Ihon monipuolinen mikrobisto auttaa immuunipuolustusta

Ihon mikro-organismeilla on suoliston tavoin merkittävä rooli kehon immuunijärjestelmän parantamisessa. Helsingin yliopiston yhteisöekologi Mira Grönroos tutkii elinympäristön, mikrobiyhteisöjen ja ihmisen terveyden välisiä yhteyksiä. Hän on kiinnostunut millä tavalla metsässä oleskelu ja erilaiset kontaktit luontoon vaikuttavat ihon mikrobistoon.  Tavoitteena on löytää ratkaisuja ihmisen immuunipuolustuksen toiminnan parantamiseksi. Aihetta ei ole paljon tutkittu.

Allergialääkäri Tari Haahtela on esittänyt erityisen terveyden biodiversiteettihypoteesin: llman altistumista muulle luonnolle ja sen mikrobeille, elimistömme immuunipuolustus ei toimi tarkoituksenmukaisesti. Jos vuorovaikutus on heikkoa, kehon puolustus ei opi erottamaan, mikä on vaarallista ja mikä ei. Elimistö menee stressitilaan, josta seuraa matala-asteista tulehdusta. Kehon puolustusjärjestelmän ylireagointi voi johtaa sairauksiin.

Mira Grönroos on tutkijatohtorina Suomen Akatemian rahoittamassa monitieteisessä NATUREWELL-hankkeessa (2019-2025). Dosentti Riikka Puhakan vetämässä hankkeessa tutkitaan suomalaisnuorten ulkoiluharrastusten vaikutuksia terveyteen ja hyvinvointiin. Grönroos keskittyy hankkeessa siihen, miten ulkoilu ja luonnossa liikkuminen vaikuttavat nuorten elimistön mikrobiston koostumukseen.

”Nuoret osallistuivat erilaisiin luontoaktiviteetteihin. Heidän iholtaan otettiin mikrobinäytteet ennen ja jälkeen näiden aktiviteettien. Tutkimme muuttaako metsävaellus tai ulkoilu kaupunkiluonnossa nuorten mikrobistoa. Etsimme myös keinoja, miten nuoria voidaan kannustaa luontoon”, Grönroos kertoo.

Grönroos toimii tutkimusryhmässä, jota johtaa Luonnonvarakeskuksen erikoistutkija Aki Sinkkonen. Tutkimusryhmän muissa tutkimuksissa on mitattu interleukiinien ja T-solujen määriä. Pienimolekyyliset proteiinit, sytokiinit, toimivat elimistön solujen toimintoja ohjaavan säätelyjärjestelmän viestinviejinä. Niihin kuuluvat interleukiinit, jotka lisäävät tai vähentävät tulehduksia. T-solut auttavat tuhoamaan solujen sisällä eläviä taudinaiheuttajia. B-solut huolehtivat vasta-ainevälitteisestä immuniteetista. Tutkimuksissa havaittiin, että tulehdusta vähentävien interleukiini 10-proteiinien tasot nousivat mikrobialtistuksen jälkeen.

Päiväkotilapsien immuunijärjestelmän toiminta muuttui

Grönroosin mukaan immuunijärjestelmä ja mikrobit ovat jatkuvassa vuorovaikutuksessa keskenään.

”Tähänastiset tulokset ovat hyvin rohkaisevia. Nyt tutkitaan, kuinka voimakas luontoaltistus olisi tarpeen. Luonnossa oleskelulla on myös monia muitakin hyvinvointihyötyjä ja jo niidenkin takia metsään kannattaa mennä. Jos haluaa retkeltä lisäksi enemmän mikrobikontaktia, voi hyvin vaikka unohtaa käsien desinfioinnin ennen eväiden syöntiä”, sanoo Grönroos.

Sinkkosen tutkimusryhmässä on tehty interventiotutkimuksia. Tiedonkeruussa tutkijoiden puuttuminen tutkittavaan ilmiöön on menetelmän olennainen osa. Yhdessä tutkimuksessa lisättiin päiväkotien lapsien kontakteja luonnon mikrobistoon. Tutkimuksessa seurattiin kuukauden ajan 3 – 5-vuotiaita päiväkotilapsia kymmenessä päiväkodissa Lahdessa ja Tampereella.

”Päiväkodin piha viherrettiin ja lapset olivat sitä kautta enemmän luonnonmateriaaleihin kontaktissa. Toisessa tutkimuksessa hiekkaan lisättiin mikrobistoa sisältävää materiaalia”, kertoo Sinkkonen.

Kokeilla osoitettiin ensimmäistä kertaa maailmassa, että lasten immuunijärjestelmän säätely muuttui, kun lapset olivat kontaktissa monimuotoiseen, luonnon materiaaleista peräisin olevaan mikrobistoon.

Hiekasta, ihosta ja suolistosta kerätty mikrobisto sekvensoitiin. Tutkimuksessa selvitettiin, miten mikrobisto muuttui koeryhmällä ja kontrolliryhmällä. Tutkimuksessa sekvensoitiin 16S- ribosomaalisen RNA:n geenialue (16S rRNA) ja bioinformatiikka tehtiin Suomen ELIXIR-keskuksen CSC:n resursseilla. 16S- geenialueet ovat säilyneet evoluutiossa muuttumattomana miljoonia vuosia bakteereilla, minkä vuoksi näiden geenialueiden perusteella voidaan tunnistaa eri lajeja.

Lasten ihosta saatiin selville bakteeriyhteisön koostumus, metagenomi. Yli 30 bakteerisuvun suhteellinen runsaus kasvoi lasten iholla. Iholla olevien immuunipuolustusta tehostavien gammaproteobakteerien runsastuminen oli yhteydessä allergioiden ja immuunivälitteisten sairauksien syntyyn yhdistetyn interleukiini-17A:n muutokseen.

”Tehokkaat sekvensointimenetelmät ja niillä saatu data ovat elinehto mikrobien monimuotoisuuden sekä sen vaikutusten tutkimiselle. Pelkillä kasvatusmenetelmillä ei pystytä tutkimaan tällaisia kysymyksiä”, sanoo Grönroos.

Rinnakkaissekvensointi tarkoittaa miljoonien, jopa miljardien DNA-pätkien tunnistamista yhdestä näytteestä yhdellä kertaa. Sinkkosen tutkimusryhmässä on aloitettu myös shotgun -sekvensointi eli satunnaissekvensointi.

”Tällä menetelmällä saadaan tarkempaa tietoa koko mikrobiomin taksonomisesta profiilista sekä sen toiminnallisuudesta, kuten geeneistä ja aineenvaihduntareiteistä”, sanoo Sinkkonen.

Mira Grönroosin tutkimus on monitieteistä. Mukaan on tullut myös yhteiskunta- ja kasvatustieteellinen näkökulma. Nyt halutaan edistää vuorovaikutusta luonnon kanssa. Jo aiemmissa päiväkotitutkimuksissa havaittiin, että lapset rakastivat leikkimistä luonnon materiaaleissa. Vastikään alkaneessa Tampereen yliopiston hankkeessa tutkitaan lasten suhtautumista mikrobeihin. ”Mikrobeja tuodaan näkyviksi sekä taiteen että tieteen keinoin. Itse toteutan tiedeosuuden. Lapset saivat päättää, mistä haluavat ottaa näytteet. Videoviestien kautta he pääsevät seuraamaan näytteiden matkaa laboratoriossa. Lopuksi esittelen sekvensoinnin tulokset lapsille.”

21.10.2024

Lue artikkeli PDF-muodossa

Sitaatti

Turunen, A., & Nyrönen, T. (2024). The skin’s wide range of microbiota improves the immune system. https://doi.org/10.5281/zenodo.14823352