Ihmistoiminnan ja elämäntyylien vaikutus ja kytkennät mikrobistoon, terveyteen ja ekosysteemeihin

Meitä kaikkia ympäröivät monimuotoiset mikrobiyhteisöt, joiden merkitystä terveyden ylläpitämiselle ei kaikilta osin vielä tunneta kovin hyvin. Ihmiskunnan toiminta ja elintapamme kuitenkin muuttavat mikrobiyhteisöjä. Tässä tutkimuskatsauksessa käydään läpi ihmisten, eläinten, kasvien ja mikrobiyhteisöjen välisiä vuorovaikutuksia sekä tutkimustarpeita niiden paremmaksi ymmärtämiseksi. Artikkelissa on mukana suomalaisia tutkijoita.

Mikrobiyhteisöjen vaikutus terveyteemme – One Health

Monikansallinen tutkijaryhmä on julkaissut tutkimuskatsauksen kasvien, eläinten ja ihmisten mikrobiomin ja meitä ympäröivien ekosysteemien yhteyksistä ihmisten terveyteen. Kasvit, eläimet ja ihmiset altistuvat vaihtuvasti lukemattomille pieneliöille ja ovat mikrobien elinympäristöjä. Eliöiden mikrobiomit vaikuttavat niiden kaikissa kehitysvaiheissa ja elintoiminnoissa, sopeutumisessa ja evoluutiossa, suojaavat taudinaiheuttajilta ja toksiineilta. Perinnölliset ja elämäntyyliin liittyvät tekijät, kuten ravitsemus, antibioottien ja lääkkeiden käyttö sekä ympäristön mikrobeille altistuminen vaikuttavat mikrobiomimme koostumukseen, jolla taas on vaikutuksensa terveyteen fysiologisten järjestelmiemme kautta esimerkiksi immuunipuolustusjärjestelmämme kehityksen ja säätelyn, metabolisten ja hormonireittien, aivotoiminnan ja perimän epigeneettisen muotoutumisen avulla. Myös vanhempien mikrobiomilla on ylisukupolvisia vaikutuksia jälkikasvun terveyteen.

Monimuotoisuus uhattuna

Ihmisten ja muiden nisäkkäiden, sammakkoeläinten, hyönteisten, planktonäyriäisten ja kasvien tutkimusten avulla on osoitettu ympäristön mikrobiekosysteemien sekä eliöiden mikrobiomin monimuotoisuuden ja terveyden ja hyvinvoinnin välisiä kytkentöjä. Siksi mikrobiomin ja isäntäeliöiden yhteydet tulisi ottaa huomioon länsimaisen elämäntyylimme, maatalouden ja teollisuuden toimintojen uhatessa maa- ja vesiekosysteemeitä.

Esimerkiksi ruokavaliomme, antibioottien ja muiden lääkkeiden käyttö, tupakointi ja muut ilmansaasteet sekä ympäristön kemikaalikuormitus vaikuttavat meitä ympäröivien mikrobiyhteisöjen monimuotoisuuteen ja sitä kautta ekosysteemien tasapainoon. Erityisesti vastasyntyneillä mikrobiomin terve kehitys riippuu vahvasti ympäristöstä. Äidiltä sekä lähiympäristöstä saadut monimuotoiset mikrobikannat voivat edistää immuunipuolustuksen kehitttymistä, kun taas liiallinen hygienia voi myötävaikuttaa esimerkiksi allergioiden kehittymiseen myöhemmällä iällä.

Maatalousekosysteemeissä kasvillisuuden ja maan mikrobiston monimuotoisuus pitää yllä viljelykasvien terveyttä, jolloin kasvitaudit eivät pääse leviämään haitallisesti kasvustoissa. Vaikka kemiallinen kasvinsuojelu lyhyellä aikavälillä suojaa satoja, se sotkee herkästi kasvien mikrobiomin tasapainoa. Agroekologisten periaatteiden mukaisesti kasvatetut luomuvihannekset kantavat runsaampaa mikrobiomia kuin tavanomaisessa tuotannossa kemiallisen kasvinsuojelun avulla kasvatetut vihannekset. Kemiallisilla kasvinsuojeluaineilla käsittelemättömien kasvisten säilyvyys on rajallinen. Satokauden mukaisella luomukasvisruokavaliolla voi olla vaikutusta myös vuotuiseen immuunipuolustukseemme.

Kemikaalit muuttavat mikrobiyhteisöjä

Ympäristön kemikalisaatio vaikuttaa myös meitä ympäröiviin mikrobeihin. Tutkimuksissa on osoitettu vaikutuksia mikrobiyhteisöihin esimerkiksi lääkeaineilla, jotka kulkeutuvat jätevedenpuhdistamoilta vesistöihin, hormonitoimintoja häiritsevillä kemikaaleilla, pysyvillä orgaanisilla yhdisteillä kuten PCB:llä ja TCDF:llä, useilla torjunta-aineilla kuten klorotaloniililla, karbamaateilla, pyretroideilla ja organofosfaateilla, desinfiointiaineilla, keinotekoisilla makeutusaineilla ja raskasmetalleilla. Vaikka näiden kemikaalien pitoisuudet ovat usein ympäristössä hyvin pieniä, monet näistä aineista ovat ympäristössä erittäin hitaasti hajoavia ja eliöihin kertyviä. Varhaisissa elämänvaiheissa altistuminen pienillekin pitoisuuksille voi vaikuttaa kehittyvään mikrobiomiin ja sitä kautta välillisesti esimerkiksi immuunipuolustuksen, aineenvaihdunnan ja hormonitoimintojen kehitykseen. Monet näistä aineryhmistä on kemikaalien riskinarviointimenettelyissä käsitetty turvallisiksi, mutta arvioinneissa ei ole otettu huomioon mahdollisia mikrobiomivälitteisiä vaikutuksia, joita koskevaa tutkimustietoa on ilmestynyt vasta aivan äskettäin, eikä myöskään useiden eri kemikaalien yhteisvaikutuksia.

Viime aikoina on noussut esiin yleisimmin käytetty rikkakasvien torjunta-aine glyfosaatti, jonka käytöstä aiheutuvien riskien on arvioitu olevan hyväksyttävällä tasolla kaikille eliöryhmille. Riskinarvioinnissa ei kuitenkaan ole tutkittu vaikutuksia maaperän, kasvillisuuden, eläinten eikä ihmisten mikrobilajistoon, vaikka glyfosaatin tiedetään vaikuttavan bakteerien metaboliaan biokemiallisesti. Glyfosaatin laajamittaisen maatalouskäytön välillisiä seurauksia kasvien, eläinten ja ihmisten terveydelle mikrobiomin välityksellä ei vielä tunneta eikä ole otettu huomioon riskinarvioinnissa. Myös ymmärrys ympäristön mikrobiyhteisöjen merkityksestä antibioottiresistenssin levittäjänä on vasta vähitellen kasvamassa, kun osa yleisesti tulehdussairauksien hoitoon käytetyistä antibiooteista on menettämässä tehonsa resistenttien ”superbakteerien” yleistyessä.

Tutkimustarpeita

Tutkimuskatsauksessa ehdotetaan tutkimusprioriteetteja sekä tieteiden välisiä, ylikansallisia organisatorisia, kasvatuksellisia ja hallinnollisia toimia, jotka voisivat auttaa tunnistamaan turvallisia mikrobivälitteisiä terveyttä edistäviä käytäntöjä. ”One Health” –ajatuksen hengessä kirjoittajat korostavat ympäristön terveyden suhdetta ihmiskulttuuriin ja tapoihin (EcoHealth). He vaativat, että elämäntyylin, mikrobiomin ja terveyden yhteydet olisi otettava huomioon yhteiskunnallisessa päätöksenteossa, esimerkiksi tautien torjunnassa ja luonnonmukaisia viljelykäytäntöjä edistävässä maatalouspolitiikassa.

Tutkimuskatsaus perustui Belgiassa lokakuussa 2016 pidetyn European OneHealth/EcoHealth –seminaarin ympäristön mikrobiomi-sessioon, jonka tarkoituksena oli koota ajankohtainen tutkimustieto ympäristön mikrobiomin vaikutuksista terveyteen ja ihmisen toimintojen vaikutuksista mikrobiyhteisöihin. Kirjoittajat omistivat kirjoituksensa professori Ilkka Hanskin muistolle.

Flandroy, L., Poutahidis, T., Berg, G., Clarke, G., Dao, M.-C., Decaestrecker, E., Furman, E., Haahtela, T., Massart, S., Plovier, H., Sanz, Y. & Rook, G. 2018. The impact of human activities and lifestyles on the interlinked microbiota and health of humans and of ecosystems. Science of the Total Environment 627: 1018-1038.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.288

Teksti: Sari Autio