Hygiene hypothesis: un approccio olistico

Gli agenti infettivi sono potenzialmente responsabili di diverse patologie, ma è proprio grazie ad essi, in alcuni casi, che si potrebbe beneficiare di un effetto favorevole su problemi di salute di natura non infettiva e talvolta molto gravi (1). Sebbene possa apparire controintuitivo, questo è il concetto alla base dell’Hygiene hipothesis.

Facciamo chiarezza

Formulata nel 1989, l’Hygiene hypothesis si basa su diversi studi. Una ricerca svedese ha descritto le differenze associate alla prevalenza di asma e alle condizioni socio-mediche tra le popolazioni che vivono in aree urbane o naturali (2). Successivamente, un approfondimento effettuato in Canada ha dimostrato che le allergie erano meno frequenti nelle tribù native che vivevano in zone rurali, rispetto ai canadesi di razza caucasica viventi in aree urbane (3). Uno studio condotto tra Finlandia e Russia, invece, supporta l’idea che le infezioni microbiche sono associate ad un minor rischio di sensibilizzazione allergica (4).

Questa ipotesi ha subìto diversi adattamenti, revisioni e negli anni 2000 è stata estesa alle malattie autoimmuni. In quel periodo, infatti, vi erano già dati ottenuti da modelli sperimentali a sostegno che le infezioni, in particolare quelle parassitarie, potevano prevenire i processi autoimmuni (5).

Al fine di avere un sistema immunitario competente, difensivo e tollerogenico, sono necessarie diversità e ricchezza di un mondo microbico immunostimolante negli habitat umani. L’assenza o l’esaurimento degli stimoli dati da questi microrganismi, tipici degli ambienti moderni, favoriscono la deviazione immunitaria e, quindi, lo sviluppo di malattie allergiche (6) . Negli ultimi 150 anni, le allergie sono emerse molto rapidamente e la loro prevalenza è ancora in aumento. Sempre nell’ultimo secolo e mezzo abbiamo assistito, inoltre, ad una massiccia introduzione di antibiotici, prassi igieniche e vaccini (5, 16).

Figura 1 – Rappresentazione della mancata interazione tra neonato e simbionti favorevoli [Badrane S. et al., 2020; https://icjs.us/]

Cellule protagoniste del sistema immunitario: quali sono?

Le cellule protagoniste del sistema immunitario associato al concetto dell’Hygene hypothesis sono le cellule T-helper 1 (Th1), T-helper 2 (Th2) e T regolatorie (Treg).

Figura 2 – Rappresentazione dei diversi sottogruppi di cellule T [https://www.arigobio.com/]

Le cellule Th1 sono principalmente coinvolte nella difesa contro i patogeni intracellulari (attivano le cellule T citotossiche e i macrofagi), le Th2 sono attive prevalentemente contro i parassiti pluricellulari (inducono le cellule B a produrre anticorpi) e intervengono nelle reazioni allergiche. Le Treg, invece, hanno il fondamentale ruolo di inibire le risposte infiammatorie, comprese quelle causate dalle cellule Th1 e Th2.

I microrganismi correlati alla nascita

La nascita ci regala i primi microrganismi con i quali inziamo ad interagire nelle fasi iniziali della vita, fuori dal corpo materno. In base a come veniamo messi al mondo, se tramite parto vaginale o taglio cesareo, acquisiamo un determinato microbiota che influenza la nostra salute. Ad esempio, la nascita nella prima modalità favorisce l’adattamento all’alimentazione a base di latte e induce la differenziazione di macrofagi antinfiammatori (macrofagi M2) (7, 8, 9).

Il parto vaginale e/o la successiva maturazione del microbiota infantile potrebbero favorire un microbiota più robusto e stabile nella prole, più adattabile alle sfide della vita futura. Uno studio pubblicato nel 2020 ha confrontato il microbioma intestinale dei neonati messi al mondo con parto vaginale e con taglio cesareo, nel periodo compreso dalla nascita fino ad un anno di età, nel contesto dello sviluppo dell’asma in età scolare. I risultati hanno fatto emergere un aumento del rischio di asma in età scolare solo nel sottogruppo di bambini nati con parto cesareo, i quali hanno mantenuto il microbiota associato a tale modalità di nascita per almeno un anno (10).

I microrganismi e la dieta

Uno dei fattori ambientali più importanti è la dieta, la quale differisce molto tra stile di vita antico e moderno. Nelle popolazioni indigene l’approvvigionamento alimentare si basa sulla ciclicità stagionale e su piante semplici da coltivare, molte delle quali contengono grandi quantità di inulina, a differenza della disponibilità immediata di alimenti ricchi di calorie propria delle società sviluppate.

Le fibre e l’inulina, contenute negli alimenti vegetali non processati, favoriscono i batteri benefici nel nostro intestino, che si rivelano fondamentali per l’omeostasi intestinale (11, 12).

Questi risultati sono stati tradotti in un approccio clinico, in cui sono stati costituiti due gruppi, uno sottoposto a trattamento con inulina e l’altro gruppo di controllo con placebo. I pazienti trattati con inulina hanno mostrato un numero significativamente ridotto di eosinofili (globuli bianchi) nell’espettorato e, complessivamente, un notevole controllo dell’asma rispetto al gruppo di controllo (13).

I batteri simbionti benefici rilasciano alcuni metaboliti in grado di avere effetti immunomodulanti, principalmente localizzati nell’intestino, ma presenti anche in alcune mucose, come quelle dell’apparato respiratorio e della pelle (14).

Conclusioni

Come abbiamo potuto intuire, l’Hygiene hypothesis ci permette di ampliare lo sguardo mediante le diverse sfumature della biologia, tra cui l’immunologia e la microbiologia. Ci trasmette l’importanza e l’impatto che l’ambiente ha sulla vita di ciascuno di noi. Ci indica, inoltre, quanto il nostro sistema immunitario sia flessibile, sotto controllo dell’immunoregolazione stessa (15).

Numerose nuove intuizioni sulla plasticità delle reti di cellule T, ottenute negli ultimi trent’anni, ci hanno portato a riconoscere la complessità e l’importanza di una risposta immunitaria adattativa potente e ben regolata in relazione a fattori esogeni (16).

I risultati dello sviluppo, i quali caratterizzano gli eventi della vita pre e postnatale, hanno evidenziato il ruolo iniziale del sistema immunitario innato come sistema di allerta precoce che educa, orchestra e modella le risposte immunitarie nelle fasi successive dell’esistenza (17, 18).

Fonti:

  • 1. Bach JF. The effect of infections on susceptibility to autoimmune and allergic diseases. N Engl J Med. 2002 Sep 19;347(12):911-20. doi: 10.1056/NEJMra020100. PMID: 12239261;
  • 2. Irnell L, Kiviloog J. Bronchial asthma and chronic bronchitis in a Swedish urban and rural population. With special reference to prevalence, respiratory function and socio-medical condition. Scand J Respir Dis Suppl. 1968;66:1-86. PMID: 5189440;
  • 3. Gerrard JW, Geddes CA, Reggin PL, Gerrard CD, Horne S. Serum IgE levels in white and metis communities in Saskatchewan. Ann Allergy. 1976 Aug;37(2):91-100. PMID: 987744;
  • 4. Seiskari T, Kondrashova A, Viskari H, Kaila M, Haapala AM, Aittoniemi J, Virta M, Hurme M, Uibo R, Knip M, Hyöty H; EPIVIR study group. Allergic sensitization and microbial load–a comparison between Finland and Russian Karelia. Clin Exp Immunol. 2007 Apr;148(1):47-52. doi: 10.1111/j.1365-2249.2007.03333.x. PMID: 17302731; PMCID: PMC1868862;
  • 5. Strachan DP. Hay fever, hygiene, and household size. BMJ. 1989 Nov 18;299(6710):1259-60. doi: 10.1136/bmj.299.6710.1259. PMID: 2513902; PMCID: PMC1838109;
  • 6. Ege MJ, Mayer M, Normand AC, Genuneit J, Cookson WO, Braun-Fahrländer C, Heederik D, Piarroux R, von Mutius E; GABRIELA Transregio 22 Study Group. Exposure to environmental microorganisms and childhood asthma. N Engl J Med. 2011 Feb 24;364(8):701-9. doi: 10.1056/NEJMoa1007302. PMID: 21345099;
  • 7. Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M, Magris M, Hidalgo G, Fierer N, Knight R. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jun 29;107(26):11971-5. doi: 10.1073/pnas.1002601107. Epub 2010 Jun 21. PMID: 20566857; PMCID: PMC2900693;
  • 8. Plaza-Díaz J, Fontana L, Gil A. Human Milk Oligosaccharides and Immune System Development. Nutrients. 2018 Aug 8;10(8):1038. doi: 10.3390/nu10081038. PMID: 30096792; PMCID: PMC6116142;
  • 9. Ohue-Kitano R, Yasuoka Y, Goto T, Kitamura N, Park SB, Kishino S, Kimura I, Kasubuchi M, Takahashi H, Li Y, Yeh YS, Jheng HF, Iwase M, Tanaka M, Masuda S, Inoue T, Yamakage H, Kusakabe T, Tani F, Shimatsu A, Takahashi N, Ogawa J, Satoh-Asahara N, Kawada T. α-Linolenic acid-derived metabolites from gut lactic acid bacteria induce differentiation of anti-inflammatory M2 macrophages through G protein-coupled receptor 40. FASEB J. 2018 Jan;32(1):304-318. doi: 10.1096/fj.201700273R. Epub 2017 Sep 13. PMID: 28904023;
  • 10. Stokholm J, Thorsen J, Blaser MJ, Rasmussen MA, Hjelmsø M, Shah S, Christensen ED, Chawes BL, Bønnelykke K, Brix S, Mortensen MS, Brejnrod A, Vestergaard G, Trivedi U, Sørensen SJ, Bisgaard H. Delivery mode and gut microbial changes correlate with an increased risk of childhood asthma. Sci Transl Med. 2020 Nov 11;12(569):eaax9929. doi: 10.1126/scitranslmed.aax9929. PMID: 33177184;
  • 11. Lizot, J. “Population, Resources and Warfare Among the Yanomami.” Man 12, no. 3/4 (1977): 497–517. https://doi.org/10.2307/2800552;
  • 12. Gibson GR, Beatty ER, Wang X, Cummings JH. Selective stimulation of bifidobacteria in the human colon by oligofructose and inulin. Gastroenterology. 1995 Apr;108(4):975-82. doi: 10.1016/0016-5085(95)90192-2. PMID: 7698613;
  • 13. McLoughlin R, Berthon BS, Rogers GB, Baines KJ, Leong LEX, Gibson PG, Williams EJ, Wood LG. Soluble fibre supplementation with and without a probiotic in adults with asthma: A 7-day randomised, double blind, three way cross-over trial. EBioMedicine. 2019 Aug;46:473-485. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.07.048. Epub 2019 Jul 31. PMID: 31375426; PMCID: PMC6712277;
  • 14. O’Keefe SJ. Diet, microorganisms and their metabolites, and colon cancer. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2016 Dec;13(12):691-706. doi: 10.1038/nrgastro.2016.165. Epub 2016 Nov 16. PMID: 27848961; PMCID: PMC6312102;
  • 15. Bach JF. Revisiting the Hygiene Hypothesis in the Context of Autoimmunity. Front Immunol. 2021 Jan 28;11:615192. doi: 10.3389/fimmu.2020.615192. PMID: 33584703; PMCID: PMC7876226;
  • 16. Haspeslagh E, Heyndrickx I, Hammad H, Lambrecht BN. The hygiene hypothesis: immunological mechanisms of airway tolerance. Curr Opin Immunol. 2018 Oct;54:102-108. doi: 10.1016/j.coi.2018.06.007. Epub 2018 Jul 7. PMID: 29986301; PMCID: PMC6202673;
  • 17. Conrad ML, Ferstl R, Teich R, Brand S, Blümer N, Yildirim AO, Patrascan CC, Hanuszkiewicz A, Akira S, Wagner H, Holst O, von Mutius E, Pfefferle PI, Kirschning CJ, Garn H, Renz H. Maternal TLR signaling is required for prenatal asthma protection by the nonpathogenic microbe Acinetobacter lwoffii F78. J Exp Med. 2009 Dec 21;206(13):2869-77. doi: 10.1084/jem.20090845. Epub 2009 Dec 7. PMID: 19995952; PMCID: PMC2806458;
  • 18. Pivniouk V, Gimenes Junior JA, Honeker LK, Vercelli D. The role of innate immunity in asthma development and protection: Lessons from the environment. Clin Exp Allergy. 2020 Mar;50(3):282-290. doi: 10.1111/cea.13508. PMID: 31581343.

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10 thoughts on “Hygiene hypothesis: un approccio olistico

  1. Articolo molto interessante. Non sapevo che le differenze di parto potessero influenzare così tanto il nostro sistema immunitario. Mi piacerebbe continuare a leggere ulteriori approfondimenti riguardanti questi temi.

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