Att ändra den naturliga miljön ger mikrobiell antiinflammatoriska och immunologiska effekter hos daghembarn

Referenser

Roslund MI, Puhakka R, Grönroos M, et al. Interventionen för biologisk mångfald förbättrar immunreglering och hälsoassocierad kommensal mikrobiota hos daghem.Science Adv. 2020; 6 (42): EABA2578.

Studiemål

Att experimentellt bestämma om naturligt förekommande markbakterier i "grönt" kontra "normala" anlagda daghem påverkar immunsystemets inflammatoriska svar hos förskolebarn

Deltagare

75 Förskolebarn (3-5 år) i Finland. Alla barn fick samma två måltider och 1 mellanmål per dag samt samma gång utanför per dag (~ 1,5 timmar) under hela experimentet. Forskare bedömde aktiviteter utanför daghem (t.ex. måltider hemma, utomhus/naturhelger, kontakt med djur) med hjälp av undersökningar genomförda av föräldrar och fann minimala skillnader mellan grupper.

Barn utesluts från studien om de hade någon av följande egenskaper: närvaro av en immunbrist, autoimmun eller immunregulatorisk sjukdom (t.ex. humant immunbristvirus). [HIV], Crohns sjukdom, Downs syndrom); nuvarande användning av immunsuppressiva mediciner (t.ex. kortikosteroider); eller aktuell användning av antibiotika eller probiotika.

Förslag

Forskare bedömde barn före (@day 0) och efter (@day 28) landskapsarkitektur eller kontroll utan förändring på de stadsdagscenter som de deltog i. De inkluderade tre inställningstyper:

• 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.

Forskarna tog före och efter mätningar av hud- och avföringsbakterier samt blodprover från alla deltagare. De mätte också mark-/jordbakterier @Day 0 och @day 28 i alla 3 miljöer på ett standardiserat sätt (t.ex. bredvid daghemets ytterdörr, Swing Set, Jungle Gym, Sandbox).

Målparametrar

Forskare tog blodprover före och efter interventionen för att bedöma statusen för barns immunsystem. Specifikt mätte de följande inflammatoriska immunmarkörer (cytokiner):

• 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.

Blodprover användes också för att mäta reglerande T -celler (Treg), modulerade vita blodkroppar som påverkar det inflammatoriska immunsvaret. Forskarna mätte också hud- och avföringsbakterier såväl som miljöbakterier för miljö för att bedöma eventuella förändringar mellan grupper före och efter studien.

Nyckelinsikt

Jordprover från alla 3 daghem på dag 0 visade omfattande närvaro av flera klasser av bakterier, som förväntat. Mikrobiell mångfald före intervention var signifikant högre i Nature Day Care Group än i den vanliga daghemsgruppen (som inkluderade gruppen före interventionens grönande daghem). Allvarligt förhöjda IL-10-nivåer hittades hos barn som deltar i Nature Daycare (P= 0,0000023). Omvänt hade barn i dag 0 Standard Day Care Group lägre TGF-p1-nivåer (P= 0,01).

"Grönningen" av en dagis ledde till förändringar i jord-, hud- och avföringsbakterier som direkt motsvarade förändringar i immunfunktionen.

På dag 28 mättes en signifikant ökning av bakteriell överflöd och mångfald för grönskolan, upp till åtta gånger vad som mättes i standardskolan. Detta återspeglades i ökad mikrobiell mångfald på huden och avföringsprover från barn i Greening Kita -gruppen, som liknade resultaten i Nature Kita -gruppen.

Viktigast av allt är förändringar i jord-, hud- och avföringsbakterier direkt till förändringar i mått på immunfunktion för Greing Day Care Group. Ökningen i mikrobiell mångfald ledde till en signifikant ökning av antiinflammatorisk TGF-p1 (P= 0,01) och Treg (P= 0,016) och minskar i den pro-inflammatoriska IL-17A (P= 0,002). I synnerhet var en minskning av IL-17A mest starkt associerad med en ökning av avföringsbakterierFeecalibacterium prausnitzii(P= 0,045), som har visat sig ha gynnsamma immunmodulerande egenskaper för personer med Crohns sjukdom.¹

Öva konsekvenser

Detta är den första fältstudien som experimentellt mäter hur miljöbakterier modulerar det mänskliga immunsystemet. Miljöfaktorer har varit kända för att påverka immunsystemets funktion i årtionden, som börjar med utvecklingen av ”hygienhypotesen” 1989.²Sedan dess har flera studier visat vikten av mikrobiell biologisk mångfald för att påverka immunsystemets funktion.^3.4Detta inkluderar också den förfinade "gamla vännerhypotesen", vilket antyder att atopiska sjukdomar (t.ex. allergier, astma, eksem) och autoimmuna sjukdomar (t.ex. multipel skleros, reumatoid artrit, crohns sjukdom) ökar i utvecklade länder jämfört med utvecklande länder som ett resultat av mikrobiell Th1/Th1/TH1/TH17/TREGULULATION, som är mer representativa av vi representerande av oss, vilket är mer representativa av oss.⁵Ett förflutna där våra förhistoriska förfäder fysiskt utsattes för den rika mikrobiella biologiska mångfalden i den naturliga världen runt dem.^6.7

Beviset för den gamla vännerhypotesen baseras inte enbart på jämförelser mellan utvecklade länder och utvecklingsländer. Även i utvecklade länder finns det många studier som visar hälsofördelarna för människor, särskilt barn, som utsätts för mikrobiella miljöer med större biologisk mångfald. Skrifter om dessa fördelar är vanliga även i populär leklitteratur.^8.9Ett vanligt sätt att uppnå dessa fördelar är att tillbringa tid utomhus där naturligt förekommande mikrobiell mångfald är hög. Flera studier har visat fördelarna med sådana utomhusaktiviteter på hastigheterna för atopiska och autoimmuna sjukdomar.^10,11liksom psykiska sjukdomar som depression och ångest^12,13Medierad av neuronala antiinflammatoriska och neurotransmitter-stödjande förändringar orsakade av mikrobiella exponeringar.^14-16Detta är naturligtvis utöver alla andra mentala och fysiska fördelar som är kända för att vara resultatet av att spendera tid utomhus, inklusive ökad fysisk aktivitet, social interaktion, kreativ spel, empatiutveckling, akademiska prestationer, etc.^17-19

Innan denna nuvarande studie var all forskning om hygien/gamla vännerhypoteser antingen observation (att göra föreningar över stora befolkningsbaserade datamängder) eller laboratoriebaseradin vivoVaccinationsförsök för att mäta effekterna av specifika mikrobiella arter. Denna fältstudie visar för första gången att förändra verkliga miljöer kan förändra miljömikrobiom på sätt som har mätbara, påverkande effekter på mänsklig inflammatorisk status och immunsystemfunktion.

begränsningar

Detta var en väl utformad studie som etablerade en direkt koppling mellan förändringar i externa och interna miljömikrober och immunsystemfunktion. En mer definitiv förening kunde ha gjorts genom att direkt utsätta deltagarna för utvalda mikrobiella arter, men denna förening gjordes någon annanstans.²⁰Denna studie visade inte hur länge deltagarnas mikrobiella och immunologiska förändringar varade efter dag 28. Framtida studier kan inkludera en övergång eller tvättperiod efter exponering för att bestämma livslängden. Dessutom skulle en longitudinell studie med kliniska populationer (t.ex. barn med atopiska eller autoimmuna diagnoser) vara användbara för att bestämma det terapeutiska värdet för denna typ av exponering.

Slutsats

Världen vi lever i har komplexa och intima effekter på vår hälsa och välbefinnande. Som den holistiska världsbilden säger: "Allt är anslutet." I modern tid har många försökt distansera sig från den naturliga världen runt dem, ofta till nackdel. Att utforska sätt att återgå till en mer relationell interaktion med vår miljö är biologisk mening och stöder den fysiologiska funktionen av vår kropps anpassningar under miljoner år. Forskning som denna daghemstudie visar att enkla miljöjusteringar kan påverka hälsan och livet för oss själva och våra barn.