La naturaleza mejora la regulación inmunitaria y la microbiota en los niños

Índice

• Aumento de las enfermedades inmunomediadas
• ¿La naturaleza influye en la microbiota?

 

Aumento de las enfermedades inmunomediadas

Estudios observacionales han demostrado que las enfermedades inmunomediadas son más frecuentes en poblaciones que adoptan estilos de vida urbanos modernos que en poblaciones con un estilo de vida preindustrial. Una de las principales hipótesis sostiene que la razón principal de este patrón es la evidente pérdida de biodiversidad en los entornos de vida modernos.

La pérdida de biodiversidad en las zonas urbanas limita la exposición a la microbiota diversa, pero aumenta la exposición a las bacterias patógenas en zonas densamente construidas. El alto nivel de higiene y el estilo de vida urbano occidental (por ejemplo, consumo de alimentos procesados ​​y uso de antibióticos) también influyen en la microbiota comensal humana (también conocida como microbioma humano, se refiere a la comunidad de microorganismos que habitan en y sobre el cuerpo humano en armonía con el huésped. Estos microorganismos incluyen bacterias, virus, hongos y otros microorganismos, y se encuentran principalmente en el tracto gastrointestinal, la piel, la boca y otras mucosas).

Además, los contaminantes urbanos alteran las comunidades microbianas asociadas con la salud humana y las enfermedades inmunomediadas. Todos estos factores pueden provocar un desequilibrio microbiano, denominado disbiosis, que se ha asociado con enfermedades inmunomediadas.

Los determinantes tempranos de la microbiota intestinal en la vida incluyen el modo de nacimiento, la genética, el uso de antibióticos, la dieta y otros factores ambientales. Mientras que la microbiota intestinal de los niños de 1 año está dominada por Faecalibacterium, Bacteroides y Anaerostipes, la microbiota intestinal de adultos sanos se caracteriza por los filos Bacteroidetes y Firmicutes, particularmente los géneros Bacteroides y Prevotella.

Las razones principales por las que la microbiota de la piel cambia con la edad están relacionadas con la fisiología humana y la mayor influencia de factores externos, como las mascotas y el entorno de vida. Además, hallazgos recientes indican que el tipo de cobertura del suelo y la vegetación de los jardines alrededor de las residencias permanentes tienen un impacto en la microflora intestinal.

Generalmente se supone que la exposición microbiana ambiental, la microbiota comensal humana y las vías inmunológicas están interconectadas. Los niveles de citocinas en plasma y las frecuencias de células T (Treg) reguladoras FOXP3+ en sangre se pueden utilizar como sustitutos de los cambios en las vías inmunorreguladoras. La interleucina-10 (IL-10) es una citocina antiinflamatoria y sus niveles en sangre reflejan la activación de vías inmunorreguladoras. El factor de crecimiento transformante β1 (TGF-β1) es una citoquina multifuncional que regula negativamente los procesos inflamatorios, particularmente en el sistema inmunológico asociado al intestino. La IL-17 es una citocina proinflamatoria que se asocia con varias enfermedades inmunomediadas, incluida la diabetes tipo 1, la enfermedad inflamatoria intestinal, la artritis reumatoide y la esclerosis múltiple. Las células Treg son reguladores esenciales del sistema inmunológico, con funciones importantes en el mantenimiento de la autotolerancia y la tolerancia a la microbiota comensal, previniendo así enfermedades autoinmunes e inflamatorias crónicas.
 

¿La naturaleza influye en la microbiota?

Dado que las enfermedades inmunomediadas son un problema de salud emergente en las sociedades urbanizadas, existe una necesidad insatisfecha de nuevas prácticas profilácticas para combatir estas enfermedades.

Para abordar esta necesidad, realizaron un estudio de intervención para probar la hipótesis de la biodiversidad. En este estudio, la biodiversidad ambiental de las guarderías urbanas se enriqueció cubriendo sus patios con suelo de bosque y césped. El efecto de la intervención se estudió entre 75 niños urbanos de 3 a 5 años que residían en tres entornos de guardería diferentes: (i) patios estándar, (ii) patios de intervención con elementos de biodiversidad y (iii) guarderías orientadas a la naturaleza donde los niños visitaban bosques cercanos a diario. Midieron la microbiota cutánea e intestinal, los niveles de citoquinas plasmáticas y las frecuencias de Treg en sangre en estos niños antes y después del período de intervención de 28 días. Además, compararon la microbiota ambiental entre las guarderías estándar y de intervención. Sobre la base de estudios comparativos anteriores entre niños, plantearon la hipótesis de que la intervención en materia de biodiversidad afectaría la microbiota comensal de los niños y que un cambio positivo en la diversidad microbiana de la piel se asociaría con una mayor secreción de citoquinas inmunorreguladoras y/o aumento de células Treg después del ensayo. Además, esperaban que los cambios en la microbiota comensal reflejaran la composición de la microbiota ambiental en el grupo de intervención y que las asociaciones entre la microbiota comensal y la respuesta inmune fueran diferentes en este grupo en comparación con el grupo de guardería estándar.

La intervención diversificó las comunidades gammaproteobacterianas tanto ambientales como cutáneas, que, a su vez, se asociaron con aumentos en los niveles plasmáticos de TGF-β1 y la proporción de células T reguladoras. La proporción plasmática de IL-10:IL-17A aumentó entre los niños de la intervención durante el ensayo.

Los hallazgos sugieren que la intervención en biodiversidad mejora las vías inmunorreguladoras y proporciona un incentivo para futuros enfoques profilácticos para reducir el riesgo de enfermedades inmunomediadas en las sociedades urbanas.

La intervención en biodiversidad se asoció con una alta diversidad de proteobacterias de la piel. Antes de la intervención, los niños en guarderías orientadas a la naturaleza tenían una composición comunitaria divergente de bacterias en la piel en comparación con los niños en guarderías estándar y una comunidad de piel alfaproteobacteriana más diversa en comparación con los niños de guarderías de intervención. Los grupos de guardería estándar y de intervención tenían una composición de comunidad bacteriana similar y albergaban comunidades de proteobacterias cutáneas igualmente diversas, incluidas clases de alfa, beta y gammaproteobacterias antes del período de intervención.

Después del ensayo, los niños de las guarderías de intervención tenían comunidades proteobacterianas y gammaproteobacterianas de la piel más diversas que los niños de las guarderías estándar. Las comparaciones antes y después utilizando pruebas t pareadas y estadísticas de Wilcox dieron como resultado una única diferencia: la diversidad alfaproteobacteriana aumentó en las guarderías de intervención, siendo mayor en comparación con los niños en guarderías estándar. Estos resultados demuestran cómo la intervención de biodiversidad promovió o evitó la pérdida de diversidad bacteriana de la piel durante el período de estudio, lo que llevó a diversidades comparables a las de las guarderías orientadas a la naturaleza.

Mientras que en el intestino, se sabe que los probióticos y los medicamentos, como los antibióticos, afectan la comunidad microbiana intestinal, por lo que excluyeron de los análisis microbianos intestinales a aquellos sujetos del estudio que recibieron probióticos o medicamentos durante la intervención. Entre los niños en las guarderías de intervención, la abundancia relativa de Clostridiales disminuyó y la diversidad alfa de Ruminococcaceae, que se sabe que contienen especies productoras de butirato, aumentó. No se observaron tales cambios en los niños que asistían a guarderías estándar o orientadas a la naturaleza.

Los niños en guarderías estándar y orientadas a la naturaleza tenían una composición comunitaria diferente de Ruminococcaceae tanto antes como después del período de intervención, mientras que los niños de guarderías estándar y de intervención tenían comunidades similares de Ruminococcaceae al comienzo de la intervención, pero comunidades ligeramente divergentes al final de la intervención.

Además, realizaron una comparación antes y después de los niveles de citoquinas y sus proporciones. Estas comparaciones demostraron que la proporción IL-10:IL-17A aumentó entre los niños de la intervención, pero no entre los niños de guarderías estándar o naturales.

Cuando se analizaron todos los niños juntos, un aumento en la diversidad gammaproteobacteriana de la piel se asoció con un aumento en la concentración plasmática de TGF-β1 y entre los niños de la intervención, este aumento de diversidad también fue asociado con una disminución en el nivel plasmático de IL-17A y un aumento en el porcentaje de células Treg. Entre los niños de guarderías orientadas a la naturaleza, una alta diversidad gammaproteobacteriana en los microbiomas de la piel se asoció con un aumento en la concentración plasmática de IL-10, mientras que entre los niños de guarderías estándar, una baja diversidad gammaproteobacteriana se asoció con una disminución en la expresión de TGF-β1.

Este estudio es el primer ensayo de intervención humana en el que se manipuló la biodiversidad ambiental urbana para examinar sus efectos sobre el microbioma comensal y el sistema inmunológico en niños pequeños. La intervención de 28 días de duración que incluyó el enriquecimiento de los patios de las guarderías para la biodiversidad microbiana se asoció con cambios en la microbiota de la piel y el intestino de los niños, que, a su vez, se relacionaron con cambios en los niveles de citocinas plasmáticas y las frecuencias de las células Treg. Estos hallazgos sugieren que la exposición a la diversidad microbiana ambiental puede cambiar el microbioma y modular la función del sistema inmunológico en los niños. Específicamente, la intervención se asoció con un cambio hacia una proporción más alta entre los niveles de citoquinas plasmáticas IL-10 e IL-17A y una asociación positiva entre la diversidad gammaproteobacteriana y las frecuencias de células Treg en la sangre, lo que sugiere que la intervención puede haber estimulado vías inmunorreguladoras.

Por tanto, los resultados del presente estudio de intervención apoyan la hipótesis de la biodiversidad. Debido a que la intervención en biodiversidad ofrece experiencias encarnadas de la naturaleza y proporciona exploración multisensorial y diversas situaciones de aprendizaje, los niños podrían tener contactos más directos con el suelo y la vegetación en la intervención que en las guarderías estándar. El tiempo pasado en el patio también podría ser una explicación de por qué la diversidad proteobacteriana de la piel disminuyó entre los niños de las guarderías estándar, pero no entre los niños de las guarderías de intervención, aunque el tiempo pasado al aire libre fue similar en todos los grupos de guarderías. La conclusión es que dejar que los niños urbanos jueguen en tierra y vegetación microbiológicamente diversa altera la microbiota de la piel y el intestino, lo que va acompañado de cambios paralelos en el sistema inmunológico en un período relativamente corto de 1 mes.

Un aspecto importante de estos hallazgos es que la microbiota comensal de los niños en las guarderías de intervención se volvió más similar a la observada en los niños que asisten a guarderías orientadas a la naturaleza, donde los niños realizan visitas diarias a los bosques cercanos.

Por esta razón, se puede anticipar que brindar a los niños la oportunidad de tener contacto diario con vegetación diversa y tierra en espacios verdes urbanos seguros, como patios de recreo y guarderías o patios de escuelas, podría mejorar la salud infantil al activar las vías reguladoras del sistema inmunológico. Esto podría reducir las respuestas inmunes hiperactivas y, en consecuencia, disminuir el riesgo de desarrollar enfermedades inmunomediadas. Además, la intervención en materia de biodiversidad puede generar beneficios para el bienestar y aumentar la actividad física de los niños.

En conclusión, el estudio demostró que modificar el entorno de vida de los niños con materiales naturales microbiológicamente diversos podría proporcionar un enfoque factible para disminuir el riesgo de enfermedades inmunomediadas en las poblaciones urbanas.