Гипотеза гигиены - Hygiene hypothesis

В медицине гигиеническая гипотеза утверждает, что воздействие определенных микроорганизмов (таких как кишечная флора и гельминты ) в раннем детстве защищает от аллергических заболеваний, способствуя развитию иммунной системы . В частности, считается, что отсутствие воздействия приводит к нарушениям в формировании иммунной толерантности . Период воздействия начинается в утробе матери и заканчивается в школьном возрасте.

В то время как ранние версии гипотезы относились к воздействию микробов в целом, обновленные версии применимы к определенному набору видов микробов, которые эволюционировали вместе с людьми. Обновлениям были даны различные названия, включая гипотезу истощения микробиома, гипотезу микрофлоры и гипотезу «старых друзей». Существует значительное количество доказательств, подтверждающих идею о том, что отсутствие контакта с этими микробами связано с аллергией или другими состояниями, хотя научные разногласия все еще существуют.

Термин «гипотеза гигиены» был описан как неправильный, потому что люди неправильно интерпретируют его как относящееся к личной чистоте. Ожидается, что ограничение личной гигиены, например отказ от мытья рук перед едой, просто увеличит риск заражения, не оказывая никакого влияния на аллергию или иммунные нарушения. Гигиена важна для защиты уязвимых групп населения, таких как пожилые люди, от инфекций, предотвращения распространения устойчивости к антибиотикам и для борьбы с возникающими инфекционными заболеваниями, такими как Эбола или COVID-19 . Гипотеза гигиены не предполагает, что большее количество инфекций в детстве принесет пользу.

Обзор

Идея о связи между паразитарными инфекциями и иммунными нарушениями было впервые предложена в 1968 г. Первоначальная формулировка гигиенической гипотезы датируется 1989 г., когда Дэвид Страчан предположил , что более низкий уровень инфекции в раннем детстве может быть объяснением роста аллергических заболеваний такие как астма и сенная лихорадка в 20 веке.

Гипотеза гигиены также была расширена за пределы аллергии и также изучается в контексте более широкого круга состояний, на которые влияет иммунная система, особенно воспалительных заболеваний . К ним относятся диабет 1 типа , рассеянный склероз, а также некоторые типы депрессии и рака. Например, глобальное распространение рассеянного склероза отрицательно коррелирует с распространением гельминта Trichuris trichiura, а его заболеваемость отрицательно коррелирует с инфекцией Helicobacter pylori . Первоначальная гипотеза Страчана не могла объяснить, как различные аллергические состояния увеличивались или увеличивались в распространенности в разное время, например, почему респираторные аллергии начали расти намного раньше, чем пищевая аллергия, которая не стала более распространенной до конца 20-го века.

В 2003 году Грэм Рук предложил «гипотезу старых друзей», которая была описана как более рациональное объяснение связи между воздействием микробов и воспалительными заболеваниями. Гипотеза гласит, что жизненно важными микробными воздействиями являются не простуда, грипп, корь и другие распространенные детские инфекции, которые развились относительно недавно за последние 10 000 лет, а скорее микробы, уже присутствующие во время эволюции млекопитающих и человека, которые могут сохраняться у мелких охотников. группы собирателей, такие как микробиота, переносимые латентные инфекции или состояния носителей. Он предположил, что совместная эволюция с этими видами привела к тому, что они стали играть роль в развитии иммунной системы.

Первоначальная формулировка гипотезы гигиены Страчана также была основана на идее о том, что небольшие семьи обеспечивают недостаточное воздействие микробов отчасти из-за меньшего распространения инфекций от человека к человеку, но также из-за «улучшенных бытовых удобств и более высоких стандартов личной чистоты». Кажется вероятным, что именно поэтому он назвал ее «гипотезой гигиены». Хотя «гигиеническая революция» девятнадцатого и двадцатого веков, возможно, была основным фактором, теперь кажется более вероятным, что, хотя меры общественного здравоохранения, такие как санитария , питьевая вода и сбор мусора, сыграли важную роль в снижении нашей подверженности холере , брюшному тифу и тифу. и так далее, они лишили людей возможности общаться со «старыми друзьями», живущими в тех же средах обитания.

Рост аутоиммунных заболеваний и острого лимфобластного лейкоза среди молодых людей в развитых странах был связан с гипотезой гигиены. Аутизм может быть связан с изменениями микробиома кишечника и ранними инфекциями. Риск хронических воспалительных заболеваний также зависит от таких факторов, как диета, загрязнение окружающей среды, физическая активность, ожирение, социально-экономические факторы и стресс. Генетическая предрасположенность также является фактором.

История

Поскольку аллергия и другие хронические воспалительные заболевания в основном являются заболеваниями последних 100 лет или около того, «гигиеническая революция» последних 200 лет стала предметом пристального внимания как возможная причина. В течение 1800-х годов в Европе и Северной Америке произошли радикальные улучшения в области санитарии и качества воды. Частью этой программы было внедрение туалетов и канализационных систем, уборка городских улиц и более чистая пища. Это, в свою очередь, привело к быстрому снижению заболеваемости инфекционными заболеваниями, особенно в период 1900–1950 гг., За счет уменьшения воздействия инфекционных агентов.

Хотя идея , что воздействие некоторых инфекций может уменьшить риск аллергии не является новым, Strachan был один из первых официально предложить его, в статье , опубликованной в British Medical Journal в 1989 году В данной статье предлагается объяснить наблюдение , что сено лихорадка и экзема , оба аллергических заболевания, реже встречались у детей из многодетных семей, которые предположительно подвергались большему воздействию инфекционных агентов через своих братьев и сестер, чем у детей из семей с одним ребенком. Ранее считалось, что учащение случаев аллергии является результатом увеличения загрязнения. Гипотеза широко исследовалась иммунологами и эпидемиологами и стала важной теоретической основой для изучения хронических воспалительных заболеваний.

«Гипотеза старых друзей», предложенная в 2003 году, может предложить лучшее объяснение связи между воздействием микробов и воспалительными заболеваниями. Эта гипотеза утверждает, что жизненно важные воздействия - это не простуда и другие недавно возникшие инфекции, возраст которых не превышает 10 000 лет, а скорее микробы, которые уже присутствовали во времена охотников-собирателей, когда развивалась иммунная система человека. Обычные детские инфекции - это в основном « массовые инфекции », которые убивают или иммунизируют и поэтому не могут сохраняться в изолированных группах охотников-собирателей. Инфекции толпы начали появляться после неолитической сельскохозяйственной революции, когда человеческие популяции увеличивались в размерах и приближались. Микробы, которые эволюционировали вместе с иммунной системой млекопитающих, намного древнее. Согласно этой гипотезе, люди стали настолько зависимы от них, что их иммунная система не может ни развиваться, ни нормально функционировать без них.

Рук предположил, что эти микробы, скорее всего, включают:

  • Окружающие виды, которые существуют в тех же средах, что и люди
  • Виды, населяющие кожу, кишечник и дыхательные пути человека, а также животных, с которыми мы живем
  • Такие организмы, как вирусы и гельминты (черви), которые вызывают хронические инфекции или состояния носителей, которые люди могут переносить и, таким образом, могут совместно развивать специфические иммунорегуляторные отношения с иммунной системой.

Модифицированная гипотеза позже расширилась, включив в нее воздействие симбиотических бактерий и паразитов.

«Эволюция превращает неизбежное в необходимость». Это означает, что большая часть эволюции млекопитающих происходила в грязи и гниющей растительности, а более 90 процентов эволюции человека происходило в изолированных сообществах охотников-собирателей и фермерских сообществах. Таким образом, человеческая иммунная система эволюционировала, чтобы предвидеть определенные типы микробов, что сделало неизбежное воздействие необходимостью. Не доказано, что организмы, участвующие в гипотезе гигиены, вызывают распространенность заболевания, однако имеется достаточно данных о лактобациллах, микобактериях сапрофитной среды и гельминтах и ​​их ассоциациях. Эти бактерии и паразиты обычно обнаруживались в растительности, грязи и воде на протяжении всей эволюции.

Было предложено множество возможных механизмов того, как микроорганизмы «старых друзей» предотвращают аутоиммунные заболевания и астму. Они включают:

  1. Взаимное ингибирование между иммунными ответами, направленными против различных антигенов микробов старых друзей, которые вызывают более сильные иммунные ответы, чем более слабые аутоантигены и аллергены аутоиммунных заболеваний и аллергии соответственно.
  2. Конкуренция за цитокины, рецепторы MHC и факторы роста, необходимые иммунной системе для создания иммунного ответа.
  3. Иммунорегуляторные взаимодействия с TLR хозяина.

Гипотеза «микробного разнообразия», предложенная Паоло Матрикарди и развитая фон Герценом, утверждает, что разнообразие микробов в кишечнике и других участках является ключевым фактором для прайминга иммунной системы, а не стабильной колонизацией с определенным видом. Воздействие различных организмов на раннем этапе развития создает «базу данных», которая позволяет иммунной системе выявлять вредные агенты и нормализовать их после устранения опасности.

Для аллергического заболевания наиболее важными периодами воздействия являются: ранняя стадия развития; позже во время беременности; и первые несколько дней или месяцев младенчества. Воздействие необходимо поддерживать в течение значительного периода времени. Это согласуется с доказательствами того, что родоразрешение путем кесарева сечения может быть связано с повышенной аллергией, в то время как грудное вскармливание может быть защитным.

Эволюция адаптивной иммунной системы

Люди и микробы, которые они питают, эволюционировали вместе на протяжении тысячелетий; однако считается, что человеческий вид в своей истории прошел через множество фаз, характеризуемых воздействием различных патогенов. Например, в очень ранних человеческих обществах небольшое взаимодействие между его членами привело к особому отбору относительно ограниченной группы патогенов, у которых была высокая скорость передачи. Считается, что иммунная система человека, вероятно, подвергается избирательному давлению со стороны патогенов, которые ответственны за подавление определенных аллелей и, следовательно, фенотипов у людей. В талассемии гены, которые формируются с помощью Plasmodium видов , экспрессирующих давление отбора могут быть моделью для этой теории , но не показаны на естественных условиях.

Недавние сравнительные геномные исследования показали, что гены иммунного ответа (кодирующие белки и некодирующие регуляторные гены) имеют меньше эволюционных ограничений и гораздо чаще становятся мишенью для положительного отбора патогенов, которые эволюционируют вместе с человеком. Из всех различных типов патогенов, которые, как известно, вызывают заболевание у людей, гельминты заслуживают особого внимания из-за их способности изменять распространенность или тяжесть определенных иммунных реакций на моделях человека и мышей. Фактически, недавние исследования показали, что паразитические черви оказали более сильное избирательное давление на отдельные гены человека, кодирующие интерлейкины и рецепторы интерлейкина, по сравнению с вирусными и бактериальными патогенами. Считается, что гельминты были такими же старыми, как и адаптивная иммунная система , что позволяет предположить, что они, возможно, эволюционировали совместно, а также подразумевает, что наша иммунная система была сильно сосредоточена на борьбе с глистными инфекциями, поскольку потенциально могла взаимодействовать с ними в раннем младенчестве. Взаимодействие «хозяин-патоген» - это очень важная взаимосвязь, которая определяет развитие иммунной системы на ранних этапах жизни.

Биологическая основа

Основным предполагаемым механизмом гипотезы гигиены является дисбаланс между подтипами T H 1 и T H 2 Т-хелперных клеток . Недостаточная активация плеча T H 1 будет стимулировать клеточную защиту иммунной системы и приведет к сверхактивному плечу T H 2, стимулируя опосредованный антителами иммунитет иммунной системы, что, в свою очередь, приведет к аллергическому заболеванию.

Однако это объяснение не может объяснить рост заболеваемости (аналогичный росту аллергических заболеваний) нескольких TH1 -опосредованных аутоиммунных заболеваний , включая воспалительное заболевание кишечника , рассеянный склероз и диабет I типа . [Рисунок 1Bach] Однако было обнаружено, что градиент север-юг, наблюдаемый в распространенности рассеянного склероза, обратно пропорционален глобальному распространению паразитарной инфекции. [Рисунок 2Bach] Кроме того, исследования показали, что пациенты с рассеянным склерозом, инфицированные паразитами, демонстрировали T H Иммунные ответы 2 типа в отличие от провоспалительного иммунного фенотипа T H 1, наблюдаемого у неинфицированных пациентов с рассеянным склерозом. Паразитарная инфекция также улучшает воспалительное заболевание кишечника и может действовать таким же образом, как и при рассеянном склерозе. . [Ли]

Условия Аллергических вызван несоответствующих иммунологических ответов на безвредные антигены с приводом от Т Н 2 опосредованной реакции иммунной, Т Н клетки 2 производит интерлейкин 4 , интерлейкин 5 , интерлейкин 6 , интерлейкин - 13 и преимущественно иммуноглобулин Е . Многие бактерии и вирусы вызывают иммунный ответ, опосредованный T H 1 , который подавляет ответы T H 2. Иммунные ответы T H 1 характеризуются секрецией провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин 2 , IFNγ и TNFα . Факторы, которые способствуют преобладанию фенотипа T H 1, включают: старшие братья и сестры, большой размер семьи, уход в ранний детский сад, инфекция (туберкулез, корь или гепатит), сельское проживание или контакт с животными. Фенотип с преобладанием AT H 2 связан с высоким уровнем использования антибиотиков, западным образом жизни, городской средой, диетой и чувствительностью к пылевым клещам и тараканам. Ответы T H 1 и T H 2 взаимно ингибирующие, поэтому, когда один из них активен, другой подавляется.

Альтернативное объяснение состоит в том, что развивающаяся иммунная система должна получать стимулы (от инфекционных агентов, симбиотических бактерий или паразитов) для адекватного развития регуляторных Т-клеток . Без этих стимулов он становится более восприимчивым к аутоиммунным заболеваниям и аллергическим заболеваниям из-за недостаточно подавленных ответов T H 1 и T H 2 соответственно. Например, все хронические воспалительные заболевания свидетельствуют об отсутствии иммунорегуляции. Во-вторых, гельминты, непатогенные окружающие псевдокомменсальные бактерии или определенные кишечные комменсалы и пробиотики управляют иммунорегуляцией. Они блокируют или лечат модели всех хронических воспалительных состояний.

Свидетельство

Существует значительное количество доказательств, подтверждающих идею о том, что воздействие микробов связано с аллергией или другими состояниями, хотя научные разногласия все еще существуют. Поскольку гигиену сложно определить или измерить напрямую, используются суррогатные маркеры, такие как социально-экономический статус, доход и диета.

Исследования показали, что различные иммунологические и аутоиммунные заболевания гораздо реже встречаются в развивающемся мире, чем в промышленно развитом мире, и что у иммигрантов в промышленно развитый мир из развивающихся стран все чаще развиваются иммунологические расстройства в зависимости от времени, прошедшего с момента прибытия в промышленно развитый мир. Это верно для астмы и других хронических воспалительных заболеваний. Увеличение частоты аллергии в первую очередь связано с диетой и уменьшением разнообразия микробиома, хотя механистические причины неясны.

Использование антибиотиков на первом году жизни связано с астмой и другими аллергическими заболеваниями, а повышенная частота астмы также связана с родами путем кесарева сечения . Однако, по крайней мере, одно исследование предполагает, что правила личной гигиены могут не иметь отношения к заболеваемости астмой. Использование антибиотиков снижает разнообразие кишечной микробиоты. Хотя несколько исследований показали связь между применением антибиотиков и более поздним развитием астмы или аллергии, другие исследования предполагают, что этот эффект связан с более частым использованием антибиотиков у детей с астмой. Тенденции в использовании вакцин также могут иметь значение, но эпидемиологические исследования не подтверждают пагубное влияние вакцинации / иммунизации на уровень атопии . В поддержку гипотезы старых друзей было обнаружено, что микробиом кишечника различается между аллергическими и неаллергическими детьми Эстонии и Швеции (хотя этот результат не был воспроизведен в более широкой когорте), а также биоразнообразие кишечной флоры у пациентов с болезнью Крона. было уменьшено.

Ограничения

Гипотеза гигиены применима не ко всем группам населения. Например, в случае воспалительного заболевания кишечника это в первую очередь актуально, когда уровень благосостояния человека увеличивается либо из-за изменений в обществе, либо из-за переезда в более богатую страну, но не тогда, когда достаток остается постоянным на высоком уровне.

Гипотеза гигиены затрудняет объяснение того, почему аллергические заболевания также возникают в менее богатых регионах. Кроме того, воздействие некоторых видов микробов на самом деле вместо этого увеличивает будущую восприимчивость к болезням, как в случае заражения риновирусом (основным источником простуды ), который увеличивает риск астмы.

Уход

Текущие исследования показывают, что манипулирование кишечной микробиотой может лечить или предотвращать аллергию и другие состояния, связанные с иммунной системой. Исследуются различные подходы. Пробиотики (напитки или продукты) никогда не возвращали микробы в кишечник. Пока что терапевтически релевантные микробы не идентифицированы. Однако в некоторых исследованиях было обнаружено, что пробиотические бактерии уменьшают аллергические симптомы. Другие исследуемые подходы включают пребиотики , которые способствуют росту кишечной флоры, и синбиотики , одновременное использование пребиотиков и пробиотиков.

Если эти методы лечения станут общепринятыми, последствия для государственной политики будут включать создание зеленых насаждений в городских районах или даже предоставление доступа к сельскохозяйственной среде для детей.

Гельминтозная терапия - это лечение аутоиммунных заболеваний и иммунных расстройств путем преднамеренного заражения личинкой или яйцеклеткой гельминта . Гельминтная терапия возникла в результате поиска причин, по которым частота иммунологических нарушений и аутоиммунных заболеваний коррелирует с уровнем промышленного развития. Точная взаимосвязь между гельминтами и аллергией неясна, отчасти потому, что в исследованиях, как правило, используются разные определения и результаты, а также из-за большого разнообразия как видов гельминтов, так и популяций, которые они заражают. Инфекции вызывают иммунный ответ типа 2, который, вероятно, развился у млекопитающих в результате таких инфекций; хроническая гельминтная инфекция связана со снижением чувствительности периферических Т-клеток, и несколько исследований показали, что дегельминтизация приводит к повышению аллергической чувствительности. Однако в некоторых случаях причиной развития аллергии становятся гельминты и другие паразиты. Кроме того, такие инфекции сами по себе не являются лечением, поскольку они являются серьезным бременем болезни и фактически являются одними из самых серьезных забытых болезней . В настоящее время ведется разработка лекарств, которые имитируют эффекты, не вызывая заболевания.

Здравоохранение

Снижение общественного доверия к гигиене имеет серьезные возможные последствия для общественного здравоохранения. Гигиена важна для защиты уязвимых групп населения, таких как пожилые люди, от инфекций, предотвращения распространения устойчивости к антибиотикам и для борьбы с возникающими инфекционными заболеваниями, такими как атипичная пневмония и лихорадка Эбола .

Неправильное понимание термина «гипотеза гигиены» привело к необоснованному сопротивлению вакцинации, а также другим важным мерам общественного здравоохранения ». Было высказано предположение, что осведомленность общественности о первоначальной форме гипотезы гигиены привела к возросшему пренебрежению гигиеной в доме. Эффективному информированию общественности о науке мешает представление в средствах массовой информации гигиенической гипотезы и другой информации, связанной со здоровьем.

Чистота

Нет доказательств, подтверждающих идею о том, что сокращение современной практики чистоты и гигиены окажет какое-либо влияние на частоту хронических воспалительных и аллергических расстройств, но имеется значительное количество доказательств того, что это увеличит риски инфекционных заболеваний. Фраза «целевая гигиена» использовалась для того, чтобы признать важность гигиены в предотвращении патогенов.

Если домашняя и личная чистота способствует снижению воздействия жизненно важных микробов, ее роль, скорее всего, невелика. Идея о том, что дома можно сделать «стерильными» за счет чрезмерной чистоты, неправдоподобна, и данные показывают, что после очистки микробы быстро заменяются пылью и воздухом с улицы, выделяясь из тела и других живых существ, а также из продуктов питания. . Ключевым моментом может быть то, что микробный состав городского жилья изменился не из-за домашних и личных гигиенических привычек, а из-за того, что они являются частью городской среды. Изменения в диете и образе жизни также влияют на микробиоту кишечника, кожи и дыхательных путей.

В то же время растет обеспокоенность по поводу аллергии и других хронических воспалительных заболеваний, а также растет обеспокоенность по поводу инфекционных заболеваний. Инфекционные болезни продолжают наносить серьезный ущерб здоровью. Предотвращение пандемий и снижение устойчивости к антибиотикам являются глобальными приоритетами, а гигиена является краеугольным камнем сдерживания этих угроз.

Управление рисками заражения

Международный научный форум по домашней гигиене разработал подход к управлению рисками для снижения риска заражения в доме. Этот подход использует микробиологические и эпидемиологические данные для определения основных путей передачи инфекции в домашних условиях. Эти данные указывают на то, что критические пути связаны с руками, поверхностями, контактирующими с пищевыми продуктами, а также с чистящей посудой. Одежда и домашнее белье сопряжены с несколько меньшими рисками. Поверхности, контактирующие с телом, такие как ванны и умывальники, могут выступать в качестве носителей инфекции, как и поверхности, связанные с туалетами. Передача через воздух может иметь важное значение для некоторых патогенов. Ключевым аспектом этого подхода является то, что он обеспечивает максимальную защиту от болезнетворных микроорганизмов и инфекций, но более расслаблен в отношении видимой чистоты, чтобы выдержать нормальное воздействие других микробов человека, животных и окружающей среды.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение