买房租房不止测甲醛，未来你要查查微生物？

这是《肠道产业》第 215 篇文章

编者按：

随着微生物组研究的发展，人们发现人体微生物对宿主健康至关重要。但是除了人体微生物以外，外界环境中的微生物可能对人体健康也具有重要作用。

近期，越来越多的人开始关注我们居住环境中的微生物，这些与我们同处一室的微生物或许正在悄悄地影响着我们的健康。未来，也许我们租房、买房的时候不仅要监测甲醛是否超标，还要检测室内的微生物组是否健康。

今天我们特别编译发表于 MSystems 上关于室内健康微生物组的观点文章，希望该文能够为各位读者带来一些启发与帮助。

以下是全文编译：

摘要

未来建筑的设计应该致力于保护人类健康：既能促进有益微生物的生存，又能减少人们与有害微生物的接触机会。

然而，时至目前，对于一个“健康”的室内微生物组的组分构成，我们仍然没有一个可靠的定义。该定义可以让我们更好地理解建筑的设计理念和住户的选择行为，尤其是住户中的那些易感人群，比如哮喘儿童。

并且基于该定义，我们可以开发出相关的评估手段，使住户、环境卫生专业人员、政策制定者、建筑设计师和建筑修复专家等能够获取微生物组信息。

室内微生物

存在于我们每个家庭中的室内微生物组，对于人类健康来说有着重要意义。在未来，我们可以利用室内微生物组和人类健康的关系来改善建筑的设计，以促进人类健康（图 1）。

首先，正如我在这篇文章中所强调的，我们目前至少有 3 个亟待优先解决的科学问题。它们分别是：如何定义一个“健康”的室内微生物组；如何提升对“我们的选择怎样影响室内微生物组”的认知；如何确定室内微生物组的最佳评估方法。

这些问题将需要在一个迭代的过程中被同步解决。这将为今后促进健康的建筑指南和标准的制定，提供坚实的基础。

---

---

图 1. 室内微生物组包括了定居在我们家中的各种各样的微生物，如这张地毯图片所示。建筑设计方案的选择（如地板材料）和居住者行为的选择（如清洁频率）都会对我们与微生物的日常接触产生影响。

定义一个健康的室内微生物组

世界卫生组织将健康定义为：“一个人在身体、精神和社会等方面都处于良好的状态，而不仅仅是没有疾病或身体不虚弱”¹。因此，在理想的情况下，拥有一个健康的室内微生物组，不仅不会让我们生病，反而会促进身体健康。当然，我们需要同时思考微生物组对人类健康的正面和负面作用。

一些具有潜在保护作用的微生物，已经被鉴定出与哮喘、变应性致敏和儿童喘息有关。例如，接触与动物相关的微生物可能会阻止过敏/哮喘的病情发展^2,3。另外，暴露于微生物多样性高的环境可减少患哮喘的风险^4,5。

然而，这种基于微生物丰富度的方法，只是一种非特异性的手段，我们仍然需要开展进一步研究，以确定具体是哪些因素在发挥着保护作用。例如，微生物丰富度的增加，通常与有害的潮湿有关，但这也并不能否认微生物丰富度与健康的相关性。我们需要做更多的研究工作，去理解这些暴露如何与健康有关。

我们与有害微生物的接触，主要是由建筑物内过度潮湿的环境、霉味和肉眼可见的霉菌生长等造成的，但是这之间确切的因果关系尚不清楚⁶。致病因素可能与潮湿所导致的其它微生物组分有关，包括产生的过敏原、霉菌毒素、微生物挥发性有机化合物、毒性/其它因子，或者它们中的某些组合^7,8。

此外，病原体在室内环境中的传播，尤其是在医疗卫生机构中，也应该是一个值得关注的问题。

现有的一些室内质量标准，比较侧重于控制建筑物内的微生物和湿度，如美国环保署的《关于建筑设计、施工和维护过程中的湿度控制指南》⁹以及其它相关标准¹⁰。

全面定义一个健康的室内微生物组，可能是一个缓慢且反复的过程。每个微生物组中都包含成千上万个物种，而每个物种又具有不同的功能。这些微生物中有许多物种是非常稀有的，而且它们中的大多数都可能与我们所关注的健康问题没有任何关系。

此外，人们与微生物接触的同时，也会和微生物产生的化学物质、过敏原和污染物等发生接触。这些因子的作用效果可能因人而异，如年龄、饮食和接触途径（摄入、吸入或者皮肤接触）都可能会影响最终的效果。另外，接触时间的长短，也可能会增加这一评估过程的复杂性。

此外，综合全面定义一个健康的微生物组，还必须考虑到不同的建筑类型和不同的建筑用途。

这种复杂性还带来了统计学难题。我们正致力于开发和改进评估微生物组组成的工具以支持纵向数据的评估，确定随着时间的推移，微生物组发生了怎样的改变¹¹。

理想情况下，一个健康的室内微生物组的可靠定义，将为将来制定基于直接测量微生物的相关标准，打下基础和提供便利。

确定住房特征如何影响室内微生物组

住房特征，包括住房占用的空间大小、室内通风条件、住房的位置、是否饲养宠物以及环境的湿度情况等会影响到微生物组的各个方面^4,12。因此，通过改变建筑设计或者居住者行为的方法，我们可以控制室内微生物组，但究竟能控制到什么程度，仍然是未知的。

这些因素中的很多成分也可以通过其他方式影响健康。一个遗留问题是：微生物组是否是这些关联的中心？例如，研究发现城市地区的哮喘发病率通常高于非城市地区⁵。

住房设计特点和居住者的选择行为，可以引入有益的微生物，也可以避免有害的微生物。例如，在家里养狗可能会产生有益的影响²，虽然我们还需要更多的研究工作去证实该结论。而且在做出这些改变之前，需要不断完善对“健康微生物组”定义的理解。

目前，避免接触有害微生物是更为实际的做法。这可能包括清洁患病区的表面区域，以减少通过污染物带来的疾病传播。最终，“清洁”的定义可能会从完全杀灭微生物演变为促进有益菌群的生长。

我们还可以避免室内的潮湿，这是已知的对人类健康有负面影响的因素⁶。然而，我们仍然需要去更好地了解室内湿度是如何影响微生物的。

几十年来，科学家们一直致力于研究建筑内的潮湿环境如何影响微生物组。通过在实验室内模拟真实世界里的环境条件，我们可以获得更多这方面的知识。

微生物学家早就认识到了在实际环境中培养微生物的必要性，从培养基的繁多的种类和不同的制备方法中，我们就可以证明这一点。

我们近期的一些研究工作已经证实，在较高的室内湿度条件下，地毯灰尘中的微生物的大量生长会大大增加人类接触到微生物的机会¹³。这项工作需要从实验室延伸到真实的建筑条件中，以评估室内湿度对人类接触微生物贡献的大小。

此外，建筑物中的水分也会改变地毯灰尘中的微生物功能，而且这些水分还可能增加人类接触有害化合物的风险，如过敏原⁷。

微生物功能的这些变化引发了这样一个问题：我们能否只检测物种存在/不存在，并以此来衡量它们与人类健康之间的联系？或者，与微生物接触的改变所带来的影响不同，是因为生长条件（如不同的生长条件可使真菌产生孢子或菌丝）的改变吗？

未来的工作将利用新技术，包括真菌群落的宏转录组学分析⁷，在我们家中的微生物的功能和它是怎样影响我们的健康的内容上，产生出新的和令人兴奋的见解。反过来，这些发现最终将有助于改善室内微生物组。

确定对与人类健康的最相关的

室内微生物组的评估方法

我们需要能够对室内微生物组进行评估，这样我们才能明确它对人类健康的影响。这将作为一种手段，以确保住房设计方案的选择和住户的行为决策能导向预期的效果。

理想的评估方法应该具备以下特征：（1）方便环境卫生从业人员进行操作及评估；（2）合理的成本；（3）时间效率高；（4）易于使用；（5）能产生容易理解的结果。

然而，在开发这种评估方法之前，还有许多不确定性因素需要解决。这些不确定性因素包括：何时何地测量，测量什么基质（表面、灰尘等），测量什么微生物成分，以及在最终结果中应查看什么。

我们可能需要在家中的其他位置寻找新的接触点，这种建议也类似于对住房中铅的研究。研究含铅油漆如何影响儿童健康中的一个重大突破是来自于对房屋灰尘和擦拭取样的关注¹⁴。

在这项工作之前，测量取样主要是在墙壁和其他不会直接产生接触的区域进行的。最后，对与铅有直接接触的地方（灰尘）进行采样，发现了它们与儿童体内血液中铅含量的相关性¹⁵。随之，铅就可以被正确的测量和实施监管。

同样，我们需要仔细甄选测量微生物接触的地点，因为微生物组会因表面类型和与人类接触程度而异。

我们还必须选择与人类健康最相关的对象进行测量，这将高度依赖于健康微生物组的定义和其他因素，比如建筑类型。可选的对象包括空气中的颗粒物、挥发性有机化合物、空气中的尘埃、粘贴过器物表面的胶带样本、微生物活跃生长的区域，以及其他可能的区域等。

我们还不清楚需要测量哪些微生物成分。一些对健康有负面影响的因素，诸如肉眼可见的霉菌和霉味，已经被发现，这为新的测量技术的开发提供了可能的线索。

扩增子的高通量 DNA 测序是目前最强大的微生物组评估方法。DNA 测序成本的大幅下降，可能会使这种方法很快得到更广泛的运用。但这种技术仍然需要复杂的生物信息学的协助，而且在某些情况下，采用测序的手段，并不可行。

微生物群体的宏基因组学和宏转录组学分析，可能也有助于确定重要的关联以及未来的测量目标。对于大多数的建筑科学家和环境卫生专业人员来说，这些尖端技术可能成本过高，难以在常规检测中使用。

但是，该方法却可以为检测目标（最终仍由其他更实用的手段进行检测）的确定提供有效的指导。

此外，我们还需要确认微生物组的哪些特征与人类健康最相关。在理想情况下，这些测量方法所产生的结果应该易于理解。

我们需要能够提供

与室内微生物组相关的指导

最后，我们希望有关室内微生物组的相关信息，是可被获取、可被理解和可被测量的。进而，我们就可以开发出标准化的测量标准、相关法规和最佳实践方案，以改善建筑使用者的健康和福祉。

我们还需要培养出拥有多学科技能的未来科学家，以整合来自不同领域的信息，从而给出既实用又有效的全面性建议¹⁶。

这些信息可为大众健康的维护和相关政策的制定提供参考，并为改善人类健康（特别是针对哮喘患者和其他弱势群体）的决策的设计提供依据。这些努力也可用于减少劣质住房条件所导致的健康差异。

参考文献：

（滑动下方文字查看）

1.WHO. 1946. Constitution of the World Health Organization. Accessed 14 January 2019.2.Fujimura KE, Demoor T, Rauch M, Faruqi AA, Jang S, Johnson CC, Boushey HA, Zoratti E, Ownby D, Lukacs NW, Lynch SV. 2014. House dust exposure mediates gut microbiome Lactobacillus enrichment and airway immune defense against allergens and virus infection. Proc Natl Acad Sci U S A 111:805– 810.3.Stein MM, Hrusch CL, Gozdz J, Igartua C, Pivniouk V, Murray SE, Ledford JG, Marques dos Santos M, Anderson RL, Metwali N, Neilson JW, MaierRM, Gilbert JA, Holbreich M, Thorne PS, Martinez FD, von Mutius E,Vercelli D, Ober C, Sperling AI. 2016. Innate immunity and asthma risk in Amish and Hutterite farm children. N Engl J Med 375:411– 421.4.Dannemiller KC, Mendell MJ, Macher JM, Kumagai K, Bradman A, Holland N, Harley K, Eskenazi B, Peccia J. 2014. Next-generation DNA sequencing reveals that low fungal diversity in house dust is associated with childhood asthma development. Indoor Air 24:236 –247.5.Ege MJ, Mayer M, Schwaiger K, Mattes J, Pershagen G, van Hage M, Scheynius A, Bauer J, von Mutius E. 2012. Environmental bacteria and childhood asthma. Allergy 67:1565–1571.6.Mendell MJ, Mirer AG, Cheung K, Tong M, Douwes J. 2011. Respiratory and allergic health effects of dampness, mold, and dampness-related agents: a review of the epidemiologic evidence. Environ Health Perspect 119:748 –756.7.Hegarty B, Dannemiller K, Peccia J. 2018. Gene expression of indoor fungal communities under damp building conditions: implications for human health. Indoor Air 28:548 –558.8.Korpi A, Pasanen AL, Pasanen P, Kalliokoski P. 1997. Microbial growth and metabolism in house dust. Int Biodeterior Biodegrad 40:19 –27.9.US Environmental Protection Agency. 2013. Moisture control guidance for building design, construction and maintenance. US Environmental Protection Agency, Washington, DC.10.Bope A, Weir MH, Pruden A, Morowitz M, Mitchell J, Dannemiller KC.2018. Translating research to policy at the NCSE 2017 symposium Microbiology of the Built Environment: Implications for Health and Design.Microbiome 6:160.11.Xia Y, Sun J. 2017. Hypothesis testing and statistical analysis of microbiome.Genes Dis 4:138 –148. 12.Dannemiller KC, Gent JF, Leaderer BP, Peccia J. 2017. Influence of housing characteristics on bacterial and fungal communities in homes of asthmatic children. Indoor Air 26:179 –192.13.Dannemiller KC, Weschler CJ, Peccia J. 2017. Fungal and bacterial growth in floor dust at elevated relative humidity levels. Indoor Air 27:354 –363.14.Lanphear BP, Emond M, Jacobs DE, Weitzman M, Tanner M, Winter NL,Yakir B, Eberly S. 1995. A side-by-side comparison of dust collection methods for sampling lead-contaminated house dust. Environ Res 68:114–123.15.Lanphear BP, Matte TD, Rogers J, Clickner RP, Dietz B, Bornschein RL,Succop P, Mahaffey KR, Dixon S, Galke W, Rabinowitz M, Farfel M,Rohde C, Schwartz J, Ashley P, Jacobs DE. 1998. The contribution of lead-contaminated house dust and residential soil to children’s blood lead levels. Environ Res 79:51– 68.16.Dannemiller KC. 2019. Engineering design for environmental health: a new course preparing students to address interdisciplinary challenges. Environ Eng Sci 36:257–261.

---

原文链接：Dannemiller, Karen C. "Moving towards a robust definition for a “Healthy” indoor microbiome." MSystems 4.3 (2019): e00074-19.

作者｜Karen C. Dannemiller

编译｜朱国利

审校｜617

编辑｜崔心伟