XI. 2. Vidéki vs. városi mikrobiom különbségek

Az, hogy vidéken vagy városban élünk, alapjaiban formálja a minket érő mikrobákat: a falusi környezet gazdagabb, sokszínűbb bélflórát és edzettebb immunrendszert támogat.

A környezet formálja a mikrobiotát – vidéki és városi élet

Lakóhelyünk – legyen az vidék vagy város – meghatározza a minket érő mikrobiális hatásokat, a bélmikrobiota változatosságát és az immunrendszerünk egészségét [257] [24].

A vidéki-városi mikrobiom-eltérést epidemiológiai részletességgel dokumentálták vidéki környezetből városba költözött bevándorló populációkat vizsgáló tanulmányok, és ugyanazon ország vidéki és városi populációinak keresztmetszeti összehasonlítása révén. Sonnenburg és munkatársainak vizsgálata a tanzániai Hadza vadász-gyűjtögetők mikrobiotáját jellemezve – az egyik legátfogóbban jellemzett hagyományos populáció mikrobiomja – a kori-illesztett városi nyugatiakhoz képest drámaian magasabb mikrobiális diverzitást talált. [24] Közvetlenebbül transzlatálható volt Vangay és munkatársainak a Cell folyóiratban 2018-ban megjelent vizsgálata, amely az Egyesült Államokba Thaiföldről és Kelet-Afrikából érkező szomáli, hmong és karen bevándorlókat vizsgálta. Néhány hónappal a megérkezést követően a bevándorlók bélmikrobiotája mérhető eltolódásokat mutatott a nyugati profil felé: a Prevotella-dominált közösségek Bacteroides-dominált közösségekbe mentek át, és a mikrobiota-diverzifikáció üteme – az új fajok megszerzése a környezeti kontaktuson keresztül – lényegesen csökkent az eredeti országbeli kontrollokhoz képest. [277] A vidéki-városi mikrobiom-eltérést mozgató mechanizmus több összefonódó tényezőt foglal magában: étrendi változások alacsonyabb rostartalmú feldolgozott élelmiszerek felé, az urbanizációhoz kapcsolódó csökkent környezeti mikrobiális diverzitás, fokozott antibiotikum-használat és csökkent szabadtéri és talajkontaktus. [257]

A vidéki és városi bélmikrobiota legátfogóbb közvetlen összehasonlítása egyetlen populáción belül Sonnenberg és munkatársainak a Stanfordi Egyetemen végzett vizsgálata volt, amelyben tanzániai Hadza vadász-gyűjtögető közösség tagjait vizsgálták – a világ egyik utolsó hagyományos étrenddel és életmóddal rendelkező populációját. A Science-ben 2017-ben megjelent vizsgálat megállapította, hogy a Hadza egyénekben lényegesen nagyobb bélmikrobiota-diverzitás volt megfigyelhető, mint a nyugati urbánus kontrollokban, köztük olyan taxonok is, amelyek szinte hiányoztak a nyugati populációkból. [24] A vizsgálat longitudinális komponense megmutatta, hogy a Hadza mikrobiota diverzitása évszakosan ingadozott – az élelmiszer-elérhetőségi ciklusokhoz igazodva –, míg a nyugati mikrobiota az évszakok között viszonylag statikus maradt. Az évszakos mikrobiális átrendeződés képességét funkcionális alkalmazkodásként értelmezték, amelyet a modern nyugati mikrobiota elveszett. [277] Külön bizonyítéksor érkezett a bevándorlóvizsgálatokból: alacsony diverzitású vidéki mikrobiota-kontextusból – Thaiföldről, Indiából, szubszaharai Afrikából – az Egyesült Államokba emigrált egyének a megérkezés után néhány hónapon belül progresszív diverzitásvesztést mutattak. Az első generációs bevándorlók közbenső diverzitást mutattak; a második generációs bevándorlók az USA-ban születettekéhez közelítő profilt mutattak. [257] A klinikai értelmezés nem az, hogy a vidéki élet magasabb rendű vagy a városi élet egészségtelen – hanem az, hogy a városi környezetek specifikus jellemzői (étrendi rost csökkentése, feldolgozott élelmiszerek, csökkent környezeti mikrobiális kontaktus) valószínűleg a diverzitáskülönbség mozgatói. Ezek módosítható inputok akár városi körülmények között is [39].

Az, hogy hol élünk, meghatározza a mindennapi mikrobiális találkozásainkat. A vidéki környezet rendszerint gyakoribb érintkezést jelent talajjal, növényekkel, állatokkal és a szabad levegővel, míg a városi élet gyakran kevesebb kapcsolatot kínál a természetes környezettel, és több időt töltünk zárt terekben. Ezek a különbségek azért fontosak, mert az immunrendszer és a velünk élő mikrobák hosszú éveken át ismétlődő, finom környezeti jelekre reagálnak [39].

A vidéki életben a mikrobiális hatások általában változatosabbak. Ez nem azt jelenti, hogy a vidéki mikrobák egyszerű módon „benépesítik” a bélrendszert, inkább arról van szó, hogy befolyásolhatják az immunrendszer hajlamát a toleranciára, vagyis arra, hogy a szervezet ne reagáljon túlzott gyulladással ártalmatlan ingerekre. Ennek legerősebb bizonyítékai az allergiás betegségek, különösen az asztma területéről származnak, ahol a farmhoz kötődő expozíciókat ismételten alacsonyabb gyermekkori kockázattal hozták összefüggésbe.

A városi élet más jellegű hatásokat hordoz. A korlátozott zöldterület, a zárt épületek és a kevesebb kültéri tartózkodás szűkítheti a környezeti mikrobiális impulzusok körét. Emellett gyakran jelen vannak olyan tényezők is – például az alacsonyabb rosttartalmú étrend, a levegőszennyezés vagy bizonyos helyzetekben a fertőtlenítőszerek gyakoribb használata –, amelyek szintén befolyásolhatják a mikrobiotával összefüggő egészségi folyamatokat. Ezek önmagukban nem határozzák meg a sorsunkat, de együtt olyan irányba tolhatják az expozíciókat, amely kevésbé kedvez az immunegyensúlynak.

A farmon nevelkedett és a városban felnövő gyermekek összehasonlítása gyakran mutat alacsonyabb szénanátha- és asztma-előfordulást a farmkörnyezetben élők körében. Ezek a megfigyelések nem bizonyítják, hogy a „vidéki élet megelőzi az allergiát”, de arra utalnak, hogy a korai életszakasz környezete hozzájárul az immunrendszer fejlődéséhez. Több vizsgálat a házipor és a beltéri mikrobiális mintázatok szerepét is valószínű közvetítő tényezőként azonosította a lakókörnyezet és a légúti kimenetek között.

Az étrend mindkét környezetben meghatározó módosító tényező. A kevésbé feldolgozott, rostokban gazdag táplálkozás támogatja azokat a mikrobiális funkciókat, amelyek a bélbarrier épségéhez és a gyulladáscsökkentő jelátvitelhez kapcsolódnak. Az ultrafeldolgozott élelmiszerekre épülő étrend viszont csökkentheti ezeket a támogató folyamatokat, függetlenül attól, hogy valaki városban vagy vidéken él.

Fontos azonban, hogy a vidéki életet se idealizáljuk. A mezőgazdasági vegyszerek, a nem megfelelő vízminőség vagy egyes fertőzések kockázatot is jelenthetnek. Ugyanígy sok városlakó őriz meg jó immun- és mikrobiotával összefüggő egészséget a táplálkozás minősége, a szabadban töltött idő és az ésszerű higiéniai szokások révén.

A gyakorlati tanulság az, hogy a környezet befolyásolja a kockázatot, de nem pecsételi meg az eredményt. Városi környezetben is sokat számíthat a zöldterületekkel való rendszeres kapcsolat, a rostban gazdag étrend és a célzott – nem rutinszerűen sterilizáló – higiénia. Ezek a lépések segíthetnek abban, hogy a mindennapi expozíciók jobban illeszkedjenek ahhoz, amit az immunegyensúlyról és a mikrobiotával kapcsolatos egészségről ma tudunk.

Hogyan javítható a mikrobiális expozíció városi környezetben

A zöldterületeken töltött idő természetes, alacsony intenzitású mikrobiális kapcsolatot kínál, amely kiegészítheti a zárt térben töltött életet anélkül, hogy közvetlen bélkolonizációt feltételezne;

A helyi biodiverzitás rendszeres viszonyítási pontként szolgálhat az immunrendszer számára; a közösségi kertek, folyópartok vagy erdők összetettebb környezeti jeleket nyújtanak, mint a kizárólag épített terek;

Az étrend továbbra is a legerősebben befolyásolható tényező; a rostban gazdag és hagyományosan fermentált élelmiszerek támogatják a mikrobiális funkciókat akkor is, amikor a környezeti expozíció korlátozott;

A szennyező terhelés csökkentése a mikrobiota védelmének része; a levegőszennyezés és bizonyos szintetikus vegyületek közvetett úton befolyásolhatják a bél- és légúti gyulladásos folyamatokat;

A gyermekkori szabadtéri aktivitás különösen jelentős, mivel az immunrendszer korai fejlődése érzékenyebb a környezeti változatosságra, mint a felnőttkori expozíció;

A városon kívüli alkalmi tartózkodás tágíthatja a tapasztalatokat, de a hosszú távú mikrobiális mintázatokat elsősorban a mindennapi szokások formálják, nem az egyszeri látogatások.

Mikrobiota-hatások

• A vidéki környezet rendszerint szélesebb környezeti mikrobiális expozícióval jár, ami azonban nem jelent közvetlen bélkolonizációt; a fő hatás inkább az immunrendszer hangolásán keresztül érvényesül; [277] [277]
• Vidéki populációkban gyakrabban figyelhető meg nagyobb bélmikrobiális diverzitás, de ezt erősen befolyásolja az étrend, az antibiotikum-használat és a társadalmi-gazdasági háttér, nem pusztán a lakóhely; [39] [257]
• A Prevotella-domináns mintázat elsősorban a rostban gazdag, növényi alapú étrendhez kötődik, míg a Bacteroides-túlsúly inkább a nyugati táplálkozási szokásokhoz, nem önmagában a városi élethez;
• A farmhoz kapcsolódó expozíciók alacsonyabb allergia- és asztmakockázattal társulnak, a mechanizmus hátterében főként a házipor és a környezeti mikrobák által közvetített veleszületett immuntréning áll, nem egyes konkrét bélbaktériumok jelenléte;
• A városi élet kevesebb természetes mikrobiális érintkezéssel járhat, de a bélmikrobiota gazdagsága és stabilitása egyénenként nagy szórást mutat, ezért nem általánosítható kizárólag a lakóhely alapján;
• A szennyező anyagok és az antimikrobiális vegyszerek befolyásolhatják a mikrobiális ökoszisztémákat, hatásuk azonban többnyire közvetett, és kölcsönhatásban áll az étrenddel, a gyógyszerekkel és a gazdaszervezet genetikai adottságaival;
• A kulcsfontosságú funkcionális csoportokat – például az SCFA^[G]-termelő Bacillota (formerly Firmicutes) nemzetségeket (Faecalibacterium, Roseburia) – elsősorban a rostbevitel alakítja, a vidéki–városi különbségek inkább módosító, mintsem elsődleges tényezők;
• A gomba- és víruskomponensek (mikobiom, virom) környezettől függően eltérhetnek, de közvetlen bél-egészségügyi szerepük bizonyítéka jelenleg még főként asszociatív jellegű;
• A mikrobiota hatásai rendszerszinten a bél–tüdő és bél–agy tengelyeken keresztül érvényesülnek, amelyeket metabolitok és immunjelátviteli utak közvetítenek, nem pedig egyetlen baktérium egyszerű jelenléte vagy hiánya.

Betegútmutató

• Próbáljon hetente időt tölteni zöld környezetben – egy park vagy közeli természet is elegendő, nem kell tökéletességre törekedni;
• Engedje, hogy a gyermekek biztonságosan kint játszanak – a korai életszakasz környezeti kapcsolatai különösen fontosak;
• A kertészkedés legyen örömforrás, ne terápia – hasznos tevékenység, de nem orvosi kezelés;
• Fertőtlenítőt csak indokolt helyzetben használjon – főként konyhában, fürdőben vagy betegség idején;
• Építse az étrendjét rostra és egyszerű fermentált ételekre – ezek támogatják a mikrobiota alapvető működését bárhol él is;
• A rövid vidéki utakat tekintse élménynek, ne „mikrobiális újraindításnak”;
• Ne feledje: a mikrobiotát a mindennapi szokások formálják, nem az egyszeri alkalmak.

Hivatkozások

[24] Sonnenburg JL, Bäckhed F. Diet–microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature. 2016. Link

A bélmikrobiota és az elhízás, illetve a 2-es típusú cukorbetegség közti kapcsolat mechanizmusait áttekintő közlemény, transzlációs állatmodellek és emberi vizsgálatok alapján. A mikrobiota a táplálkozás gazda metabolikus státuszára gyakorolt hatásának közvetítőjeként rajzolódik ki, egyre több törekvéssel az emberi okozati összefüggések feltárására és terápiás beavatkozások — köztük személyre szabott táplálkozás — kidolgozására.

[39] Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Bäckhed F. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell. 2016. Link

Mechanisztikus áttekintés a rövid szénláncú zsírsavakról (SCFA) — az étrendi rostok fermentációjából származó fő bakteriális metabolit-osztályról — mint az étrend, a bélmikrobiota és a gazdaszervezet fiziológiája közötti központi közvetítőkről. Az SCFA-k aktiválják a G-fehérje-kapcsolt receptorokat, gátolják a hiszton-dezacetilázokat, és energiaszubsztrátként szolgálnak, ezzel befolyásolva a metabolikus, immun- és epigenetikai folyamatokat. A szerzők összegzik a bizonyítékokat, amelyek az SCFA-mediált jelátvitelt az egészség fenntartásában és a betegségek patogenezisében is implikálják. A munka konceptuális alapot ad a rost- és mikrobiom-orientált terápiás stratégiákhoz.

[257] Rook, G. A. Regulation of the immune system by biodiversity from the natural environment. Proc Natl Acad Sci USA. 2013. Link

A közlemény áttekinti azokat az adatokat, melyek szerint a természetközelség alacsonyabb halálozással, kisebb kardiovaszkuláris és pszichiátriai morbiditással társul. A szerzők kiemelik, hogy a magas jövedelmű országokban növekvő krónikus betegségek a romló immunregulációhoz és tartós alacsony szintű gyulladáshoz kötődnek, részben az evolúciósan együtt fejlődött Old Friends mikroorganizmusoktól való elszakadás következtében. A hipotézis szerint a biodiverzitásban gazdag környezet immunregulációs tréninget biztosít a krónikus gyulladásos betegségek ellen. A zöldterület-expozíció ezért nem pusztán pszichológiai, hanem immunológiai beavatkozás is.

[277] Vangay P, Johnson AJ, Ward TL et al. US immigration westernizes the human gut microbiome. Cell. 2018. Link

A vizsgálat 514 Hmong és Karen első- és második generációs amerikai bevándorlótól, 19 Karen alanytól a bevándorlás előtt és után, valamint 36 USA-ban született európai-amerikaitól gyűjtött székletet, étrendi naplót és antropometriát. 16S és shotgun metagenom-szekvenálás szerint az USA-ba költözés azonnali bélmikrobiom-diverzitás- és funkcióvesztéssel jár, és az USA-asszociált törzsek és funkciók kiszorítják a natívokat. A hatás az USA-tartózkodás idejével és az elhízással erősödött, és generációk között halmozódott. A bevándorlás mérhető mikrobiális nyugatiasodást eredményez.