Как качество воздуха в помещении и конструкция здания влияют на здоровье человека

Автор: Пуджа Тошнивал Пахария

Рецензент: Бенедетта Куффари, магистр наук

От зеленых насаждений до систем вентиляции и водоснабжения — городской микробиом может помочь понять, как планировка города влияет на иммунитет, риск респираторных заболеваний и на то, какими будут более здоровые здания в будущем.

Введение

В городах обитают сложные микробные экосистемы, которые в совокупности называются городским микробиомом. Это микробное сообщество состоит из разнообразных бактерий, вирусов, грибков и других микроорганизмов, которые распространяются в почве, воде и воздухе, а также на поверхностях зданий и в системах общественного транспорта. 1 Эти микробиоты также включают неживые микробные компоненты, такие как метаболиты, белки и генетический материал, которые могут влиять на здоровье человека даже в отсутствие жизнеспособных организмов.4

Как городская среда влияет на микробные сообщества

Влияние искусственных сооружений и внутренних помещений на состав городского микробиома определяется архитектурной планировкой, системами вентиляции, выбором строительных материалов и другими факторами, такими как температура и влажность.1 К дополнительным факторам относятся особенности пребывания людей в помещениях, методы уборки и взаимодействие между внутренней и внешней средой.1,3,4 Естественная вентиляция и дневной свет могут способствовать проникновению микроорганизмов из окружающей среды в помещение и увеличивать разнообразие микробных сообществ, в отличие от герметичных помещений с механической вентиляцией, в которых микробные сообщества зачастую менее разнообразны.

По мере того как горожане заселяют свои дома и рабочие места, они привносят микроорганизмы в помещения, формируя искусственный микробиом. В подтверждение этому в помещениях, особенно после заселения, было обнаружено повышенное содержание Klebsiella и Escherichia , что свидетельствует о переходе от микробных сообществ, обитающих на улице, к сообществам, ассоциированным с человеком.3

Состав поверхности также влияет на динамику микроорганизмов: пористые материалы могут удерживать микроорганизмы и способствовать образованию биопленок, в то время как поверхности, к которым часто прикасаются, способствуют обмену микроорганизмами. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водопроводные и канализационные системы также могут служить резервуарами, влияющими на сохранение и перенос микроорганизмов. 4 В переполненных или плохо проветриваемых помещениях аэрозоли могут сохраняться в течение длительного времени, что повышает риск передачи респираторных патогенов. 1-3

Микробные резервуары в почве и других зеленых зонах также способствуют разнообразию городских микробных сообществ. В частности, эти организмы попадают в воздух и в помещения с циркуляцией пыли и воздуха, при этом в местах с большим количеством растений часто встречаются более разнообразные микробные сообщества, находящиеся в воздухе. 2

Концентрация микроорганизмов в окружающей среде зависит от характера землепользования, загрязнения и климата. Водоемы, канализационные системы и другие места со стоячей водой могут влиять на микробное разнообразие и служить важными резервуарами для передачи микроорганизмов. Эти резервуары, а также пыль, домашние животные и выделения человека создают взаимосвязанные сети микробного обмена между внешней и внутренней средой. 4

Биологические механизмы, связывающие городские микробы со здоровьем человека

Микроорганизмы в городском микробиоме могут быть как полезными, так и вредными для здоровья человека, в зависимости от условий воздействия. Например, контакт с микроорганизмами в раннем возрасте может тренировать иммунную систему, повышая толерантность и снижая риск развития аллергии, воспалительных заболеваний и астмы.2 Эта концепция согласуется с гипотезами «биоразнообразия» и «старых друзей», согласно которым недостаточный контакт с разнообразной микробиотой окружающей среды может приводить к нарушению регуляции иммунной системы.2

У детей, которые живут в среде с большим количеством микроорганизмов, например в домах, где есть домашние животные, или в естественной среде, атопические заболевания встречаются реже. По сравнению с детьми, живущими в менее стерильных условиях с большим разнообразием микроорганизмов, у тех, кто живет в стерильных условиях, иммунитет может быть слабее, и, как следствие, они более подвержены аллергическим и аутоиммунным заболеваниям. Важно отметить, что эти реакции зависят от степени и продолжительности воздействия, а также от индивидуальной восприимчивости. 2,4

Городские микроорганизмы в сырых или плохо проветриваемых помещениях могут негативно влиять на здоровье органов дыхания, особенно при контакте с грибками, плесенью, бактериями и пылевыми организмами. Это может усугубить течение астмы, ринита, свистящего дыхания и экземы. Повышенный риск развития астмы наблюдается у людей, контактирующих с Aspergillus, Cladosporium и Penicillium. Как жизнеспособные микроорганизмы, так и их структурные компоненты (например, эндотоксины и фрагменты клеточных стенок) могут вызывать воспалительные и иммунные реакции. 4

В искусственно созданных средах инфекционные микроорганизмы распространяются через воздух, поверхности и при контакте с человеком. Например, в помещениях с плохой вентиляцией аэрозоли могут сохраняться в воздухе в течение длительного времени, а в водопроводных системах и канализационных коллекторах могут образовываться микробные биопленки, содержащие условно-патогенные микроорганизмы, а в некоторых случаях и организмы, несущие гены устойчивости к антибиотикам.1,4 Пути передачи инфекции включают воздушно-капельный, контактно-бытовой и водный, и все они зависят от конструкции и эксплуатации здания.1

Воздействие городских микроорганизмов на открытом воздухе и в помещении

Состав городского микробиома на открытом воздухе зависит от типа почвы, наличия или отсутствия растений, климата и характера землепользования, которые влияют на его состав. Зеленые насаждения особенно полезны, поскольку способствуют росту разнообразных микробных сообществ, которые также улучшают микробиом воздуха. Чем разнообразнее состав микроорганизмов на открытом воздухе, тем устойчивее и полезнее для здоровья микробиом, и это может помочь снизить доминирование ограниченного числа потенциально опасных организмов. 1,2

В помещениях деятельность человека и встроенные элементы, такие как системы вентиляции и характеристики поверхностей, влияют на состав микроорганизмов. Исследования показали, что в микробиоме помещений преобладают Streptococcus и Staphylococcus. Микробная среда в помещениях, как правило, менее разнообразна, чем на открытом воздухе, и в ней часто преобладают микроорганизмы, ассоциированные с человеком. 3 В помещениях с плохим качеством воздуха преобладают такие грибы, как Aspergillus и Penicillium. 1

Эти различия в воздействии могут влиять на здоровье человека, поскольку в окружающей среде на открытом воздухе обитает более разнообразное микробное сообщество, поддерживающее иммунную функцию, в то время как в помещениях часто присутствуют микробы, источником которых являются сами люди, а также потенциально опасные микроорганизмы. Люди проводят до 90 % своего времени в помещениях, что подчеркивает важность понимания этих различий и поиска баланса между воздействием микробов за счет улучшения вентиляции, озеленения и продуманного дизайна. 1 По данным некоторых исследований, люди проводят в помещениях около 87–90 % своего времени, что подтверждает преобладание путей воздействия в помещениях. 3,4

Возможности городского дизайна и микробного здоровья

Продуманное городское планирование, включающее в себя озеленение, вентиляцию и сбалансированные гигиенические практики, может восстановить благотворное взаимодействие между людьми и микроорганизмами в окружающей среде. На больших, хорошо спланированных территориях сохраняются функциональные экосистемы и разнообразные аэробиомы, в которых обитает более широкий спектр микробов, способных проникать в окружающий воздух и помещения. Восстановление дикой природы в городах, увеличение разнообразия растений и улучшение «зеленой» инфраструктуры в жилых районах — вот некоторые примеры эффективных стратегий, которые могут увеличить количество микробов в окружающей среде и снизить риск иммуноопосредованных заболеваний. 2

Особенности конструкции здания также могут ограничивать или способствовать обмену микроорганизмами, как, например, в случае с открывающимися окнами, которые обеспечивают постоянный обмен микроорганизмами между внешней и внутренней средой. Аналогичным образом использование механических вентиляторов и высокоэффективных систем фильтрации снижает концентрацию патогенов и вероятность их передачи воздушно-капельным путем. Однако усиленная вентиляция может привести к проникновению в помещение загрязняющих веществ или аллергенов с улицы, что указывает на необходимость поиска компромиссов при проектировании зданий. 4

В помещениях должны поддерживаться оптимальные уровни температуры, влажности и освещенности, чтобы ограничить жизнеспособность вредных микроорганизмов и рост плесени, связанный с повышенной влажностью. Контроль влажности особенно важен, поскольку даже небольшие участки с повышенной влажностью могут способствовать размножению микроорганизмов и влиять на микробиом помещений. 4 Освещенность и поддержание оптимального микроклимата в помещении могут снизить жизнеспособность микроорганизмов, а комнатные растения и элементы биофильного дизайна могут способствовать контакту с микробиотой окружающей среды, хотя прямых доказательств их пользы для здоровья пока недостаточно. 1,2

Биоориентированные стратегии проектирования позволяют сбалансировать контроль над инфекциями и поддержание микробного разнообразия за счет использования материалов с противомикробными свойствами или влагостойких материалов, а также систем очистки на основе пробиотиков для борьбы с патогенами. Новые подходы делают упор на здания, спроектированные с учетом особенностей микробиома, но у исследователей пока недостаточно данных, чтобы определить «здоровый» микробиом в помещении или предсказуемо управлять им для улучшения показателей здоровья. 4 В совокупности эти методы отражают переход от чрезмерно стерильных конструкций к тем, которые поддерживают разнообразие микробиома для долгосрочного сохранения здоровья и устойчивого развития. 1

Перспективные направления и пробелы в знаниях

Исследования городского микробиома перешли от изучения краткосрочных изменений микробиома к более пристальному изучению долгосрочных последствий для оценки влияния состава микробиома на иммунитет, риск развития заболеваний и общее состояние здоровья. Однако в установлении причинно-следственных связей между воздействием микроорганизмов и конкретными последствиями для здоровья по-прежнему существуют значительные пробелы. 4

В перспективе новые идеи, связанные с планировкой, циркуляцией воздуха и строительными материалами, ускорят внедрение этих решений в политику и практику. Будущие исследования должны включать в себя использование интеллектуальных технологий, стандартизированных методов отбора проб и междисциплинарное сотрудничество в области микробиологии, архитектуры и общественного здравоохранения. 1 Благодаря междисциплинарному сотрудничеству подходы к городскому планированию, основанные на изучении микробиома, в конечном итоге могут привести к созданию более здоровой среды и улучшению здоровья населения. 1

Ссылки

1. Джозеф Т. М., Абдулмаксуд С., Мортула М. М., и др. (2025). Микробиомы искусственной среды: систематический обзор литературы. Frontiers in Built Environment 11, 1657297. DOI: 10.3389/fbuil.2025.1657297. https://www.frontiersin.org/journals/built-environment/articles/10.3389/fbuil.2025.1657297/full
2. Мэтьюз К., Каваньяро Т., Вайнштейн П. и Стэнхоуп Дж. (2024). Здоровье по замыслу: оптимизация городских микробиомов для здоровья человека. Environmental Research 257. DOI: 10.1016/j.envres.2024.119226. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935124011319
3. Янг, Г. Р., Шерри, А. и Смит, Д. Л. (2023). Микробиомы искусственной среды: переход от сообществ, обитающих на открытом воздухе, к сообществам, ассоциированным с человеком, после строительства и ввода в эксплуатацию. Scientific Reports 13. DOI: 10.1038/s41598-023-42427-0. https://www.nature.com/articles/s41598-023-42427-0
4. Национальные академии наук, инженерии и медицины; Национальная инженерная академия; Отделение инженерных и физических наук; Отделение здравоохранения и медицины; Отделение наук о Земле и жизни; Совет по инфраструктуре и искусственной среде; Совет по экологическим исследованиям и токсикологии; Совет по наукам о жизни; Комитет по микробиомам искусственной среды: от исследований к применению. Вашингтон (округ Колумбия): 2017 год, «Микроорганизмы в искусственной среде: влияние на здоровье человека», «Микробиомы искусственной среды: программа исследований в области микробиологии помещений, здоровья человека и зданий». National Academies Press (США), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK458822/

Последнее обновление: 20 апреля 2026 г.