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¿Cómo afecta el medio ambiente a nuestra salud inmunológica?

¿Cómo afecta el medio ambiente a nuestra salud inmunológica?

Sabemos desde hace muchos años que la exposición a ciertos productos fertilizantes y químicos afecta perjudicialmente a la salud. Es decir, nuestra salud depende de la naturaleza del suelo del que provienen nuestros alimentos. Sin embargo, un trabajo reciente en humanos y ratones destaca cómo la exposición a microbios ambientales ayuda a proteger contra las alergias y otras enfermedades inflamatorias.

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Índice

 

Aumento de alergias

Las personas que viven a lo largo de la frontera entre Finlandia y Rusia están brindando datos valiosos que podrían arrojar luz sobre la relación de las personas con la naturaleza, particularmente 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 las personas del lado soviético mantuvieron 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 de Finlandia de la región fronteriza conocida como Karelia era significativamente mayor que la de las personas que viven en el lado ruso.

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 fallecido ecologista 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, formalizaron recientemente la hipótesis de la biodiversidad, argumentando que la biodiversidad total y, en consecuencia, la diversidad microbiana del entorno de vida de las personas influye en la salud humana a través de cambios en la composición del microbioma. Una pérdida global de biodiversidad, razonaron, era la culpable de la desregulación del sistema inmune humano y, por lo tanto, del aumento de las enfermedades alérgicas e inflamatorias observadas en los países desarrollados de todo el mundo.

La idea es una extensión de la hipótesis de higiene de hace décadas, 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 alergia al polen y otros trastornos caracterizados por la disfunción inmune. Más tarde, el microbiólogo e inmunólogo del University College London, Graham Rook adoptó una opinión similar que postula que los humanos, y específicamente sus sistemas inmunes, se han vuelto dependientes de los microbios con los que han evolucionado durante decenas de miles de años o más. "El sistema inmune [es] un sistema de aprendizaje. A menos que alguien ingrese los datos, no puede funcionar correctamente".

¿Cómo pueden ayudarnos los microbios?

Desde entonces, el equipo en Finlandia ha estado explorando mecanismos por los cuales los microbios ambientales podrían influir en el sistema inmunitario humano. Una forma podría ser mediante la conformación de la microbiota residente de los humanos, que se ha relacionado con el desarrollo de alergias. La idea ya está algo respaldada por los datos del estudio de Karelia. En las muestras finas de hisopos de piel, "vimos que los niños que viven en el campo rodeado de bosques y áreas verdes eran mucho menos alérgicos que los niños finlandeses en entornos más urbanos, y también tenían una microbiota de piel mucho más rica", dice Fyhrquist.

Específicamente, los niños del campo tenían más y más diversas bacterias en su piel, con una abundancia particularmente alta de Acinetobacter, un género de microbios en el filo de Proteobacterias que se encuentran comúnmente en las plantas. Los investigadores encontraron 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 de alguna manera contribuir con el entrenamiento o la calibración del sistema inmune", dice Fyhrquist. Las muestras del lado ruso menos desarrollado de la frontera respaldaron esa idea, que contiene una mayor abundancia de Acinetobacter que las muestras del lado finlandés, independientemente del entorno de vida específico. "El estilo de vida ruso es tan profundamente diferente del finlandés que parece anular los posibles efectos de los entornos de vida rural versus urbano", dice ella.

Asma y microbios

Pero para saber si la exposición a los microbios del suelo estaba causando las diferencias de microbiomas vinculadas a las tasas relativamente bajas de alergias de la población rusa, el equipo necesitaba hacer un experimento. Para ello Fyhrquist y sus colaboradores usaron un modelo de asma en ratones, una enfermedad desencadenada por la misma respuesta inmune de células T auxiliares tipo 2 (Th2) que subyace a las reacciones alérgicas. Alojaron a algunas hembras en ropa de cama limpia, 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 las 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 previas, las tripas 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 en ratones y humanos. Los animales expuestos al suelo también tenían niveles más altos de proteínas antiinflamatorias que mantienen el sistema inmune bajo control, incluida una enzima llamada A20 que previamente se ha demostrado que protege del asma en ratones. "Fue bastante sorprendente ver tantos niveles diferentes de modificación e inducción de tolerancia en los ratones", dice Fyhrquist.

Los ratones del equipo finlandés estaban en contacto físico prolongado con tierra llena de microbios, pero otro trabajo sugiere que incluso pequeñas cantidades de tierra en el aire, en la línea de lo que una persona podría experimentar al pasar tiempo en la naturaleza, podría tener efectos sobre la salud. En un trabajo publicado hace poco, el ecologista Martin Breed, de la Universidad Flinders en Adelaide, Australia, y sus colegas colocaron pequeñas cantidades de suelo con diferentes niveles de biodiversidad en una bandeja fuera de una jaula de ratones, y pasaron un ventilador sobre ella durante dos horas al día para crear "un movimiento muy ligero" hacia los animales, describe Breed. La carga del suelo ascendió a una dosis de 100 a 1.000 veces menor que la utilizada en otros estudios.

Sin embargo, después de siete semanas de este tipo de exposición al suelo con alta diversidad microbiana, los animales mostraron cambios en sus microbiomas y obtuvieron puntuaciones más bajas 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”.

El campo está utilizando resultados como estos para comenzar a argumentar que la exposición a diversas bacterias en el medio ambiente es un mecanismo subyacente a los beneficios para la salud de pasar tiempo en la naturaleza. "Creo que hay cada vez más evidencia para respaldar esta afirmación de que hay una contribución directa del suelo a la salud humana", dice Sophie Zechmeister-Boltenstern, directora del Instituto de Investigación de Suelos de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena (BOKU). "Si hay más biodiversidad", agrega, "entonces hay más resistencia contra los patógenos".

Pero esta conclusión tiene un problema: la biodiversidad en los suelos del mundo está disminuyendo, 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 de 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 se encuentra en el suelo", dice Zechmeister-Boltenstern, "pero el suelo es en realidad el hábitat más diverso de la Tierra".


Fuentes:

Natural immunity. Biodiversity loss and inflammatory diseases are two global megatrends that might be related. Leena von Hertzen, Ilkka Hanski, Tari Haahtela. EMBO Rep (2011)12:1089-1093. https://doi.org/10.1038/embor.2011.195

Environmental biodiversity, human microbiota, and allergy are interrelated. Ilkka Hanski, Leena von Hertzen, Nanna Fyhrquist, Kaisa Koskinen, Kaisa Torppa, Tiina Laatikainen, Piia Karisola, Petri Auvinen, Lars Paulin, Mika J. Mäkelä, Erkki Vartiainen, Timo U. Kosunen, Harri Alenius, and Tari Haahtela. PNAS first published May 7, 2012 https://doi.org/10.1073/pnas.1205624109

Naturally-diverse airborne environmental microbial exposures modulate the gut microbiome and may provide anxiolytic benefits in mice. Craig Liddicoata, Harrison Sydnor, Christian Cando-Dumancela, Romy Dresken, Jiajun Liub, Nicholas J.C.Gellie, Jacob G.Mills, Jennifer M.Young, Laura S.Weyriche, Mark R.Hutchinson, Philip Weinstein, Martin F.Breed. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134684

Fecha de actualización: 17-02-2020

Redacción: Irene García

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