За последние 20 лет наука о жизни пришла к пониманию того, что все живые существа — от простейших животных и растительных организмов до человека — живут в тесной связи со множеством микроорганизмов. Вместе с многоклеточным организмом-хозяином эти симбиотические бактерии, вирусы и грибы, колонизирующие его ткани и образующие так называемый микробиом, составляют преимущественно полезное сообщество в форме метаорганизма.
Многие жизненные процессы, включая здоровье и болезни организма в целом, можно понять только в контексте этого функционального сотрудничества между организмом-хозяином и микроорганизмами, например, при поглощении питательных веществ, иммунной функции или нейрональных процессах.
Однако в последние десятилетия образ жизни в промышленно развитых обществах привел к постепенному истощению разнообразия микробиома человека, что способствовало развитию так называемых экологических заболеваний, например, воспалительных заболеваний кишечника, диабета 2 типа или нейродегенеративных заболеваний.
В Кильском университете (Kiel University) взаимодействие хозяина и микроба и его влияние на здоровье и болезни подробно изучается в Центре совместных исследований 1182 «Происхождение и функции метаорганизмов» («Origin and Function of Metaorganisms.»)
Группа ученых, участвующих в исследовательской программе «Человек и микробиом» («Humans and the Microbiome») Канадского института перспективных исследований (Canadian Institute for Advanced Research, CIFAR) в Торонто, опубликовала перспективную статью в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагая новое измерение для изучения микробиома человека и смены парадигмы в городском и строительном планировании.
Они обсуждают влияние так называемой искусственной среды на состав и разнообразие микробиома. Ученые выдвинули гипотезу о том, что современные здания оказывают значительное влияние на микробную колонизацию человека в зависимости от их характера и степени защиты от окружающей среды, и что этот аспект следует учитывать в будущей архитектуре с точки зрения здоровых и благоприятных для микробиома зданий.
Здания прерывают контакт с микроорганизмами из окружающей среды
Человеческие поиски убежища и защиты от непогоды так же стары, как и само человечество: на протяжении тысячелетий люди во всем мире создавали и развивали самые разнообразные жилища вплоть до современной архитектуры; в ближайшем будущем более двух третей населения мира будет проживать в городах. В целом городской образ жизни в сочетании со многими другими факторами обеспечил значительное улучшение продолжительности и качества жизни большинства людей.
«Однако здания как таковые и торжество городской жизни также привели к негативным последствиям, защищая людей в большей или меньшей степени от контакта с их микробной средой. Степень этих предположительно неблагоприятных последствий для состава и разнообразия микробиома человека пока что вряд ли можно оценить», — объясняет сотрудник CIFAR Томас Бош (Thomas Bosch).
Главную причину этого исследователи видят в том, что наша современная жизнь в антропогенной среде все больше препятствует контакту с множеством микробов в естественной среде. Кроме того, сами здания следует рассматривать как сложные органические системы в смысле бесчисленных взаимозависимых микробных сообществ, которые также оказывают влияние на метаорганизм человека.
В совокупности это имеет негативные последствия, например, создавая новые ниши для хозяев и переносчиков болезней в зданиях, концентрируя отходы и токсичные вещества или уменьшая вентиляцию и проникновение солнечного света.
Все это, в свою очередь, влияет на микробиом человека по-разному: например, искусственная среда создает новые резервуары вредных микробов, адаптированных к человеку, снижает воздействие на людей полезных микробов или изменяет поведение человека, препятствуя естественной и полезной передаче микроорганизмов между людьми.
«Если здоровье человека определяется как зависящее от большого разнообразия микробиома, то большую часть современных зданий следует рассматривать как не способствующие здоровью с точки зрения конструкции и дизайна, материалов или типа использования, потому что в целом их воздействие, по-видимому, уменьшает микробное разнообразие, что может привести к ухудшению общего состояния здоровья людей», — подчеркивает Бош.
Архитектура будущего должна восстановить проницаемость для микроорганизмов
С момента своего изобретения здания часто непреднамеренно вызывали проблемы со здоровьем, хотя люди всегда пытались сделать их более здоровыми и безопасными. Таким образом, изучение связей между архитектурой и здоровьем ни в коем случае не является чем-то новым, и сегодня ключевой вопрос заключается в следующем: как можно проектировать здания для улучшения здоровья и строить их таким образом, чтобы мог выжить сложный и разнообразный микробиом?
«Изучая влияние характеристик зданий на микробиом человека, мы добавляем к этому комплексу совершенно новое и важное измерение. Наш городской образ жизни игнорирует тот факт, что организм адаптировался к окружающей среде и своим микробам на протяжении тысячелетий и что он будет здоров только при контакте с этими организмами-партнерами», — говорит Бош.
«Только если мы примем эту мультиорганизменную сложность, мы придем к глубокому пониманию здоровья и, следовательно, к пониманию распространенных заболеваний. Совершенно революционный взгляд на живые организмы и микробы как на функциональную единицу также сдвинет границы городского планирования в будущее Мы предлагаем инновационные научные и прикладные перспективы для разработки будущей, благоприятной для микробиома архитектуры, которая снова будет способствовать естественному и здоровому контакту человека с микроорганизмами в искусственной среде».
Предпосылкой для этого является то, что в будущем здания будут разрабатываться с дополнительной целью дозированного и контролируемого воздействия на людей, в частности, микроорганизмов — и уже не будут рассматриваться исключительно как барьер для отражения воздействия окружающей среды, как это было раньше.
По мнению исследователей, одной из целей может стать планирование и построение искусственной среды в будущем таким образом, чтобы не концентрироваться на полной изоляции от естественной, микробной среды. Напротив: здания можно снова открыть для природы и сделать более экологически чистыми.
Этого можно достичь, например, за счет использования менее токсичных строительных материалов и создания в целом большей проницаемости конструкции для внешних, особенно микробных, воздействий.
«С этой точки зрения мы фундаментально расширяем наш взгляд на микробиом человека и устанавливаем прямую связь с искусственной средой через современное городское планирование. Это приведет к появлению новых подходов, касающихся архитектуры и строительства, благоприятных для микробиома, которые могут в будущем быть отражением в значительно улучшенной искусственной среде, которая будет полезна для здоровья человека», — заключает Бош.
Литература:
Thomas C. G. Bosch et al, The potential importance of the built-environment microbiome and its impact on human health, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2313971121
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
