Живущие в помещении люди и микробы приспосабливаются друг к другу

Внутри и на теле каждого человека обитают бесчисленные микроорганизмы — микробиота, которая помогает формировать и направлять жизнь своих носителей. Аналогичное явление происходит между людьми, микробами и их общими домами.



В выпуске журнала Science Advances от 24 июня 2022 года ученые из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и других источников сообщают о молекулярном воздействии жизни в помещении, описывая, как присутствие людей взаимодействует с их микробными соседями по комнате, изменяя биологию дома и химия.
Выводы, предполагают авторы, должны повлиять на будущие проекты зданий.



Современные американцы проводят около 70 процентов своего времени в помещении, изменяя микробиом в помещении с помощью своего тела. Ограниченное исследование изучало взаимодействие между людьми и воздействием в помещении определенных загрязнителей, токсинов и частиц, но новое исследование более амбициозно документирует, как люди влияют на весь молекулярный и химический состав дома посредством рутинных действий.



Летом 2018 года в Остине, штат Техас, был построен экспериментальный тестовый дом. Дом был спроектирован для обычного использования и включал в себя ванные комнаты, кухню, зоны для собраний и рабочие зоны. Ночевка была запрещена, но 45 участников исследования, а также посетители проводили время в доме, занимая его примерно по шесть часов в день в течение 26 дней, в течение которых они выполняли предусмотренные сценарием действия, такие как приготовление пищи, уборка и общение.
Исследователи измерили распределение обнаруживаемых молекул и микробов по занятым участкам дома в начале эксперимента, получившего название Т1, и снова через 28 дней, получившего название Т2, в основном путем взятия мазков с поверхностей и проведения различных геномных, метаболических и химических анализов.



Перед Т1 дом был тщательно очищен раствором хлорной извести. Тем не менее, исследователи заявили, что следы молекул, связанных с людьми, все еще присутствуют. В Т2, после почти месяца пребывания людей, дом был полон молекулярного и микробного изобилия и разнообразия, хотя и неравномерно распределенного.
Исследователи обнаружили молекулы, связанные с продуктами по уходу за кожей, клетками кожи, лекарствами (такими как антидепрессанты и анаболические стероиды), молекулами пищевых продуктов (такими как терпены и флавоноиды), метаболитами человека или животных (молекулами, образующимися в процессе метаболизма, такими как желчь). и жирные кислоты), аминокислоты, сахара и микробные метаболиты.
Большинство молекул поверхности внутри помещений были натуральными продуктами (молекулами, произведенными биологически, а не синтетическими соединениями), продуктами питания, молекулами, связанными с окружающей средой, средствами личной гигиены и метаболитами человеческого происхождения, часто прослеживаемыми в фекалиях.



Вероятными первичными источниками считались продукты питания, микробы, связанные с человеком, фекалии, строительные материалы и микробы, которые растут на них и строительных материалах во влажных условиях.
Неудивительно, что кухня и туалет были очагами молекулярного и микробного разнообразия, хотя их количество колебалось в зависимости от очистки поверхностей и санитарии. «Похоже, что даже когда подмножество химических веществ удаляется из-за очистки, это только временное и / или частичное, поскольку сумма очистки и деятельности человека в целом приводит к увеличению накопления более богатой химии», — авторы. написал.



Поверхности, к которым обычно прикасаются люди, такие как столы, выключатели и ручки, были более распространены в молекулярной и микробной химии. Полы показали меньшее молекулярное разнообразие, возможно, потому, что их мыли чаще. Окна, стулья и двери, к которым люди обычно не прикасаются, показали наименьшее изменение химического разнообразия между T1 и T2.

Другие жители

Конечно, люди были не единственными обитателями тестового дома. Исследователи обнаружили, что внутренние поверхности покрыты бактериями, грибками и другими микробами, а также их метаболитами. Регулярная очистка со временем изменила эти микробные популяции и разнообразие, позволив различным видам повторно заселить очищенные пространства.



В конце периода испытаний осталось менее половины первоначального микробиома дома, но на его долю приходилось более 96 процентов всей подсчитанной микробной жизни. Большая часть обнаруженного микробиома на Т2 была получена от людей, в основном комменсальных видов, которые обитают на коже человека или в кишечнике. Свободноживущие микробы, связанные с окружающей средой, были истощены в результате деятельности человека. Другими словами, почистили или вытолкнули.
«Мы точно не знаем, как микробы, связанные с человеком, вытеснили микробы из окружающей среды, потому что это может произойти разными способами, но ясно, что они это делают», — сказал Роб Найт, доктор философии, один из главных исследователей исследования и директор исследовательского центра. Центр инноваций микробиома Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Понимание этого явления станет ключевой целью будущих исследований в области микробиологии искусственной среды».
Авторы отметили, что по крайней мере 1 процент обнаруженных в помещении молекул может оказать огромное влияние на здоровье. Например, бактериальный вид Paenibacillus был связан с молекулами кофе, одного из основных обнаруженных источников пищевых молекул в помещении. Дома, особенно в Т2, Paenibacillus наблюдали в районе, где готовили кофе, и было обнаружено, что этот род растет в кофемашинах. Виды Paenibacillus использовались в качестве пробиотиков для кур и пчел, а также могут способствовать здоровью человека, что согласуется с недавними сообщениями о том, что употребление кофе связано с улучшением сердечно-сосудистой системы и долголетием.



«Понимание того, как наши наблюдения о том, что как люди, так и микробы, обитающие в доме, изменяют химический состав дома, должны влиять на дизайн строительных материалов для улучшения здоровья человека, потребует дополнительных исследований», — сказал соавтор исследования Питер Доррестейн, доктор философии, директор Collaborative. Инновационный центр масс-спектрометрии в Школе фармации и фармацевтических наук Скаггса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
В соавторстве: Александр А. Аксенов и Алексей В. Мельник, Калифорнийский университет в Сан-Диего и Университет Коннектикута; Родольфо А. Салидо, Катрина Бреннан, Аскер Брейнрод, Андрес Маурисио Карабальо-Родригес, Джулия М. Гауглиц и Франк Лейзерович, Дельфина К. Фармер, Университет штата Колорадо; и Марина Э. Вэнс, Колорадский университет в Боулдере.

Калифорнийскиq университет в Сан-Диего