Miljöförstöring och artutrotning medför ohälsa och sjukdom


Vår planet har under de senaste 540 miljoner åren genomgått fem olika perioder (kambrium–ordovicium, ordovicium–silur, perm–trias, trias–jura och krita–tertiär) med massutdöende, det vill säga perioder då organismer dött ut under en med geologiska mått mätt kort tidsrymd. Människan (homo sapiens betyder »den visa människan«) är ansvarig för den pågående sjätte stora massutrotningen [1]. 

Den »visa människans« expansiva och okontrollerade beteende har på mindre än hundra år medfört betydande miljöproblem såsom global uppvärmning, avskogning, förlust av naturliga livsmiljöer för djur, föroreningar av luft, vatten och jord samt brist på rent vatten. Illegal handel med vilda djur bidrar också till den pågående sjätte massutrotningen. Den globala medeltemperaturen har enligt »Global climate report« stigit med 1,16 °C sedan 1880 och fortsätter att öka i en snabbare takt, vilket ökar risken för extrema väderförhållanden såsom värmeböljor, orkaner, skogsbränder och torka. Takten med vilken temperaturen stiger har utmanat vår förmåga att anpassa vår livsstil till ett fossilfritt samhälle. 

Beräkningar i en aktuell studie visar att under ett scenario med kvarstående höga CO2-utsläpp kommer en kollaps av den biologiska mångfalden i tropiska hav att ske redan före år 2030, vilket kommer att sprida sig till tropiska skogar före år 2050 [2]. Det är således bråttom att förändra vår nuvarande livsstil och radikalt sänka CO2-utsläppen.

Patienter med kroniska livsstilssjukdomar drabbas

Den globala hälsan utmanas av en åldrande befolkning och en epidemi av livsstilssjukdomar som ansamlas med ökande ålder, såsom typ 2-diabetes, fetma, fettlever, arterioskleros, hypertoni, cancer, kronisk njursjukdom, kroniskt obstruktiv lungsjukdom, stroke, depression, osteoporos och Alzheimers sjukdom [3]. Denna ökande grupp av sjukdomar karaktäriseras av en låggradig kronisk inflammation som driver åldrandeprocesser [4] genom så kallad »inflammaging« [5]. Dessa sjukdomar karaktäriseras av en ned­reglerad expression av den cytoprotektiva tran­skriptionsfaktorn »nuclear factor erythroid 2-related factor 2« (Nrf2), som skyddar mot inflammation och oxidativ stress genom att uppreglera hundratals cytoprotektiva gener [3]. Sannolikt utvecklades denna transkriptionsfaktor som skydd när vi för cirka 530 miljoner år sedan, som centipedlika djur, började utforska världen ovanför oceanerna och blev exponerade för syrgas och därmed oxidativ stress [6]. 

Den ökande incidensen av livsstilssjukdomar i vårt moderna samhälle beror delvis på genetiska, epigenetiska och funktionella anpassningar som under evolutionen har skett till följd av förändringar under människans utveckling på grund av förändringar i klimat, tillgång till föda och pandemier [7]. Digerdöden (Yersina pestis), som med början år 1347 dödade cirka 50 procent av Europas befolkning, innebar att vissa genvarianter av den toll-lika receptorn selekterades fram, vilket har medfört att denna uppsättning är vanlig hos nutida européer [8]. Detta har medfört ökad produktion av proinflammatoriska cytokiner som ökar risken för autoimmuna och inflammatoriska sjukdomar. Huruvida denna genetiska selektion som en konsekvens av digerdöden ökar risken för »cytokinstorm« vid covid-19 kan diskuteras.

Försämrad miljö leder till ett nytt sjukdomspanorma

Njurarna har genom sin förmåga att kontrollera vatten- och elektrolytbalansen och avgifta kroppen en avgörande roll för att skydda kroppen från föroreningar, intorkning och stigande temperatur. Med en ökad prevalens av kronisk njursvikt (i dag ca 10–12 procent) kommer vi framöver att ha en ökad andel äldre patienter som kan antas uppvisa särskilda svårigheter att anpassa sig till snabbt förändrade miljöförhållanden bland populationer vars organkapacitet inte har uppnått sin fulla utvecklingspotential, främst i låg- och medelinkomstländer [9]. Man kan förenklat påstå att kroniska livsstilssjukdomar relaterade till kronisk inflammation karaktäriseras av en störd »inre miljö«.

Samtidigt måste vi förhålla oss till ökande störningar i planetens yttre miljö, såsom global uppvärmning, föroreningar och brist på rent vatten. 

Vi måste därför börja studera effekterna av en samtidig störning i kroppens inre miljö på en planet där en ökad störning av den yttre miljön sker och hur dessa störningar interagerar och påverkar varandra (Figur 1). Det är sannolikt att planetens miljöpåverkan kommer att drabba barn, äldre, redan sjuka och fattiga patienter hårdast. 

Att studera detta kräver ett nytt synsätt där man integrerar studier av människans hälsa med förändringar i vår yttre miljö och djurens hälsa; så kallad planetär hälsa [10], som definieras som »den mänskliga civilisationens hälsa och tillståndet i de naturliga system som den beror på«. Vi ser redan påtagliga bevis på hur störningar i den globala miljön påverkar människans hälsa. I Centralamerika och andra varma delar av världen ses nu epidemier av kronisk njursvikt hos fattiga jordbruksarbetare som arbetar i ett varmt klimat [11]. I en aktuell studie från Israel rapporteras att ökad temperatur under 1:a och 3:e trimestern även ökar risken för preeklampsi hos gravida kvinnor [12]. 

Alltsedan en period av smog i Meuse-dalen i Belgien 1930 och en i London 1952 har det varit uppenbart att luftföroreningar orsakar sjukdom och död. Epidemiologiska studier visar tydliga samband mellan luftföroreningar och risken för bland annat kronisk njursvikt [13], fetma och typ 2-diabetes [14] samt hjärt–kärlsjukdom [15]. Då man nyligen, baserat på data från 194 länder, visat att 17–20 procent av alla fall av kronisk njursvikt, särskilt i låg- och medelinkomstländer, kan bero på luftföroreningar kanske vi framöver behöver använda ansiktsmask inte bara som skydd vid pandemier utan även som skydd mot njursvikt [16]. 

Sambanden mellan brist på rent vatten och ökad morbiditet är sedan länge uppenbara [17]. Bristen på rent vatten och global uppvärmning ökar risken för kronisk dehydrering, ett tillstånd som har rapporterats öka risken för typ 2-diabetes [18]. Man har beräknat att risken för fetma kommer att öka med 12 procent (från 1961 till 2081) på grund av global uppvärmning [19]. Ett samband mellan uppvärmning och fetma skulle delvis kunna förklaras av aktivering av fruktos- och vasopressinsystemen [20]. 

Global uppvärmning kan även ha flera andra negativa effekter på vår hälsa, såsom mer stillasittande, ökat intag av kaloririka drycker och nedsatt funktion i mitokondrierna med ökad ökad oxidativ stress som följd [21] – en etablerad riskfaktor för sjukdomar relaterade till livsstil [22]. Dessutom kan klimatförändringar genom brist på rent vatten, extrema väderförhållanden och förhöjda havsnivåer på grund av smältande glaciärer leda till migration av »miljöflyktingar«, vilket leder till ökad risk för konflikter och pandemier.

Biomimetik – möjlighet att hitta nya lösningar för hälsa

På grund av den rådande allvarliga miljösituationen utmanas människosläktet som aldrig förr, och vi måste snarast hitta nya och innovativa lösningar. Den enorma mångfalden med cirka 8,7 miljoner arter är en av de mest iögonfallande aspekterna av livet på vår planet. Sedan djurlivet uppstod har djur överlevt (eller inte) baserat på huruvida deras anpassningar till miljöförändringar och de tidigare fem massutrotningarna har varit ändamåls­enliga eller inte. Har arten inte lyckats anpassa sig till förändrade omständigheter har den utrotats. 

Eftersom människor under framför allt det senaste århundradet överutnyttjat och förstört ekosystem och djurens livsmiljöer kommer det att ta miljoner av år för planeten att återhämta sig från förlusten av mångfald av djur som beräknas att ske under de närmaste 50 åren [23]. Detta kommer att få en katastrofal effekt, eftersom begreppet biodiversitet inte bara innefattar antalet just nu existerande arter på planeten utan även inbegriper summan av den unika evolutionära utveckling som varje enskild art genomgått under miljontals år [23]. 

I stället för att utnyttja och förstöra den naturliga balansen som mödosamt utvecklats i naturen, borde »den visa människan« i stället lära sig av de geniala naturliga lösningar som har utvecklats över tid och efterlikna dem, det vill säga ha ett biomimetiskt förhållningssätt [24]. Även om innovationsbaserade möjligheter baserade på lösningar i naturen har visat sig vara framgångsrika inom ett brett utbud av områden såsom teknik, kemi och arkitektur har området ännu inte utvecklat sin fulla potential inom biomedicinsk vetenskap [25]. Ett biomimetiskt förhållningssätt kan komplettera nuvarande biologiska tillvägagångssätt som till stor del fokuserar på den forskning på möss och råttor som sker i en onaturlig laboratoriemiljö. Eftersom naturen aldrig är slarvig eller fuskar i sina evolutionära experiment är risken att biomimetisk forskning leder till felaktiga resultat liten. 

Geniala lösningar för livsstilssjukdomar finns i naturen

Det finns redan många exempel där människan lärt från vilda djur som under evolutionen utvecklat geniala lösningar som skyddar dem mot kroniska livsstilssjukdomar [26]. 

Hibernerande björnar utvecklar inte insulinresi­stens eller typ 2-diabetes trots uttalad fetma under hösten [27]. Dessutom drabbas björnar, trots månader av anuri, inaktivitet och nedsatt njurfunktion under vinterns vila, inte av osteoporos, inflammation, muskelutarmning eller åderförkalkning. Kopplingen mellan ansamling av fett och vattenbalansen hos de arter som under långa perioder lider brist på vatten, såsom kameler och blåval, kan ge oss ledtrådar om metabola överlevnadsmekanismer som har satts ur spel i ett modernt samhälle med en stillasittande livsstil och överkonsumtion av kaloririk föda [28]. 

Andra djur har utvecklat unika mekanismer som kan inspirera forskare att hitta nya lösningar för livsstilssjukdomar: 

  • organregenerering (hajar, ödlor och spindlar), 
  • snabb organtillväxt (pytonorm),
  • skydd mot högt blodtryck (giraffer), 
  • god sårläkning (primater), 
  • cancerskydd (elefanter och kalråttor), 
  • blodsockerkontroll (Gila-ödlan), 
  • skydd mot resistenta bakterier (kackerlackor),
  • skydd mot UV-ljus (flodhästar) och 
  • akut njursvikt (djupdykande sälar) [26].

Vi kan också dra lärdom av djur som uppvisar en ökad risk för en viss sjukdom. Ett exempel är kattdjur (katt, tiger och lejon) som uppvisar en kraftigt ökad risk att drabbas av kronisk njursvikt [29, 30]. Även om flera olika orsaker kan förklara den ökade risken för njursjukdom hos katter stärker dessa fynd epidemio­logiska studier som visat att ökat intag av rött och processat kött ökar risken för kronisk njursvikt hos människa [31, 32]. 

I naturen har vissa arter, såsom fladdermöss, björnar, sälar, och långlivade kalråttor utvecklat ett uppreglerat Nrf2-system – sannolikt för att skydda sig mot fysiologisk oxidativ stress i en exceptionell livsmiljö [3]. Med tanke på den globala uppvärmning och ökade luftföroreningar mänskligheten nu brottas med är det värt att notera att Nrf2 kan ha betydelse för att skydda djur mot värmestress [33] samt luftföroreningar [34].

Förlust av biodiversitet minskar behandlingsmöjlighet

Ett av de hittills bästa exemplen på en framgångsrik biomimetisk applikation är utvecklingen av det anti­hypertensiva läkemedlet kaptopril från den giftiga brasilianska huggormen (Bothrops jararaca), vars effekt på renin–angiotensinsystemet efterliknar ormens gift. I många av de gifter som under evolutionen har utvecklats i naturen finns det en potential till nya mediciner. Möjligheten att använda gift från honungsbin (Apis mellifera), israelisk skorpion (Leiurus quinquestriatus), asiatisk padda (Bufo gargarizans) samt ett marint manteldjur (Ecteinascidia turbinate) som framtida behandling vid cancer har nyligen uppmärksammats [35]. 

Det är sannolikt att det bland gifterna hos de >3 000 olika ormar som i dag finns på planeten finns intressanta substanser för framtidens läkemedel. Faktum är att <0,01 procent av planetens ormgifter hittills har identifierats och karaktäriserats [36]. 

Eftersom cirka 1/3 av de läkemedel vi i dag använder har sitt ursprung från naturen är utvecklingen av framtida läkemedel beroende av att vi bevarar naturens mångfald. Med >50 000 arter av olika växter är det således av yttersta vikt att pågående avskogning av Amazonas förhindras, inte bara av miljö- utan även av hälsoskäl. 

Tyvärr innebär förlusten av olika livsmiljöer och ekosystem att vi går miste om en unik möjlighet att identifiera biomimetiska lösningar för människans sjukdomar. Det kan poängteras att det är möjligt att stimulera den cytoprotektiva transkriptionsfaktorn Nrf2 med substanser från växtriket, såsom sulforafan, fisetin, curcumin och quercetin. Detta erbjuder en alternativ väg till evidensbaserade icke-farmakologiska behandlingar för att förbättra hälsan enligt konceptet »mat som medicin« [4]. Att detta är en kliniskt framkomlig väg exemplifieras av en studie som visar att behandling med broccoligroddar (rika på sulforafan) kan vara lika effektiv som metformin vid svårreglerad typ 2-diabetes [37]. 

Det kan förefalla ironiskt, nu när vi börjar få bevis för att man med skräddarsydd nutritionsbehandling kan påverka livsstilssjukdomar, att denna utveckling hotas av en störd yttre miljö med global uppvärmning, föroreningar och avskogning.

Covid-19-pandemin visar vikten av hållbara ekosystem 

Effekterna av den pågående covid-19-pandemin för människors välfärd, socioekonomiska och politiska strukturer är, och kommer att under lång tid att vara, enorma. 

För prevention och behandling av viruspandemier kan vi lära från naturen, bland annat fladdermusens roll för spridning av sars-cov-2 [38]. Redan före covid-19-pandemin orsakade olika zoonotiska sjukdomar, såsom ebola, hiv och rabies >2 miljoner dödsfall varje år [39]. Då många av planetens cirka 1 200 fladdermusarter härbärgerar virus, såsom ebola och sars-cov-2, utan att utveckla annat än på sin höjd lindriga symtom, kan vi genom studier av fladdermöss få biomimetisk inspiration till hur virusinfektioner kan behandlas. 

Det terapeutiska dilemmat hos svårt sjuka covid-19-patienter är en uttalad hyperinflammation (cytokinstorm) kombinerad med ett reducerat interferonsvar [40]. Denna kombination medför i värsta fall en uttalad vaskulär inflammation med endoteldysfunktion, hyperkoagulabilitet, akut svår lung­svikt (ARDS) och multiorgansvikt [41]. Man har visat att covid-19-patienter med svåra symtom har lägre interferonsvar än patienter med lindriga besvär [42] och att ett viralt protein (ORF3b) är en potent interferonhämmare [43]. Fladdermöss har under evolutionen utvecklat en elegant lösning på detta problem då de kontrollerar hyperinflammation, möjligen via uppreglerat Nrf2-uttryck [44], samtidigt som de uppvisar uppre­glerade antivirala försvarsmekanismer med ett robust interferonförsvar [45]. 

I normala fall härbärgeras virus hos fladdermöss utan stor risk för spridning (»spill-over«) till andra arter, men om fladdermusen blir stressad (t ex vid infångande, hot mot habitatet, global uppvärmning eller infektion) ökar spridningen av virus betydligt. Om fladdermöss drabbas av en svampinfektion, »white nose syndrome«, ökar utsöndringen i tarmen av coronavirus-RNA cirka 60 gånger jämfört med hos fladdermöss utan svampinfektion [46]. Eftersom intestinala organoider från både fladdermus och människa kan infekteras av sars-cov-2 [47] bör således gastrointestinalkanalen som smittväg beaktas. 

Fladdermusen är det enda kända däggdjur som utvecklat en förmåga att flyga. För att ett däggdjur ska kunna flyga krävs dock 15–16 gånger högre metabolism än vid vila (att jämföras med en fördubblad metabolism hos fåglar). Den mycket höga metabolismen hos flygande fladdermöss ökar inte bara risken för att fria syreradikaler genereras och att DNA-skador uppstår (det kan vara därför Nrf2-uttrycket är uppreglerat hos fladdermöss) utan ger även upphov till feber 38–41 °C [48]. Detta kan medföra att virus som härbärgerats hos fladdermöss har utvecklat tolerans mot feber. Eftersom feber är en viktig försvarsmekanism mot virusinfektioner kan detta vara en betydande nackdel för andra arter som blir infekterade med sars-cov-2. Att ett robust interferonsystem inte bara kan vara av betydelse hos fladdermöss utan kanske även för behandling av covid-19 hos människa stöds av epidemiologiska studier. Vaccination med levande vacciner (såsom BCG och mässling) tränar vårt immunförsvar och ökar interferonnivåerna, vilket kan bidra till lägre mortalitet [49]. Då en randomiserad studie med trippel­behandling inkluderande interferon-beta-1b visar positiva resultat på virusnivåer, cyto­kinnivåer och sjukhusvistelsens längd [50], stödjer denna studie hypotesen att interferon skyddar mot allvarligt förlopp vid covid-19. 

Eftersom produktionen av interferon sjunker med ökad ålder, komorbiditet [51] och stress [52] skulle detta delvis kunna förklara varför mortaliteten i covid-19 är så starkt relaterad till ålder och komorbiditet och oftare drabbar människor i socialt utsatta områden. Man har nyligen spekulerat i att kronisk steril inflammation hos äldre »inflammaging« i sig är en viktig riskfaktor för allvarligt förlopp vid covid-19 [53].  

Biomimetisk allians för att förbättra planetens hälsa

Vi bör anamma en strategi för hela »planetens hälsa« där studier av människans hälsa integreras med studier av miljö och djurens hälsa. För att framöver bättre förebygga och behandla de livsstilssjukdomar som ökar med åldern har vi mycket att lära från naturen. 

Med ett biomimetiskt förhållningssätt bör vi också kunna lära av de geniala lösningar som utvecklats i naturen för att bättre möta de miljöhot vi i dag står inför. Detaljerade studier av överlevnadsmekanismer som utvecklats hos djur kan identifiera mekanismer av betydelse för prevention och behandling av människans livsstilssjukdomar och effekter av miljöpåverkan. Detta kräver ett multidisciplinärt samarbete mellan läkare, veterinärer, zoologer, klimatforskare, ekologer, biologer och antropologer [26]. 

Om vi ska anta ett mer biomimetiskt förhållningssätt i forskningen krävs omedelbara åtgärder, eftersom en snabb förlust av arternas mångfald och livsmiljöer kan komma att förhindra denna möjlighet att lära av naturen. En »biomimetisk allians för bättre hälsa« med samarbete mellan olika discipliner kan bidra inte bara till bättre hälsa utan också till en bättre och mer hållbar miljö med mottot »Vad som är bra för planeten är bra för vår hälsa«.

Aktuella studier stödjer de biomimetiska fynden hos fladdermöss och visar att robusta interferon- och Nrf2-system har en betydelsefull roll som skydd mot sars-cov-2. Olagnier et al [54] rapporterade att Nrf2-syste­met var nedreglerat i biopsier från covid-19-patienter och att Nrf2-agonister, såsom dimetylfumarat, har potenta hämmande effekter på både virusreplikation (oberoende av interferon) och den proinflammatoriska reaktionen. Man har nyligen även visat att antikroppar och/eller mutationer som hämmar interferonsvaret ligger bakom 14 procent av livshotande fall av covid-19 [55, 56].

Läs även författarintervju:
5 frågor till Peter Stenvinkel

Potentiella bindningar eller jävsförhållanden: Inga uppgivna.





Source link