Nature: микробиомы помещений формируют наше здоровье и благополучие
Несмотря на то, что микробная экология застроенных пространств составляет лишь часть биомассы микроорганизмов внешней среды, она оказывает существенное влияние на иммунное, неврологическое и эндокринное здоровье человека. В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Nature Reviews Microbiology, исследователи освещают литературу о микробиоме внутри помещений, динамике микробов в застроенных пространствах и их связи с благополучием человека.
Они фокусируются на взаимосвязи между выбором дизайна урбанизации и наблюдаемым ростом числа бактерий, устойчивых к антибиотикам, а также подчеркивают технологические достижения и целевые вмешательства, которые могут улучшить результаты общественного здравоохранения в будущем.
Термин «внутренний микробиом» охватывает все бактерии, грибки, простейшие, археи и вирусы, обнаруженные в созданной человеком среде (зданиях), особенно в тех, которые используются для проживания людей. Внутренний микробиом — это динамическая экосистема, в которой сообщества постоянно меняются в зависимости от движения (людей и не-людей, находящихся в ней) и поступления из окружающих внешних пространств (почвы, воды и воздуха).
Исследования показали, что на постоянный состав микробных сообществ в помещениях существенное влияние оказывают присутствие животных, не являющихся людьми (домашних животных), близость к зеленым насаждениям, плотность жильцов и выбор дизайна зданий (включая материалы и отделку поверхностей). В свою очередь, было замечено, что эти сообщества микроорганизмов значительно изменяют результаты для здоровья человека, способствуя иммунной десенсибилизации (наиболее заметной у молодых людей), изменениям в микробиоте кишечника человека и всплескам патогенов, устойчивых к антибиотикам.
В сегодняшнем мире беспрецедентной урбанизации и землепользования (человеческие изменения естественной среды в искусственную) понимание взаимодействия между микробиомами в помещениях и иммунным здоровьем человека становится все более необходимым. Это понимание может дать городским планировщикам и застройщикам научные идеи, необходимые для оптимизации их землепользования и выбора застройки, тем самым способствуя более здоровому завтра.
Как и внешняя среда, внутренние микробные сообщества формируются под воздействием физико-химических факторов, включая температуру, тип субстрата, доступность питательных веществ и влажность/воду. Однако в отличие от своих внешних аналогов внутренние микробные сообщества подвергаются воздействию чрезвычайно сухой и часто нехватки питательных веществ.
Было отмечено, что это вызывает быстрое и выраженное снижение микробной биомассы после воздействия искусственной среды — исследования показали, что более 75% всего секвенированного бактериального генетического материала из внутренней среды принадлежит мертвым или лизированным клеткам. К сожалению, микробы, которые выживают, часто являются выносливыми видами, такими как Bacillus, или теми, которые процветают в водопроводных трубах и других местах, к которым редко обращаются (образующие биопленку виды, такие как Denitratisoma), что может иметь серьезные и иногда неблагоприятные последствия для здоровья человека.
Знание плотности и состава сообщества микробиомов в помещениях имеет важное значение в здравоохранении и образовании. Несмотря на частую санитарную обработку, приводящую к низкой плотности популяции микроорганизмов и видовому богатству, в этих помещениях часто доминируют патогенные и даже устойчивые к противомикробным препаратам таксоны, которые люди затем могут переносить в свои жилища.
«Наблюдение за антропогенной средой имеет решающее значение для понимания происхождения патогенов и устойчивости к противомикробным препаратам, а также того, как распространяется инфекция, устойчивая к противомикробным препаратам», - говорят ученые.
Влияние микробиома в помещении на здоровье является многофакторным. Традиционные исследования показывают, что микробиом в помещении может напрямую влиять на здоровье человека, включая развитие иммунитета, инфекционные заболевания, проявления аллергии и даже метаболические заболевания (через его влияние на микробиом кишечника человека). Воздействие или его отсутствие определенных микробных или экологических антигенов (например, пыльцы) может существенно влиять на иммунитет человека, особенно в детстве.
Более поздние исследования выявили тонкие последствия для здоровья быстрой урбанизации, включая последствия для психического здоровья и недавно описанный «синдром больного здания». Синдром больного здания возникает, когда люди, которые проводят длительное время в помещении, испытывают острые симптомы, связанные со здоровьем или комфортом, без диагностируемых основных причин. Исследователи предполагают, что это состояние может быть вызвано плохой вентиляцией, плохим освещением (вызывающим напряжение глаз), чрезмерным электромагнитным излучением (от электроники) и даже выбором строительных материалов.
Исследование микробиома в помещении представляет собой слияние медицины, науки об окружающей среде, общественного здравоохранения и проектирования зданий. Недавние достижения в методах извлечения и секвенирования ДНК и РНК позволили исследователям охарактеризовать и количественно оценить микробные сообщества в помещении, тем самым предоставив необходимые данные для эпидемиологических исследований.
Перспективные исследования направлены на реализацию концепции «здоровых зданий» — нововведений в дизайне, направленных на достижение благополучия человека и экологической устойчивости. Разработчики и проектировщики изучают способы интеграции достижений искусственного интеллекта (ИИ) и интеллектуальных устройств для мониторинга качества воздуха и поверхности в режиме реального времени и автоматизированных ответов. Текущей проблемой в достижении этой цели является существенное финансовое бремя, связанное с первоначальным строительством и настройкой этих интеллектуальных зданий, затраты на которые оцениваются в несколько раз выше, чем на традиционные разработки.
«Модернизация существующих конструкций для соответствия этим передовым стандартам представляет собой логистические и финансовые препятствия. Привыкание жильцов к этим технологически обогащенным средам также вызывает опасения относительно культурной и поведенческой адаптивности. Более того, отсутствие единой нормативной базы и стандартизации в определении того, что представляет собой здоровое здание, добавляет уровень сложности», - пояснили авторы исследования.
Микробиомы в помещениях неразрывно связаны со здоровьем людей, живущих под одной крышей. Достижения в области «-омики» и междисциплинарный характер исследований микробиома расширяют наше понимание этих часто тонких взаимоотношений между людьми и микробами и помогают формировать будущие решения по развитию и использованию земли, которые могут привести к более здоровому и экологически устойчивому будущему городскому ландшафту.