Toprak, Bağışıklık Sistemimizin Sağlığı İçin Neden Önemli?

Finlandiya ve Rusya arasındaki sınırda yaşayan insanlar özellikle çevre maruziyeti ve bağışıklık sağlığı arasındaki bağlantı söz konusu olduğunda, bize insanların doğa ile olan ilişkilerine ışık tutabilecek değerli veriler sunmaktadır.

İkinci Dünya Savaşı sırasında Finlandiya, Sovyetler Birliği'ne büyük bir toprak yığını bıraktı. 20. yüzyılın ikinci yarısında Fin tarafı modernleşirken, Sovyet tarafındaki insanlar geleneksel bir yaşam sürdürdüler ve 21. yüzyılda Helsinki Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yapılan bir araştırmaya göre, Finlandiya'nın Karelia olarak bilinen sınır bölgesinin alerjilerinin yaygınlığı, Rus tarafında yaşayan insanlarınkinden önemli ölçüde daha yüksekti.^[1]

2011 yılında Helsinki Üniversitesi ekibine katılan ve araştırmanın yapılmasına yardımcı olan İmmünolog Nanna Fyhrquist, bu durumun nedenini öğrenmek istedi. Grup, Finlandiya-Rusya sınırının iki tarafı arasındaki alerji insidansındaki farklılıkların, çevresel mikroplara maruz kalma ile ilgili olabileceğinden şüphelendi.

Helsinki Üniversitesi Merkez Hastanesi araştırmacılarından olan Tari Haahtela ve Leena von Hertzen ile birlikte, Helsinki Üniversitesi'nden merhum ekolog Ilkka Hanski, yakın bir geçmişte, biyoçeşitlilik hipotezi isimli bir hipotez geliştirdiler.^[2] Bu hipotez, insanların yaşam ortamlarının toplam biyolojik çeşitliliğinin, ve buna bağlı olarak mikrobiyal çeşitliliğin, mikrobiyom bileşimindeki değişiklikler yoluyla insan sağlığını etkilediğini savunmaktadır. Onların yaklaşımına göre, insan bağışıklık sisteminin düzensizliği ve dolayısıyla dünyadaki gelişmiş ülkelerde gözlenen alerjik ve enflamatuar hastalıkların artmasının nedeni, küresel biyoçeşitlilik kaybıydı!

Bu fikirleri, 1980'lerin sonlarında ve 90'larda araştırmacılar tarafından geliştirilen ve bakteriyel maruziyetin sınırlı olduğu modern bir dünyada yaşamanın saman nezlesi ve bağışıklık fonksiyon bozukluğu ile karakterize edilen diğer bozukluklarla bağlantılı olduğunu fark ettikleri, on yıllar öncesine ait hijyen hipotezinin bir uzantısıdır.

Daha sonra University Collage London mikrobiyolog ve immünolog Graham Rook ise, insanların (ve özellikle bağışıklık sistemlerinin), on binlerce yıl veya daha uzun süredir birlikte evrimleştikleri mikroplara bağımlı hale geldiğini öne süren "eski dostlar" hipotezi ile benzer bir görüşü savundu.^[3]

Finlandiya'daki ekip, o zamandan beri, çevresel mikropların insan bağışıklık sistemini etkileyebileceği mekanizmaları araştırıyor. Bunun bir yolu, alerjilerin gelişimi ile bağlantılı olan, insanların yerleşik mikrobiyatasını şekillendirilmesiyle olabilir. Fikir, zaten Karelia çalışmasından elde edilen verilerle destekleniyor. Fyhrquist şöyle diyor:

Fin cilt sürüntü örneklerinde, kırsal alanda yaşayan çocukların (şehir içi ortamdaki Fin çocuklarına göre) orman ve yeşil alanlarla çevrili olduğunu, çok daha az alerjik olduklarını ve ayrıca daha zengin bir cilt mikrobiyotasına sahip olduklarını gördük.

Özellikle de kırsaldaki çocuklar, ciltlerinde daha fazla ve daha çeşitli bakterilere sahipti. Özellikle bitkilerde yaygın olarak bulunan Proteobacteria şubesinden bir mikrop cinsi olan Acinetobacter bolluğu vardı. Araştırmacılar, ayrıca cildinde daha fazla Acinetobacter bulunan çocukların, kan dolaşımında daha fazla lökosit bulunduğunu ve bu hücrelerin kentsel çocukların lökositlerine kıyasla antienflamatuar sitokin IL-10 üretebildiklerini gözlemledi. Fyhrquist bu bulguyla ilgili olarak şöyle diyor:

Bu, bizi doğadan türetilen bu mikrop grubunun, bir şekilde bağışıklık sisteminin eğitimine veya kalibrasyonuna katkıda bulunabileceğini düşündürdü.

Sınırın daha az gelişmiş olan Rus tarafından alınan örnekler, spesifik yaşam ortamından bağımsız olarak Fin tarafındaki örneklerden daha fazla miktarda Acinetobacter içeren bu fikri destekledi:^[4]

Rus yaşam tarzı Fin yaşam stilinden çok farklı olduğundan, kırsal ve kentsel yaşam ortamlarının olası etkilerini geçersiz kılıyor gibi görünüyor.

Tari Haahtela

Kırsal Gençlerin Daha Az Alerjisi Var

Toprak mikroplarına maruz kalmanın Rus nüfusunun nispeten düşük alerji oranlarına bağlı mikrobiyom farklılıklarına neden olup olmadığını bilmek için ekibin bir deney yapması gerekiyordu.

2019 yılında, İsveç'teki Karolinska Enstitüsü'nden Fyhrquist ve arkadaşları, alerjik reaksiyonların altında yatan aynı tip 2 yardımcı T hücresi (Th2) bağışıklık tepkisi tarafından tetiklenen bir hastalık olan astımın bir fare modelini kullandılar. Bir grup dişi fareyi temiz kafeslerde tuttular; onların kız kardeşlerini ise tabanına saksı toprağı serpilmiş ve koyun gibi diğer hayvanları barındıran bir ahırda tuttular. Altı hafta sonra, temiz kafeslerde yaşayan farelerin, toprakla temas eden farelere göre, astımı tetikleyen bir alerjene yanıt olarak akciğer iltihabı geliştirmeye daha yatkın olduklarını gördüler.^[5]

Ekip, bununla beraber, daha önceki bazı araştırmalarla uyumlu olarak^[6], toprağa maruz kalan farelerin bağırsaklarının, Bacteriodetes filumundan Firmicutes'den daha fazla daha fazla bakteri içeriğini buldu. Filumun hem farelerde hem de insanlarda genellikle astım ve iltihaplanma ile ilişkili olarak mikrobiyal imzanın tam tersi olduğu tespit edildi.

Toprağa maruz kalan hayvanlarda, daha önce astımın fare modellerinde koruyucu olduğu gösterilen A20 adı verilen bir enzim de dahil olmak üzere bağışıklık sistemini kontrol altında tutan daha yüksek seviyelerde antienflamatuar proteinler vardı. Fyhrquist:

Farelerde çok farklı modifikasyon ve tolerans indüksiyonu görmek oldukça şaşırtıcıydı.

Fin takımının fareleri, mikrop dolgulu toprakla uzun süreli fiziksel temas halindeydi; ancak diğer çalışmalar, bir insanın doğada zaman geçirerek yaşayabileceği hatlarda eser miktarda havadan etki ile toprağın bile fare sağlığını etkileyebileceğini düşündürüyor.

Yayınlanan çalışmada, Avustralya Adelaide'ki Flinders Üniversitesi'nden restorasyon ekoloğu Martin Breed ve meslektaşları, bir fare kafesinin dışındaki bir tepsiye, değişen miktarlarda biyoçeşitlilik gösteren az miktarda toprak yerleştirdiler ve hayvanlara doğru "çok hafif bir esinti" yaratacak biçimde, günde iki saat boyunca bir fan çalıştırdılar. Diğer çalışmalarda olana nazaran toprak yükü 100 ila 1.000 kat daha düşük bir doza sahipti.

Bununla rağmen, yüksek biyoçeşitliliğe sahip toprağa bu şekilde maruz kaldıktan yedi hafta sonra hayvanlar, mikrobiyomlarında değişiklikler gösterdi ve standart stres testlerinde daha düşük puan aldılar.^[7] Bu durumu Breed şöyle ifade ediyor:

Deneyin sonunda, yüksek biyoçeşitlilikteki kafeslerdeki farelerin dışkısı, başlangıçta olana nazaran topraktaki yüksek biyoçeşitliliğe daha fazla benziyordu. Topraktan bağırsağa doğrudan kolonizasyon vardı. (...) Bu kadar az maruziyet seviyelerine rağmen fare dışkısında bu denli farklar tespit edebildiğimiz gerçeği beni hayrete düşürdü.

Bu bilim sahası, bu gibi çalışmaları kullanarak, çevredeki çeşitli bakterilere maruz kalmanın ve doğada zaman geçirmenin sağlık açısından geniş kapsamlı faydalarının altında yatan bir mekanizma olduğunu ortaya çıkarmayı hedefliyor. Doğal Kaynaklar ve Yaşam Bilimleri Üniversitesi Toprak Araştırmaları Enstitüsü başkanı Sophie Zechmeister-Boltenstern bu durumu şöyle ifade etmekte:

Toprağın insan sağlığına doğrudan katkısı olduğuna dair bu argümanı desteklemek için, giderek artan miktarda kanıta sahip olduğumuzu düşünüyorum. Daha fazla biyoçeşitlilik varsa, daha fazla dayanıklılık ve patojenlere karşı daha fazla direnç var.

Ancak bu sonuç, bir sorunla birlikte geliyor, Zechmeister-Boltenstern, dünya topraklarındaki biyoçeşitliliğin azaldığını, yani doğada zaman geçirenlerin bile geçmişte olduğundan daha az böcek türüne maruz kaldıklarını söylüyor. Zechmeister-Boltenstern ve meslektaşları, yakın geçmişte, insan bağırsak mikrobiyomunun çeşitliliğinin çevrede bu biyoçeşitlilik kaybyla paralel olarak azaldığını raporladı.^[8]

İnsanlar, topraktaki bu geniş biyoçeşitliliğin varlığından bihaberler. Ama toprak, Dünya üzerindeki en geniş biyoçeşitliliği barındıran yer.