Микроорганизации: Займы в МФО 4ФИНАНС — условия, онлайн заявка. Информация о 4ФИНАНС — официальный сайт, адрес, телефон, отзывы

Streptococcus представляет собой группу бактерий, вызывающих заболевания у людей. Как следует из названия, бактерии стрептококка, бактерии являются причиной ангины, а также могут вызывать скарлатину и, в редких случаях, инфекции кожи и мышц.

Streptococcus — хороший пример «опасного» типа микроорганизмов. В этом списке мы обсудим микроорганизмы, которые опасны и полезны для человека.

Малярия Паразит

Малярия — самая смертоносная болезнь для людей на Земле сегодня. Передается от хозяина к хозяину через укусы комаров, он вызывает серьезные симптомы, такие как лихорадка, гемолитическая анемия и судороги, поскольку паразит Plasmodium размножается внутри тела хозяина.

Вы можете удивиться, узнав, что паразит Plasmodium — это не бактерия, а скорее эукариотический микроорганизм, который размножается половым путем и проходит многоступенчатый жизненный цикл.

Plasmodium демонстрирует разнообразие микроорганизмов, которые могут быть бактериальными, эукариотическими или даже многоклеточными.

Lactobacillus rhamnosus

Если Streptococcus — «плохая» бактерия, Lactobacillus — «хороший» тип бактерии. Lactobacillus — это бактерии, которые живут в кишечнике здоровых людей и могут помочь нам бороться с такими заболеваниями, как желудочный грипп.

Lactobacillus содержится во многих йогуртах. Некоторые люди даже принимают высококонцентрированные дозы Lactobacillus в форме «пробиотических» таблеток или капсул в надежде сохранить здоровье!

Цианобактерии

Цианобактерии были одним из первых видов жизни, появившихся на Земле. Его современный потомок и сегодня продолжает играть важную экологическую роль.Цианобактерии могут превращать углекислый газ в кислород — и они могут превращать непригодный неорганический азот в органические формы, которые можно использовать для производства белков и многого другого!

Поскольку цианобактерии были одними из первых организмов на планете, они, вероятно, должны были делать это самостоятельно — других азотфиксирующих организмов, с которыми можно было бы сотрудничать, не было.

Цианобактерии — еще один прекрасный пример «хороших» микроорганизмов, которым люди многим обязаны!

Тест

1. Что из следующего НЕ относится к микроорганизмам?
A. Все прокариотические
B. Все эукариотические
C. Все микроскопические
D. Все вредные патогены

Ответ на вопрос № 1

C правильный. Единственное, что объединяет все микроорганизмы, так это в названии — они микроскопические! Микроорганизмы включают микроскопические прокариоты, эукариоты и организмы, которые могут быть как полезными, так и вредными для человека.

2. Что из перечисленного является одной из причин, по которым наше понимание микроорганизмов сильно изменилось за последние 10 лет?
A. На протяжении большей части 19 ^-х и 20 ^-х веков микроорганизмы можно было изучать только с помощью световых микроскопов.
B. Появление анализа генома позволило ученым читать «исходные коды» организмов и видеть, какие из них связаны друг с другом.
C. Считывание ДНК микробов показало, что многие предположения, сделанные на основе исследований под световым микроскопом, были неверными.
Д. Все вышеперечисленное.

Ответ на вопрос № 2

D правильный. Все вышеперечисленное — причины, по которым наше понимание микроорганизмов сильно изменилось за последние 10 лет и все еще меняется очень быстро!

Список литературы

• Madigan M; Мартинко Дж, ред. (2006). Биология микроорганизмов Брока (13-е изд.). Pearson Education. п. 1096.
• (н.о.). Получено 23 апреля 2017 г. с сайта http: // www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html
• «Исследование водорослей». Национальный музей естественной истории, отдел ботаники. 2008. Архивировано 1 декабря 2008 года. Проверено 19 декабря 2008 года.

Источники переносимых по воздуху микроорганизмов в застроенной среде | Microbiome

Последние достижения в области высокопроизводительного секвенирования вызвали стремление охарактеризовать микробиом различных сред, включая воздух в помещении и на улице [1–4]. Искусственная среда представляет особый интерес, потому что люди проводят более 90% своего времени в помещении [5].Исследователи заметили, что микробные сообщества сильно различаются в разных типах помещений, таких как школы, дома и больницы [6–8]. Фактически, даже разные комнаты в одном здании (например, спальня или ванная) демонстрируют разные микробиомы [9, 10].

Несмотря на быстрый прогресс в нашей способности характеризовать сообщества переносимых по воздуху микробов с помощью исследований рРНК, метагеномики, протеомики и метаболомики, имеется ограниченная информация о фактических концентрациях переносимых по воздуху микроорганизмов в искусственной среде.В одном из немногих исследований общей концентрации бактерий и вирусов в воздухе помещений Prussin et al. [11] обнаружили концентрации вирусоподобных и бактериоподобных частиц ~ 10 ⁵ и ~ 10 ⁶ частиц на метр ^-3 в различных помещениях и на открытом воздухе, соответственно. Шелтон и др. [12] измерили среднюю концентрацию жизнеспособных переносимых по воздуху грибов в 80 колониеобразующих единиц (КОЕ) m ^-3 в образцах, собранных в школах, больницах, жилых и промышленных зданиях; однако в некоторых случаях концентрации достигали 10 ⁴ КОЕ м ^-3 .Эти значения относятся к царствам или вирусам, а не к определенным видам. Концентрация на более подробных таксономических рангах позволит использовать гораздо более мощные приложения и анализ данных. Такая информация должна поступать по мере того, как методы количественного метагеномного анализа становятся более эффективными [13–15].

Следующая глава в понимании переносимого по воздуху микробиома искусственной среды характеризует различные источники микроорганизмов и относительный вклад каждого из них. В идеале распределение источников, известное в сообществе исследователей качества воздуха, позволило бы охарактеризовать содержание микроорганизмов в образце, обратиться к базе данных источников, а затем определить относительный вклад каждого источника. Этот подход известен как отслеживание источников в сообществе исследователей микробиома, хотя отслеживание источников также, по-видимому, включает идентификацию источников без количественной оценки. Идентификация источника может быть основана на операционных таксономических единицах (OTU), мРНК, белках или любом другом количественном маркере. Например, распределение источников переносимых по воздуху микроорганизмов, собранных в офисе, где разрешено проживание с домашними животными, может показать, что 40% из них происходят от людей, 30% — от животных и 30% — от собак. Эта информация в сочетании с оценками фактических уровней выбросов затем может быть использована для исследования фундаментальных взаимосвязей между конкретными источниками и здоровьем человека, для разработки мероприятий по улучшению здоровья зданий и людей или даже для предоставления доказательств для судебно-медицинских расследований.Например, недавнее исследование показало, что филотипы домашних бактерий способны предсказать, живет ли в доме собака или кошка, с точностью 92 и 83% соответственно [16].

Исследователи начинают применять распределение источников к воздушному микробиому, используя подходы, основанные на концепции баланса массы. То есть предполагается, что смесь микроорганизмов в образце представляет собой линейную комбинацию микроорганизмов, высвобождаемых из конкретных источников, выбросы которых имеют фиксированные доли различных видов.Сравнивая различия между парами образцов, Bowers et al. [17] установили относительный вклад трех источников — почвы, поверхности листьев и фекалий животных — в образцы бактерий, собранные в наружном воздухе городов на Среднем Западе США. В недавнем исследовании переносимых по воздуху аллергенных грибковых частиц в классе использовался подход баланса массы для их распределения между внутренними и внешними источниками [18].

Первоначально разработанный для обнаружения загрязнения образцов, байесовский подход, получивший название SourceTracker, позволяет идентифицировать источники и их относительный вклад в исследования маркерных генов и функциональной метагеномики [19]. Нам известно о трех исследованиях, в которых SourceTracker применялся к переносимым по воздуху микроорганизмам. Leung et al. [20] оценили вклад различных открытых мест в Гонконге (т. Е. Источников) в бактериальное сообщество, обнаруженное на разных линиях метро (т. Е. Рецепторы или «стоки» в терминологии SourceTracker). В метаанализе 23 исследований Adams et al. [21] оценили вклад наружного воздуха, почвы и источников, связанных с деятельностью человека, в воздух в помещениях и другие образцы. Hoisington et al.[22] обнаружили, что 17% последовательностей на фильтрах систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) розничных магазинов исходят от людей.

В то время как многочисленные исследования охарактеризовали состав сообществ переносимых по воздуху микроорганизмов в различных условиях в застроенной среде, меньше известно о конкретных источниках и еще меньше о скорости их выбросов. Недавний метаанализ пришел к выводу, что «наружный воздух и неопознанные источники преобладают над источниками воздуха внутри помещений», составляя в среднем 52 и 43%, соответственно, наблюдаемых бактерий [21].Целью данной работы является определение основных категорий источников переносимых по воздуху микроорганизмов в искусственной среде, показанной на рис. 1. Целями являются целые микроорганизмы, а не более широкая категория биоаэрозолей, которые также включают пыльцу, крошечные беспозвоночные, чешуйки кожи и т. Д. и другие биологические части, которые могут находиться в воздухе. Основываясь на знаниях об источниках частиц в воздухе внутри помещений [23–26] и исследованиях структур микробных сообществ внутри помещений [7, 27–29], мы составили первоначальный список категорий источников и уточнили его с помощью литературы, найденной в поиске в Google. Ученый по каждому источнику объединил следующие термины: биоаэрозоли, концентрации, выбросы, бактерии, вирусы, грибки или воздух в помещении.Мы продолжили поиск ссылок на соответствующие статьи с опережением и резервированием. Окончательный список содержал восемь основных категорий источников: люди, домашние животные, растения, водопроводные системы, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, плесень, ресуспендирование пыли и внешняя среда.

Источниками микробных биоаэрозолей в искусственной среде могут быть люди; домашние питомцы; растения; сантехнические системы; системы отопления, вентиляции и кондиционирования; плесень; ресуспендирование осевшей пыли; и наружный воздух. Зеленые точки и красные точки представляют микроорганизмы, которые могут быть полезными или вредными для здоровья человека соответственно.Работа Тима Скилза

В частности, мы исследуем роль человека как источника переносимых по воздуху микроорганизмов, включая те, которые выделяются дыхательной системой и кожей. Точно так же домашние животные и растения также являются источником. Инфраструктура зданий, такая как водопровод (душевые, раковины и туалеты) и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, может генерировать переносимые по воздуху микроорганизмы, а также плесень, растущую на строительных материалах. Вторичным источником является ресуспендирование микроорганизмов с пола, одежды и мебели.Наконец, недавние исследования показали, что наружный воздух может формировать микробиом воздуха в помещении [30, 31]. Благодаря улучшенным знаниям о различных источниках переносимых по воздуху микроорганизмов мы получим более глубокое представление о факторах, влияющих на микробиом воздуха в помещении, и о том, как мы можем оптимизировать его для здоровья и благополучия человека.

Люди как источники переносимых по воздуху микроорганизмов

Поскольку люди переносят 10 ¹² микроорганизмов на своем эпидермисе и 10 ¹⁴ микроорганизмов в своем пищеварительном тракте, мы можем быть одним из крупнейших источников биоаэрозолей в искусственной среде [32].Дыхание и ежедневное выделение миллионов клеток кожи способствуют образованию биоаэрозолей в искусственной среде. Фактически, присутствие человека может быть наиболее важным фактором, влияющим на общее количество и структуру сообщества биоаэрозолей, присутствующих в застроенной среде, особенно в плохо вентилируемой или сильно загруженной среде [30]. Qian et al. [33] количественно оценили скорость эмиссии микроорганизмов и обнаружили, что 3,7 × 10 ⁷ и 7,3 × 10 ⁶ копий бактериального и грибкового генома, соответственно, испускались на человека в час.Соответствующая массовая скорость выброса составила ~ 30 мг на человеко-час. В таблице 1 приведены данные о силе источников микроорганизмов по результатам этого и других исследований.

Занятость человека не только влияет на общую микробную нагрузку, переносимую по воздуху, но также влияет на структуру сообщества [27, 29].Meadow et al. [29] обнаружили, что микробные сообщества в воздухе помещений в значительной степени зависят от вентиляции и присутствия людей. Хотя структура сообщества в воздухе внутри помещений была тесно связана со структурой наружного воздуха, бактерий, связанных с человеком, было более чем в два раза больше в жилых помещениях. Bouillard et al. [34] обнаружили, что Micrococcus spp., Staphylococcus spp. И Streptococcaceae spp. были наиболее распространенными видами, обнаруживаемыми в воздухе здорового офисного здания.Эти бактерии представляют собой нормальную флору человека, что является дополнительным доказательством того, что присутствие человека в какой-то степени формирует бактериальные сообщества в воздухе помещений. Kloos и Musselwhite [35] показали, что Staphylococcus spp., Micrococcus spp., Acinetobacter spp., Bacillus spp. И Streptomyces spp. являются частью нормальной микрофлоры кожи человека. Чарлсон и др. [36] обнаружили высокую относительную численность Staphylococcaceae spp., Propionibacteriaceae spp., Corynebacteriaceae spp., Streptococcaceae spp., Veillonellaceae spp., Prevotellaceae spp., Fusobacteriaceae. в носоглотке и ротоглотке здорового человека, и многие из них были обнаружены в воздухе помещений. Kembel et al. [7] сообщили, что переносимые по воздуху бактерии внутри помещений содержат множество таксонов, которые отсутствуют в наружном воздухе, в том числе таксоны, связанные с патогенами человека, что указывает на важность с точки зрения здоровья присутствия человека в микробных сообществах в искусственной среде.Barberan et al. [16] даже предположили, что могут быть различия в микробиомах, создаваемых мужской и женской занятостью. Исследователи показали, что в домах с более высокой долей жителей мужского пола относительная численность видов Corynebacterium , Dermabacter spp. И Roseburia spp. Была выше, в то время как в домах, в которых преобладали женщины, относительная численность составляла Lactobacillus . виды

Некоторые виды грибов связаны с кожей человека [37] и могут выделяться в виде биоаэрозолей при выделении.Yamomoto et al. [18] обнаружили, что пыль с пола в классных комнатах была обогащена кожными дрожжами, такими как роды Rhodotorula , Candida , Cryptococcus , Malassezia и Trichosporon [18]. Однако исследования показали, что грибки в воздухе помещений преобладают над грибами из наружного воздуха [16, 31]. Образцы, собранные в здании библиотеки в Сингапуре Goh et al. [38] показали, что количество грибков в воздухе помещений было примерно в 50 раз ниже, чем в воздухе на открытом воздухе; напротив, уровни бактерий в помещении были примерно в 10 раз выше, чем на открытом воздухе.Кроме того, исследователи обнаружили, что на уровень грибка в воздухе в помещении не влияет количество людей, в то время как присутствие человека влияет на бактериальную нагрузку. Адамс и др. [31] утверждали, что ни один из грибковых таксонов, обнаруженных в университетском жилом комплексе, не указывает на наличие воздуха в помещении, а поведение помещения и обитателей не оказывает значительного влияния на грибное сообщество, переносимое по воздуху.

Хотя люди являются основным источником многих патогенных вирусов, остается пробел в знаниях о вирусных сообществах, передающихся по воздуху, и о том, как присутствие человека влияет на структуру сообщества и общую микробную нагрузку [39].С развитием количественной полимеразной цепной реакции (КПЦР) исследователи смогли нацелить и изучить определенные вирусы в воздухе; однако большая часть литературы посвящена исключительно вирусу гриппа. Ян и др. [40] собрали образцы аэрозолей в поликлинике, детском саду и кабинах самолетов в течение сезона гриппа 2009–2010 гг. И обнаружили, что концентрация вируса гриппа A достигает 3,7 × 10 ⁵ копий генома на ^–3 . Милтон и др. [41] обнаружили, что пациенты с положительным результатом теста на грипп выдыхают до двух человек.6 × 10 ⁵ копий генома вируса гриппа в час. Более того, исследователи обнаружили, что мелкие частицы содержат почти в девять раз больше копий генома гриппа, чем крупные частицы, а это означает, что большое количество вируса может оставаться в воздухе в течение нескольких часов. Линдсли и др. [42] пытались определить количество аэрозольных частиц, образующихся во время кашля, когда человек инфицирован гриппом. Исследователи обнаружили, что пациенты производили в среднем 75 400 частиц кашля ^-1 (38.3 мкл аэрозоля) во время инфицирования по сравнению с 52 200 частичками кашля ^-1 (26,4 мкл объема аэрозоля) после выздоровления. Предположительно, частицы, испускаемые инфицированными пациентами, содержат вирус, и, таким образом, люди с гриппом, вероятно, являются более значительным источником вируса, передаваемым по воздуху, чем здоровые люди. То же самое можно сказать и о других респираторных инфекциях.

Mycobacterium tuberculosis , бактерия, вызывающая туберкулез, также обладает аэрозольным действием и сохраняет жизнеспособность, когда пациент кашляет [43].Люди переносят многие другие типы бактерий и вирусов в дыхательных путях и слюне и выделяют микроорганизмы в искусственную среду в виде аэрозолей во время кашля, чихания, разговора и даже просто дыхания [44–47]; эта тема открывает прекрасные возможности для будущих исследований.

Домашние животные

Недавние исследования показали, что пыль и биоаэрозоли, производимые собаками, полезны для здоровья младенцев и детей [48–52]. Barberan et al. [16] исследовали роль домашних животных, особенно собак и кошек, в формировании микробиома в помещении.Исследователи обнаружили, что 56 и 24 рода бактерий были значительно более многочисленны в домах с собаками и кошками соответственно. Собаки были связаны с более высокой численностью видов Porphyromonas , Moraxella spp., Bacteroides spp., Arthrobacter spp., Blautia spp. И Neisseria spp. численность Prevotella spp., Porphyromonas spp., Jeotgalicoccus spp., Sporosarcina spp., Moraxella spp. И Bifidobacterium spp. Еще неизвестно, ответственны ли микроорганизмы, специфичные для домашних животных, за улучшение определенных показателей здоровья, или же домашние животные просто увеличивают воздействие ресуспендированной пыли своим движением и, возможно, внешних микроорганизмов, если они рискуют выйти на улицу.

Растения

Микроорганизмы присутствуют на поверхности растений и в почве. Кроме того, некоторые грибы могут выделять споры в воздух в рамках своего жизненного цикла.В то время как одно исследование показало, что комнатные растения вносят минимальный вклад в развитие некоторых переносимых по воздуху грибов, возбуждение, такое как полив или сильные воздушные потоки, вызывало повышенные уровни переносимых по воздуху Cladosporium , Penicillium , Alternaria , Epicoccum и Pithomyces родов. грибы [53]. То же самое может относиться и к микроорганизмам, присутствующим во фруктах и ​​овощах, приносимых в помещении. Основываясь на этом и других исследованиях, авторы статьи утверждают, что растения являются источником переносимых по воздуху микроорганизмов в искусственной среде [54], хотя нам не известны какие-либо другие исследования по этой теме.

Сантехнические системы

По оценкам Агентства по охране окружающей среды США, средняя американская семья из четырех человек ежедневно использует 1500 л воды, причем 60% этой воды используется в туалетах, душах и кранах в застроенной среде [55]. Когда используются эти приспособления, они генерируют миллионы аэрозолей, некоторые из которых содержат микроорганизмы. Таким образом, водопроводные системы могут быть основным источником биоаэрозолей в искусственной среде.

Более половины твердых веществ в кале составляют бактерии, и они могут образовывать аэрозоль при смывании туалета [56].Каждый смыв унитаза производит до 145 000 аэрозольных частиц,> 99% из которых имеют размер менее 5 мкм [57]. Частицы такого размера могут оставаться во взвешенном состоянии от минут до часов. У пациентов с кишечными заболеваниями концентрации 10 ⁵ –10 ⁹ Shigella spp., 10 ⁴ –10 ⁸ Salmonella spp. И 10 ⁸ –10 ⁹ частиц норовируса на грамм стула [58, 59].

Некоторые из первых работ, показывающих, что водопроводные системы являются источником биоаэрозолей, были завершены в 1970-х годах, когда Gerba et al.[60] засевали домашние туалеты вирусом (бактериофаг MS-2) и бактериями ( Escherichia coli ) перед смывом. Главный результат этого исследования заключался в том, что после промывки и вирус, и бактерии были обнаружены на всех отобранных поверхностях ванной комнаты (стены, пол, сиденье унитаза, обод унитаза, ручка смыва, ванна, раковина и шкаф), что указывает на то, что микроорганизмы распылились. при смыве унитаза оставался жизнеспособным и переносился в воздух достаточно долго, чтобы перемещаться по ванной и оседать на поверхностях. Еще один результат этого исследования заключался в том, что даже после семи смывов унитаза подряд в унитазе оставалась поддающаяся измерению фракция вирусов и бактерий, что позволяет предположить, что они могут быть аэрозольными в течение длительного времени после их первоначального попадания в унитаз. Эту гипотезу подтвердили Баркер и Джонс [61], которые показали, что туалеты, засеянные Serratia spp. продолжали производить бактерии в аэрозольной форме даже после трех промывок. Кроме того, исследователи показали, что через 60 минут после промывки жизнеспособные Serratia spp.все еще были обнаружены в воздухе.

Другие исследования, посвященные регулярно используемым туалетам, также подтвердили, что они являются источником биоаэрозолей. Verani et al. [62] отбирали пробы аэрозолей возле туалетов без семян, которые регулярно используются в офисных зданиях и больницах. Исследователи обнаружили, что 62 и 77% проб воздуха были положительными на аденовирус человека в офисах и больницах соответственно. Кроме того, вирус Torque teno обнаружен в 18 и 15% проб воздуха, собранных над туалетами в офисах и больницах, соответственно, что подтверждает, что туалеты являются важным источником вирусных биоаэрозолей.Дополнительная информация о микробном сообществе, связанном с туалетами, была бы полезной, поскольку она могла бы быть полезной для улучшения профилактики заболеваний и борьбы с ними.

Каждый житель США использует около 95 л воды при принятии душа и использовании смесителей для раковины. Их использование может производить миллионы бактериальных и грибковых биоаэрозолей. Существует множество литературы, показывающей, что бактерии Legionella могут распыляться при принятии душа и использовании кранов с горячей водой [63–66]. Legionella может вызывать болезнь легионеров и лихорадку Понтиак, респираторные заболевания, проявляющие симптомы, похожие на пневмонию, и могут быть смертельными для пожилых людей. Боллин и др. [66] сообщили, что 90% аэрозольных частиц, образующихся под душем, имели размер от 1 до 5 мкм, а 50% аэрозольных частиц, производимых кранами для раковины, имели размер от 1 до 8 мкм, что было достаточно маленьким, чтобы проникнуть в нижние дыхательные пути человека и вызвать заболевание. . Многочисленные исследования обнаружили чрезвычайно высокие уровни, от 10 ⁵ до 10 ⁶ клеток в ⁻³ в воздухе, Legionella в домах престарелых и медицинских учреждениях [63–65].Изучая сообщества переносимых по воздуху микробов, образующихся при принятии душа в больнице, Perkins et al. [67] обнаружили уровни Mycobacterium mucogenicum и Pseudomonas aeruginosa .

Биоаэрозоли грибов также образуются в душевых и в раковинах. Аэрозолизация Fusarium spp. и Aspergillus spp. был задокументирован в больницах после душа или крана в раковине [68, 69]. Грибки могут повторно попасть в аэрозоль с таких поверхностей, как полы в душе или раковины, когда их разбрызгивает вода.Ли и др. [70] изолировали Aspergillus spp. из проб воздуха и образцов поверхности, собранных в больнице; однако споры грибов из водопровода не выделялись. Исследователи пришли к выводу, что споры должны распыляться с поверхностей при воздействии капель воды. Anaissie et al. [68] сообщили, что простая уборка полов в душевых в больницах снижает средние концентрации в воздухе Aspergillus spp. от 12 до 4 КОЕ м ⁻³ . Помимо Fusarium spp.и Aspergillus spp., другие грибы, включая Penicillium spp., Paecilomyces variotii , Alternaria alternata , Cladosporium spp. и Acremonium spp. были обнаружены в биоаэрозолях, образующихся при бытовых душах [71]. Дальнейшая работа должна решить, как лучше всего контролировать и предотвращать образование биоаэрозолей, когда люди пользуются душем и смесителями для раковины. Основываясь на результатах для грибов, исследователи могут захотеть изучить повторную аэрозолизацию бактерий и вирусов из душевых, раковин и поверхностей во время использования.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обычно обеспечивают смесь наружного воздуха и рециркулируемого воздуха в помещении через приточные отверстия, но сами системы могут быть источником переносимых по воздуху микроорганизмов из-за загрязнения [72–75]. Bernstein et al. [74] показали, что неправильно обслуживаемые системы HVAC поддерживали обильный рост Penicillium spp. и привело к тому, что концентрация переносимых по воздуху грибов в пораженном офисе была в 50-80 раз выше, чем в незатронутом. Dondero et al.[73] определили причину вспышки болезни легионеров в градирне системы кондиционирования воздуха, зараженной Legionella pneumophila . Агер и Тикнер [72] продемонстрировали, что системы HVAC обеспечивают благоприятные условия для роста Legionella spp. Однако исследователи также отметили, что благодаря регулярному обслуживанию и очистке риск заражения микробами был значительно снижен. Таким образом, пользователи зданий имеют некоторую степень контроля над системами HVAC как источником переносимых по воздуху микроорганизмов.

Материалы, поврежденные водой

Хорошо известно, что дома, поврежденные водой, связаны с неблагоприятными респираторными эффектами [76–79]. Dales et al. [80] исследовали образцы биоаэрозолей в более чем 400 домах и обнаружили, что повреждение водой было связано с 50% увеличением общего количества жизнеспособных грибов в образцах пыли. Кроме того, когда сообщалось о запахе плесени, общая концентрация жизнеспособных грибов составляла 2,55 × 10 ⁵ КОЕ на г ^-1 пыли. Когда сообщалось о поражении плесенью и водой, уровни Aspergillus и Penicillium были вдвое выше, чем при отсутствии этих условий.Flappan et al. [81] исследовали уровни в воздухе Stachybotrys atra , особого вида плесени, который, как известно, является очень токсигенным, в домах, поврежденных водой, и обнаружили уровни до 420 спор на ^–3 в воздухе. Эти уровни вызывали особую тревогу, поскольку Etzel et al. [82] пришли к выводу, что младенцы, страдающие легочным кровотечением и гемосидерозом, в 16 раз чаще жили в поврежденных водой домах и подвергались воздействию S. atra , чем младенцы, живущие в здоровой искусственной среде.Хотя грибковые споры, по-видимому, являются доминирующим типом микроорганизмов, обнаруживаемых в повышенных количествах в поврежденных водой домах, некоторые бактериальные споры могут быть связаны с такой средой. Андерссон и др. [83] обнаружили высокие уровни грамотрицательных бактерий и микобактерий на участках, поврежденных водой; однако исследователи не изучали, попали ли бактерии в воздух.

В домах, поврежденных водой, производство биоаэрозолей можно контролировать, а зачастую и полностью исключить. Для роста грибам нужна влага, поэтому простой контроль уровня влажности (например,например, использование осушителя воздуха в подвалах) в большинстве случаев ограничивает образование спор грибов [84, 85]. Кроме того, существует множество индикаторов проблемы со спорами грибка в доме, поврежденном водой, например запах плесени и визуальное присутствие плесени, которые указывают домовладельцам на необходимость вмешательства. К сожалению, многие домовладельцы не устраняют заплесневелую и влажную среду, пока не станет слишком поздно, после чего полное удаление всех грибков становится дорогостоящим.

Повторная суспензия пыли

Было подсчитано, что в среднем в доме ежегодно собирается до 18 кг пыли, а воздействие пыли способствует здоровью и гомеостазу, включая аллергию и микробиом кишечника [48, 86, 87].Фактически, ресуспендированная пыль, по оценкам, составляет до 60% от общего количества твердых частиц в воздухе помещений [88, 89]. Пыль находится почти повсюду в доме, включая полы, одежду, матрасы и мебель, а также другие поверхности. Концентрации микроорганизмов в домашней пыли сильно различаются: от неопределяемых до 10 ⁹ клеток г ^-1 [90]. Исследования показали, что бактериальные микробные сообщества в домашней пыли разнообразны. Они могут содержать до 112 000 филотипов (по выборкам из ~ 1200 домашних хозяйств) и среди них преобладают ассоциированные с кожей и грамположительные бактерии [16, 90–93].Наиболее многочисленные роды бактерий, встречающиеся в домашней пыли, — это Staphylococcus , Corynebacterium , Lactococcus , Firmicutes и Actinobacteria . Грибковая флора домашней пыли также разнообразна и включает до 57 000 филотипов и, как правило, включает виды грибов, встречающихся на открытом воздухе: домашние плесени, такие как Cladosporium spp. , Penicillium spp. И Aspergillus spp .; дереворазрушающие грибы; и связанные с людьми, такие как Candida spp.и Saccharomyces spp. [16, 93, 94]. Помещение, кондиционирование, вентиляция, влажность и домашние животные могут влиять на типы грибов, встречающихся в помещении [16, 93, 94].

Микробное сообщество домашней пыли, вероятно, коррелирует с микробным сообществом в воздухе, поэтому в первом приближении профиль ее источника может быть приблизительно подобен профилю воздуха. Однако количество некоторых микроорганизмов может увеличиваться или уменьшаться в пыли, когда она находится на поверхности. Скорость роста и разложения пыли, вероятно, зависит от вида.Если определенные микроорганизмы имеют тенденцию быть связаны с более крупными частицами носителя, они могут быть обогащены пылью из-за их более высоких скоростей оседания. С другой стороны, вероятность ресуспендирования микроорганизмов, связанных с более мелкими частицами носителя, меньше, если поверхностные силы между полом и частицей велики по сравнению с их весом.

Возбуждение осевшей пыли при ходьбе [95] можно рассматривать как вторичный источник микроорганизмов, которые ранее переносились по воздуху, оседали на поверхности, а затем снова попадали в воздух.Ферро и др. [96] сообщили о скорости выброса твердых частиц при повторной суспензии 2,5 мкм и менее (PM _2,5 ) и PM ₅ до 0,5 и 1,4 мг мин ^-1 , соответственно, когда два человека гуляли по комнате. Скорость ресуспендирования сильно зависит от типа напольного покрытия; Было показано, что ковер имеет значительно более высокую скорость повторного суспендирования частиц, чем твердый пол, такой как виниловая плитка [97]. Khare и Marr [98] смоделировали вертикальный градиент концентрации вируса гриппа в пыли, ресуспендированной с пола при ходьбе.Они предположили, что концентрация ресуспендированного вируса гриппа на высоте 1 м над полом будет на 40% выше, чем на высоте 2 м. Одним из выводов этого исследования является то, что высота отбора проб может влиять на популяцию собираемых микроорганизмов.

В то время как ходьба производит самые высокие уровни выбросов ресуспендирования, другие действия, такие как уборка пылесосом, заправка постели и складывание одежды, также производят ресуспендированные частицы, в том числе потенциально микроорганизмы. Knibbs et al. [99] сообщили о средней скорости эмиссии 4 × 10 ⁴ копий бактериального генома мин. ^-1 по результатам измерений 21 пылесоса (Таблица 1).Даже во сне могут образовываться ресуспендированные микроорганизмы. Взрослые проводят примерно 34% своего времени во сне на матрасе, который, как известно, содержит много аллергенов, грибковых спор и бактерий [5]. Boor et al. [100] обнаружили, что скорость повторного суспендирования пыли из матрасов и постельных принадлежностей составляет от 10 ⁻³ до 10 ¹ частиц h ⁻¹ . Фракция поступления во время сна составляла 10 ² –10 ⁴ вдыхаемых частиц на миллион ресуспендированных, поэтому ингаляционное воздействие микроорганизмов, ресуспендированных во время сна, может быть значительным.Было показано, что грязная одежда имеет значительно более высокую скорость ресуспендирования пыли по сравнению с чистой одеждой [101]. Таким образом, как только микроорганизмы откладываются на поверхности, мы не можем предполагать, что они были окончательно удалены из воздуха, поскольку существует множество возможностей для повторного суспендирования. Необходимы дальнейшие исследования для проверки взаимосвязи между воздействием микроорганизмов в ресуспендированной пыли и последствиями для здоровья.

Наружный воздух: основная движущая сила микробиома воздуха в помещении

Хорошо известно, что ТЧ способны эффективно проникать из наружного воздуха в искусственную среду [102, 103].Фактически, в некоторых случаях изменение ТЧ вне помещений объясняет большую часть изменений ТЧ в искусственной среде [103–106]. В обзоре внутренних биоаэрозолей Назарофф [107] предположил, что эффективность проникновения биоаэрозолей близка к 100% в здании с естественной вентиляцией, а это означает, что все биоаэрозоли, протекающие через утечки и отверстия в окружающей среде здания, попадают внутрь. Фактически, Prussin et al. [11] показали, что концентрация бактериоподобных и вирусоподобных частиц была примерно в два раза выше в наружном воздухе, чем в воздухе помещений, предполагая, что присутствие человека может быть не единственным компонентом в формировании микробной структуры воздуха в искусственной среде.Структура микробного сообщества наружного воздуха варьируется географически [10, 93, 108], поэтому единый профиль сообщества не может быть применен ко всем внутренним условиям для учета влияния наружного воздуха.

Adams et al. [30] стремились определить, как воздух на открытом воздухе и присутствие людей влияют на бактериальные микробные сообщества в механически вентилируемом здании, похожем на офис. Хотя авторы обнаружили, что занятость человека связана с повышенным уровнем биоаэрозолей, связанных с человеческим телом, эта занятость не оказывает наиболее сильного влияния на микробиом.Скорее, микробные сообщества, наблюдаемые в воздухе помещений, были тесно связаны с сообществами в наружном воздухе, а изменения в микробных сообществах в наружном воздухе отражались изменениями в воздухе в помещении. Авторы обнаружили совпадение микробных таксонов в пробах аэрозолей, собранных в помещении и на открытом воздухе. Авторы обнаружили высокую численность в закрытых помещениях видов: Burkholderiales , Pseudomonadales, spp., Flavobacteriales, spp. И Streptophyta spp., Которые обычно классифицируются как таксоны, связанные с открытым небом.Исследование привело к выводу, что наружный воздух может оказывать более сильное влияние на микробные сообщества, чем пребывание человека в хорошо вентилируемой и умеренной застроенной среде.

По сравнению с бактериями, переносимыми по воздуху, грибки еще сильнее коррелируют между воздухом в помещении и на улице [31, 109]. Обычно предполагается, что большинство переносимых по воздуху грибов, обнаруживаемых в помещениях, происходят снаружи, за исключением зданий, поврежденных водой. В жилых домах Адамс и др. [31] показали, что в воздухе помещений и на улице преобладают Cryptococcus victoriae , Cladosporium spp., Epicoccum spp. И Penicillium spp. и что структура грибного сообщества менялась в зависимости от сезона. Ли и др. [109] обнаружили, что соотношение между внутренним и наружным (ввод / вывод) составляет 0,345 для общего количества спор грибов и 0,025 для пыльцевых зерен. Кроме того, концентрация грибков и пыльцы в помещениях соответствовала тенденциям концентрации в воздухе снаружи. Низкое соотношение ввода / вывода для пыльцевых зерен отражает низкую эффективность проникновения крупных частиц в искусственную среду по сравнению с более мелкими спорами.

Хотя взаимосвязь между вирусами, переносимыми по воздуху в искусственной среде и на открытом воздухе, не была подробно изучена, справедливо предположить, что вирусы из наружного воздуха влияют на вирусное биоаэрозольное сообщество в искусственной среде, как это наблюдается в отношении бактерий и грибов.Вирусы меньше бактерий и грибков и поэтому могут более эффективно проникать в помещения. Тем не менее, в будущих исследованиях следует рассмотреть, как наружный воздух влияет на сообщества вирусных биоаэрозолей в искусственной среде.

Проект NIH Human Microbiome Project определяет нормальный бактериальный состав тела

Пресс-релиз

13 июня 2012 г., среда

Секвенирование генома создает первые справочные данные для микробов, живущих со здоровыми взрослыми людьми.

Микробы населяют практически все части человеческого тела, обитая на коже, в кишечнике и носу.Иногда они вызывают болезни, но в большинстве случаев микроорганизмы живут в гармонии со своими человеческими хозяевами, обеспечивая жизненно важные функции, необходимые для выживания человека. Впервые консорциум исследователей, организованный Национальными институтами здравоохранения, составил карту нормального микробного состава здоровых людей, что привело к многочисленным открытиям и даже нескольким сюрпризам.

Исследователи обнаружили, например, что почти каждый человек обычно является носителем патогенов, микроорганизмов, вызывающих болезни.Однако у здоровых людей патогены не вызывают болезней; они просто сосуществуют со своим хозяином и остальной частью человеческого микробиома, совокупностью всех микроорганизмов, живущих в человеческом теле. Теперь исследователи должны выяснить, почему некоторые патогены становятся смертельными и при каких условиях, вероятно, пересмотрев существующие представления о том, как микроорганизмы вызывают заболевания.

В серии скоординированных научных отчетов, опубликованных 14 июня 2012 г. в журналах Nature и нескольких журналах Публичной научной библиотеки (PLoS), около 200 членов Консорциума Проекта микробиома человека (HMP) из почти 80 университетов и научных учреждений сообщают на пять лет исследований.С момента своего запуска в 2007 финансовом году HMP получила 153 миллиона долларов от Общего фонда NIH, который инвестирует в высокоэффективные инновационные исследования транс-NIH. Отдельные институты и центры NIH предоставили дополнительно 20 миллионов долларов в качестве софинансирования для исследований консорциума HMP.

«Подобно исследователям 15 века, описывающим очертания нового континента, исследователи HMP применили новую технологическую стратегию, чтобы впервые определить нормальный микробный состав человеческого тела», — сказал директор NIH Фрэнсис С.Коллинз, доктор медицины, доктор философии. «HMP создала замечательную справочную базу данных, используя методы секвенирования генома для обнаружения микробов у здоровых добровольцев. Это закладывает основу для ускорения исследований по инфекционным заболеваниям, которые ранее были невозможны без этого ресурса сообщества ».

Методы и результаты

Человеческое тело содержит триллионы микроорганизмов, что в 10 раз превышает количество человеческих клеток. Однако из-за своего небольшого размера микроорганизмы составляют от 1 до 3 процентов массы тела (у взрослого человека весом 200 фунтов это от 2 до 6). фунтов бактерий), но они играют жизненно важную роль для здоровья человека.

Чтобы определить нормальный микробиом человека, исследователи HMP взяли образцы 242 здоровых добровольцев из США (129 мужчин, 113 женщин), собрав ткани из 15 участков тела мужчин и 18 участков тела женщин. Исследователи собрали до трех образцов от каждого добровольца на таких участках, как рот, нос, кожа (по два за каждым ухом и каждый внутренний локоть) и нижняя часть кишечника (стул), а также три участка влагалища у женщин; на каждом участке тела могут обитать такие же разные организмы, как в тропических лесах Амазонки и пустыне Сахара.

Исторически врачи изучали микроорганизмы у своих пациентов, выделяя патогены и выращивая их в культуре. Этот кропотливый процесс обычно позволяет идентифицировать только несколько видов микробов, поскольку их трудно выращивать в лаборатории. В HMP исследователи очистили всю человеческую и микробную ДНК в каждом из более чем 5000 образцов и проанализировали их с помощью машин для секвенирования ДНК. Используя компьютеры, исследователи отсортировали 3,5 терабазы ​​данных о последовательности генома, чтобы идентифицировать специфические генетические сигналы, обнаруживаемые только у бактерий — вариабельные гены бактериальной рибосомной РНК, называемые 16S рРНК.Бактериальная рибосомная РНК помогает формировать клеточные структуры, производящие белок, и может определять присутствие различных видов микробов.

Сосредоточение внимания на этой микробной сигнатуре позволило исследователям HMP игнорировать последовательности генома человека и анализировать только бактериальную ДНК. Кроме того, метагеномное секвенирование или секвенирование всей ДНК в микробном сообществе позволило исследователям изучить метаболические возможности, закодированные в генах этих микробных сообществ.

«Недавно разработанные методы секвенирования генома теперь предоставляют мощные возможности для изучения человеческого микробиома», — сказал Эрик Д.Грин, доктор медицинских наук, директор Национального исследовательского института генома человека, который руководил HMP для NIH. «Поразительное снижение стоимости секвенирования ДНК сделало возможным крупное исследование, проведенное Проектом« Микробиом человека »».

Если раньше врачи выделили лишь несколько сотен видов бактерий из организма, то теперь исследователи HMP подсчитали, что человеческую экосистему населяют более 10 000 видов микробов. Более того, исследователи подсчитали, что они идентифицировали от 81 до 99 процентов всех родов микроорганизмов у здоровых взрослых.

«Мы определили границы нормальной микробной изменчивости у людей», — сказал Джеймс М. Андерсон, доктор медицины, доктор философии, директор отдела координации программ, планирования и стратегических инициатив NIH, в который входит Общий фонд NIH. «Теперь у нас есть очень хорошее представление о том, что является нормальным для здорового западного населения, и мы начинаем понимать, как изменения в микробиоме коррелируют с физиологией и болезнью».