MI, Puhakka R, Grönroos M i in. Interwencja na rzecz różnorodności biologicznej poprawia regulację immunologiczną i związaną ze zdrowiem mikroflorę komensalną u dzieci przebywających w przedszkolu.adw. nauki. 2020;6(42):eaba2578.

Cel badania

Eksperymentalne określenie, czy naturalnie występujące bakterie glebowe w „zielonych” i „normalnych” ośrodkach opieki dziennej wpływają na reakcję zapalną układu odpornościowego u dzieci w wieku przedszkolnym

Uczestnik

75 dzieci w wieku przedszkolnym (3-5 lat) w Finlandii. Wszystkie dzieci otrzymywały te same 2 posiłki i 1 przekąskę dziennie, a także ten sam czas dziennie na świeżym powietrzu (~1,5 godziny) przez cały czas trwania eksperymentu. Naukowcy ocenili zajęcia poza opieką dzienną (np. posiłki w domu, weekendy na świeżym powietrzu/na łonie natury, kontakt ze zwierzętami) za pomocą ankiet wypełnionych przez rodziców i odkryli minimalne różnice między grupami.

Dzieci wykluczano z badania, jeśli miały którąkolwiek z następujących cech: obecność niedoboru odporności, choroby autoimmunologicznej lub immunoregulacyjnej (np. ludzkiego wirusa niedoboru odporności). [HIV], choroba Leśniowskiego-Crohna, zespół Downa); aktualne stosowanie leków immunosupresyjnych (np. kortykosteroidów); lub aktualne stosowanie antybiotyków lub probiotyków.

Projekt

Naukowcy ocenili dzieci przed (@dzień 0) i po (@dzień 28) kształtowania krajobrazu lub kontroli braku zmian w miejskich ośrodkach opieki dziennej, do których uczęszczały. Obejmowały 3 typy ustawień:

• Standard-Kindertagesstätte (keine Änderung der negativen Kontrolleinstellung): Kies- und Betonhof mit eingebauten Elementen (z. B. Schaukel, Klettergerüst und Sandkasten)
• Naturkindergarten (keine Veränderung Positivkontrolle): Hof und Umgebung mit natürlich vorkommenden Waldelementen (z. B. Heidelbeersträucher, Heidekraut, Moose, Rispengras, Torf)
• Begrünung der Kindertagesstätte (variable Einstellung): Standard-Kindertagesstättenhof @Tag 0, mit Waldelementen, die gebracht und gepflanzt werden, um die Ähnlichkeit mit der Naturtagesstätte bis zum 28. Tag zu erleichtern.

Naukowcy dokonali przed i po pomiarach poziomu bakterii w skórze i kale, a także próbek krwi od wszystkich uczestników. Zmierzyli także bakterie w glebie w dniu 0 i dniu 28 we wszystkich 3 środowiskach w ustandaryzowany sposób (np. obok drzwi wejściowych przedszkola, huśtawki, sali gimnastycznej w dżungli, piaskownicy).

Parametry docelowe

Naukowcy pobrali próbki krwi przed i po interwencji, aby ocenić stan układu odpornościowego dzieci. W szczególności zmierzyli następujące markery odporności zapalnej (cytokiny):

• Interleukin 10 (IL-10): ein wichtiges entzündungshemmendes Interleukin-Zytokin
• Transforming Growth Factor-beta 1 (TGF-β1): ein wichtiges entzündungshemmendes regulatorisches Zytokin
• Interleukin 17A (IL-17A): ein wichtiges entzündungsförderndes regulatorisches Zytokin.

Próbki krwi wykorzystano także do pomiaru limfocytów T regulatorowych (Treg), modulujących białe krwinki, które wpływają na zapalną odpowiedź immunologiczną. Naukowcy zmierzyli także bakterie skóry i kału, a także bakterie występujące w glebie, aby ocenić wszelkie zmiany między grupami przed badaniem i po nim.

Kluczowe spostrzeżenia

Próbki gleby ze wszystkich 3 ośrodków opieki dziennej w dniu 0 wykazały, zgodnie z oczekiwaniami, rozległą obecność wielu klas bakterii. Różnorodność mikrobiologiczna przed interwencją była znacznie wyższa w grupie korzystającej z dziennej opieki przyrodniczej niż w grupie standardowej opieki dziennej (która obejmowała grupę opieki dziennej objętej ekologizacją przed interwencją). U dzieci uczęszczających do przedszkola Nature stwierdzono poważnie podwyższony poziom IL-10 (P=0,0000023). Odwrotnie, dzieci w grupie standardowej opieki dziennej w dniu 0 miały niższy poziom TGF-β1 (P=0,01).

„Ekologizacja” przedszkola doprowadziła do zmian w bakteriach w glebie, skórze i kale, które bezpośrednio odpowiadały zmianom w funkcjonowaniu układu odpornościowego.

W 28. dniu zmierzono znaczny wzrost liczebności i różnorodności bakterii w szkółce Greening, aż ośmiokrotnie większy niż w szkółce standardowej. Znalazło to odzwierciedlenie w zwiększonej różnorodności drobnoustrojów na skórze i próbkach kału dzieci w grupie Greening Kita, co było podobne do wyników w grupie Nature Kita.

Co najważniejsze, zmiany w bakteriach w glebie, skórze i kale bezpośrednio odpowiadały zmianom w pomiarach funkcji odpornościowych w grupie dzieci korzystających z zielonej opieki dziennej. Wzrost różnorodności drobnoustrojów doprowadził do znacznego wzrostu przeciwzapalnego TGF-β1 (P=0,01) i Treg (P=0,016) i zmniejszenie prozapalnej IL-17A (P=0,002). W szczególności spadek IL-17A był najsilniej powiązany ze wzrostem liczby bakterii w kaleFaecalibacterium prausnitzii(P= 0,045), który, jak wykazano, ma korzystne właściwości immunomodulujące u osób z chorobą Leśniowskiego-Crohna.¹

Implikacje praktyczne

Jest to pierwsze badanie terenowe, w którym eksperymentalnie zmierzono, w jaki sposób bakterie środowiskowe modulują ludzki układ odpornościowy. Od dziesięcioleci wiadomo, że czynniki środowiskowe wpływają na funkcjonowanie układu odpornościowego, począwszy od opracowania „hipotezy higieny” w 1989 r.²Od tego czasu w kilku badaniach wykazano znaczenie różnorodności biologicznej drobnoustrojów dla wpływania na funkcjonowanie układu odpornościowego.^3.4Obejmuje to również udoskonaloną „Hipotezę Starych Przyjaciół”, która sugeruje, że choroby atopowe (np. alergie, astma, egzema) i choroby autoimmunologiczne (np. stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów, choroba Leśniowskiego-Crohna) częściej występują w krajach rozwiniętych w porównaniu z krajami rozwijającymi się w wyniku mikrobiologicznej modulacji odporności Th1/Th2/Th17/Treg, która jest bardziej reprezentatywna dla naszej tradycyjnej ewolucji ewolucyjnej. przeszłość.⁵Przeszłość, w której nasi prehistoryczni przodkowie byli fizycznie narażeni na bogatą różnorodność biologiczną mikrobiologiczną otaczającego ich świata przyrody.^6.7

Dowody na rzecz hipotezy Starych Przyjaciół nie opierają się wyłącznie na porównaniach między krajami rozwiniętymi i rozwijającymi się. Nawet w krajach rozwiniętych przeprowadzono wiele badań wykazujących korzyści zdrowotne wynikające z narażenia ludzi, zwłaszcza dzieci, na działanie środowiska mikrobiologicznego o większej różnorodności biologicznej. Pisma o tych korzyściach są powszechne nawet w popularnej literaturze świeckiej.^8.9Powszechnym sposobem osiągnięcia tych korzyści jest spędzanie czasu na świeżym powietrzu, gdzie naturalnie występująca różnorodność mikrobiologiczna jest duża. Kilka badań wykazało korzyści płynące z takich zajęć na świeżym powietrzu w zakresie częstości występowania chorób atopowych i autoimmunologicznych.^10,11a także choroby psychiczne, takie jak depresja i stany lękowe^12,13za pośrednictwem neuronalnych zmian przeciwzapalnych i wspomagających neuroprzekaźniki, spowodowanych ekspozycją na drobnoustroje.^14-16Jest to oczywiście dodatek do wszystkich innych korzyści psychicznych i fizycznych, o których wiadomo, że wynikają ze spędzania czasu na świeżym powietrzu, w tym zwiększonej aktywności fizycznej, interakcji społecznych, kreatywnej zabawy, rozwoju empatii, wyników w nauce itp.^17-19

Przed niniejszym badaniem wszystkie badania nad hipotezami dotyczącymi higieny/starych przyjaciół miały charakter obserwacyjny (tworzenie skojarzeń w dużych zbiorach danych populacyjnych) lub laboratoryjne.na żywoPróby szczepień mające na celu pomiar wpływu określonych gatunków drobnoustrojów. To badanie terenowe pokazuje po raz pierwszy, że zmiana środowiska w świecie rzeczywistym może zmienić mikrobiomy środowiskowe w sposób, który ma wymierny, wpływowy wpływ na stan zapalny człowieka i funkcjonowanie układu odpornościowego.

ograniczenia

Było to dobrze zaprojektowane badanie, które ustaliło bezpośredni związek między zmianami w zewnętrznych i wewnętrznych drobnoustrojach środowiskowych a funkcjonowaniem układu odpornościowego. Bardziej ostateczne powiązanie można było uzyskać poprzez bezpośrednie wystawienie uczestników na kontakt z wybranymi gatunkami drobnoustrojów, ale powiązania tego dokonano gdzie indziej.²⁰Badanie to nie wykazało, jak długo trwały zmiany mikrobiologiczne i immunologiczne u uczestników po 28. dniu. Przyszłe badania mogłyby obejmować okres krzyżowania lub wymywania po ekspozycji, aby określić długowieczność. Ponadto przydatne byłoby badanie podłużne z udziałem populacji klinicznej (np. dzieci z rozpoznaniem atopii lub chorób autoimmunologicznych) w celu określenia wartości terapeutycznej tego rodzaju narażenia.

Wniosek

Świat, w którym żyjemy, ma złożony i intymny wpływ na nasze zdrowie i samopoczucie. Jak głosi holistyczny światopogląd, „wszystko jest ze sobą powiązane”. W dzisiejszych czasach wiele osób stara się zdystansować od otaczającego ich świata przyrody, często ze szkodą dla siebie. Badanie sposobów powrotu do bardziej relacyjnej interakcji z otoczeniem ma sens biologiczny i wspiera fizjologiczne funkcjonowanie adaptacji naszego organizmu na przestrzeni milionów lat. Badania takie jak to badanie dotyczące opieki dziennej pokazują, że proste zmiany środowiskowe mogą pozytywnie wpłynąć na zdrowie i życie nasze i naszych dzieci.