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為什麼芬蘭邊境地區卡累里亞（Karelia）一側的過敏症患病率大大高於俄羅斯一側？
芬蘭的團隊一直在探索環境微生物可能影響人類免疫系統的機制。通過哮喘小鼠模型，他們證實了土壤對人類健康有直接的貢獻。具體而言，鄉村孩子的皮膚上有更多、更多樣化的細菌，其中含有特別高的不動桿菌屬(Acinetobacter)--一種在植物中常見的蛋白桿菌(Proteobacteria phylum)微生物屬。研究人員進一步發現，皮膚上具有不動桿菌的兒童血液中的白細胞更多，與城市兒童的白細胞相比，這些細胞更具有產生抗炎細胞因子IL-10的能力。
因此生活在森林和綠地環繞的農村地區的兒童的過敏度要低得多（比城市環境中的芬蘭兒童），而且他們的皮膚微生物群也要豐富得多。
編譯/陳能場（廣東省生態環境技術研究所研究員、中國科協環境生態領域首席傳播專家）， 葉泓緯( 廣東旅道集團有限公司)
原題：The Influence of Soil on Immune Health
出處：https://www.the-scientist.com/news-opinion/ the-influence-of-soil-on-human-health-66885
時間：2020年1月8日
作者：傑夫·阿克斯特（Jef Akst）（《科學家》的執行編輯。）
這個故事是《科學家》關於自然環境如何影響人類健康的系列報道的一部分。
最近在人類和小鼠身上的一些工作突出地表明，接觸環境微生物有助於預防過敏和其他炎症性疾病。
居住在芬蘭和俄羅斯之間邊界的人們正在收集有價值的數據，這些數據可以揭示人們與自然的關係，尤其是在環境暴露與免疫健康之間的聯繫上。第二次世界大戰期間，芬蘭將大部分領土割讓給了蘇聯。在20世紀下半葉，芬蘭方面實現了現代化，而居住在蘇聯一側的人們則保持了傳統的生活方式。根據赫爾辛基大學研究人員進行的一項研究，到21世紀，芬蘭邊境地區卡累里亞（Karelia）一側的過敏症患病率大大高於俄羅斯一側。
免疫學家Nanna Fyhrquist於2011年加入赫爾辛基大學團隊，幫助開展這項研究，他想知道為什麼。該小組懷疑，芬俄邊界兩側的過敏發生率差異可能與環境微生物的暴露有關。赫爾辛基大學的已故生態學家Ilkka Hanski以及赫爾辛基大學中心醫院的研究人員Tari Haahtela和Leena von Hertzen最近正式提出生物多樣性假說，認為整個生物多樣性——和相應地，人類生活環境的微生物多樣性通過微生物群的組成變化影響人類健康。他們推斷，生物多樣性的全球喪失是人類免疫系統失調的原因，因此在世界發達國家觀察到的過敏性和炎性疾病的增加也應歸咎於此。
我為這樣的事實感到震驚，我們可以根據如此微小的暴露水平來發現老鼠糞便的差異。
—馬丁·布里德（Martin Breed），弗林德斯大學
這個想法是對幾十年前的衛生學假說的延伸，該假說是在1980年代末和90年代發展起來的，當時研究人員逐漸意識到，生活在一個細菌接觸有限的現代化世界裡，細菌暴露受限與花粉症和其他以免疫功能障礙為特徵的疾病有關。後來，倫敦大學學院的微生物學家和免疫學家格雷厄姆·魯克（Graham Rook）對他的“老朋友”假說持類似觀點，該假說認為，人類，特別是他們的免疫系統，已經依賴於與它們共同進化了數萬年甚至更長的微生物。Rook告訴《科學家》雜誌：“免疫系統是一種學習系統。”“除非您輸入數據，否則它將無法正常運行。”
此後，芬蘭的團隊一直在探索環境微生物可能影響人類免疫系統的機制。一種研究方法是通過塑造人類常駐菌群，這與過敏症的發展有關。卡累里亞研究的數據已經在某種程度上支持了這個想法。在芬蘭的皮膚拭子樣本中，“我們發現生活在森林和綠地環繞的農村地區的兒童對過敏的程度要低得多（比城市環境中的芬蘭兒童），而且他們的皮膚微生物群也要豐富得多”， Fyhrquist說。
具體而言，鄉村孩子的皮膚上有更多、更多樣化的細菌，其中含有特別高的不動桿菌屬(Acinetobacter)——一種在植物中常見的蛋白桿菌(Proteobacteria phylum)微生物屬。研究人員進一步發現，皮膚上具有不動桿菌的兒童血液中的白細胞更多，與城市兒童的白細胞相比，這些細胞更具有產生抗炎細胞因子IL-10的能力。 Fyhrquist說：“這使我們認為，這一從自然界衍生出來的特定微生物群可能以某種方式有助於免疫系統的訓練或校準。”來自欠發達的俄羅斯一側的樣品支持了這一想法，與芬蘭一側的樣品相比，無論具體的生活環境如何，其不動桿菌的含量都更高。她說：“俄羅斯人的生活方式與芬蘭人有很大的不同，它似乎壓倒了農村與城市生活環境可能產生的影響。”
皮特卡蘭塔（俄羅斯卡累里亞）的採樣點。塔裡·哈特拉攝（Tari Haahtela）
但是，要知道接觸土壤微生物是否會導致與俄羅斯人口過敏率相對較低有關的微生物群落差異，研究小組需要做一個實驗。去年，目前在瑞典卡羅林斯卡研究所（Karolinska Institute）的Fyhrquist和她的合作者使用了一哮喘小鼠模型，哮喘是由同一種構成過敏反應的2型輔助T細胞（Th2）免疫反應觸發的。他們將一些雌性動物放在乾淨的墊草上，而其姊妹的籠子裡撒滿盆栽土，並放在一個存放其他動物如綿羊的馬房裡。
六週後，生活在乾淨床上的小鼠比接觸土壤的小鼠更容易因哮喘引起的過敏原而患上肺部炎症。研究小組還發現，與以前的一些研究一致，暴露於土壤的小鼠腸道中的擬桿菌門菌（Bacteroidetes phylum）比Firmicutes phylum菌更多，這與通常與哮喘相關的微生物特徵相反。暴露在土壤中的動物還具有較高水平的抗炎蛋白，可保持免疫系統的正常運轉，其中包括一種稱為A20的酶，這種酶以前曾被證明在哮喘小鼠模型中具有保護作用。 Fyhrquist說：“看到如此多不同水平的修飾和誘導耐受性，真是太神奇了。”
芬蘭研究小組的老鼠與充滿微生物的土壤長時間保持身體接觸，但其他工作表明，即使是微量的空氣傳播的土粉（airborne soil）（沿著人在大自然中可能會經歷的路線）也會對老鼠的健康產生影響。在本月發表的工作中，澳大利亞阿德萊德弗林德斯大學的生態學家馬丁·佈雷德（Martin Breed）和他的同事將少量具有不同生物多樣性水平的土壤放在老鼠籠外面的托盤中，每天用風扇運轉兩個小時。布瑞德（Breed）說，它可以向動物“輕拂”。他說，土壤負荷比其他研究使用的劑量低了100至1000倍。
然而，在這種具有高微生物多樣性的土壤中接觸7周後，這些動物的微生物群落髮生了變化，在標準壓力測試中得分較低。“到實驗結束時，高生物多樣性圈舍中的小鼠糞便比開始時更像高多樣性土壤，”佈雷德說。“有（細菌）直接定植到了腸道。。 。從土壤。 。 。 。我為這樣的事實感到震驚，我們可以根據如此微小的暴露水平來發現老鼠糞便的差異。“
該領域正在利用諸如此類的結果來證明，暴露於環境中的多種細菌是在自然界度過的時間所帶來的廣泛健康益處的一種機制。自然資源與生命科學大學土壤研究所所長Sophie Zechmeister-Boltenstern說：“我認為越來越多的證據支持這一說法，即土壤對人類健康的直接貢獻。”維也納（BOKU）。她補充說：“如果存在更多的生物多樣性，那麼對病原體的抵抗力和抵抗力就會增強。”
該領域正在利用這些結果，開始證明在環境中接觸各種細菌是大自然中花費時間的廣泛健康益處的一個機制。維也納自然資源和生命科學大學土壤研究所所長索菲·澤赫邁斯特-博爾滕斯滕說："我認為有越來越多的證據支持這一說法，即土壤對人類健康有直接的貢獻。"如果有更多的生物多樣性，"她補充說，"那麼對病原體的復原力和抵抗力就會增強。
但是這個結論帶來了一個問題：Zechmeister-Boltenstern說，世界土壤中的生物多樣性正在減少，這意味著即使是那些確實花時間在大自然中的人，如今接觸到的蟲子也比過去更少。她和她的同事們最近報告說，人類腸道微生物組的多樣性正隨著環境中生物多樣性的喪失而減少。
Zechmeister-Boltenstern說：“人們對土壤中蘊藏的這種巨大的生物多樣性的瞭解不多，但土壤實際上是地球上最多樣化的棲息地。”
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