Con compañeros de cuarto, todo se trata de química, mol

Paenibacillus

imagen: Se muestra la bacteria Paenibacillus colonizada en una placa de Petri. En el hogar de prueba, la especie bacteriana se asoció con moléculas de café y se encontró donde se preparaba el café. La bacteria puede tener propiedades saludables.
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Crédito: Prof. Eshel Ben-Jacob

Dentro y sobre cada ser humano residen innumerables microorganismos, la microbiota que ayuda a dar forma y dirigir la vida de sus anfitriones. Un fenómeno similar ocurre entre las personas, los microbios y los hogares que comparten.

Escribiendo en la edición del 24 de junio de 2022 de Avances de la cienciacientíficos de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego y otros lugares informan sobre el impacto molecular de la vida en interiores, describiendo cómo la presencia de humanos interactúa con sus compañeros de habitación microbianos, cambiando la biología y la química del hogar.

Los hallazgos, sugieren los autores, deberían influir en los futuros diseños de edificios.

Los estadounidenses modernos pasan aproximadamente el 70 por ciento de su tiempo adentro, remodelando el microbioma interior con aportes de sus cuerpos. La investigación limitada ha investigado la interacción entre los humanos y las exposiciones en interiores a contaminantes, toxinas y partículas específicas, pero el nuevo estudio documenta de manera más ambiciosa cómo las personas influyen en toda la composición molecular y química de un hogar a través de actividades de rutina.

Se erigió una casa de prueba experimental en Austin, Texas, durante el verano de 2018. La casa fue diseñada para uso ordinario e incluía baños, una cocina, áreas de reunión y de trabajo. Se prohibió pasar la noche, pero 45 participantes del estudio, más los visitantes, pasaron tiempo en la casa, ocupándola aproximadamente seis horas por día durante 26 días, durante los cuales realizaron actividades programadas, como cocinar, limpiar y socializar.

Los investigadores tomaron muestras de la distribución de moléculas y microbios detectables en las áreas ocupadas de la casa al comienzo del experimento, denominado T1, y nuevamente 28 días después, denominado T2, en gran parte tomando muestras de las superficies y realizando diferentes análisis genómicos, metabólicos y químicos.

Antes de T1, la casa se limpiaba profundamente con una solución de lejía. Sin embargo, los investigadores dijeron que todavía había rastros de moléculas asociadas con humanos. En T2, después de casi un mes de ocupación humana, la casa estaba llena de abundancia y diversidad molecular y microbiana, aunque distribuida de manera desigual.

Los investigadores encontraron moléculas asociadas con productos para el cuidado de la piel, células de la piel, fármacos (como antidepresivos y esteroides anabólicos), moléculas derivadas de alimentos (como terpenos y flavonoides), metabolitos humanos o animales (moléculas generadas durante el proceso del metabolismo, como la bilis y ácidos grasos), aminoácidos, azúcares y metabolitos microbianos.

La mayoría de las moléculas de la superficie interior eran productos naturales (moléculas producidas biológicamente en lugar de compuestos sintéticos), alimentos, moléculas asociadas con el exterior, productos para el cuidado personal y metabolitos derivados de humanos, a menudo rastreados hasta la materia fecal.

Los alimentos, los microbios asociados con el hombre, las heces, los materiales de construcción y los microbios que crecen sobre ellos y los materiales de construcción en condiciones húmedas se consideraron las fuentes primarias probables.

No es sorprendente que la cocina y el baño fueran puntos críticos de diversidad molecular y microbiana, aunque los números fluctuaron con la limpieza y el saneamiento de la superficie. “Parece que, incluso cuando se elimina un subconjunto de productos químicos debido a la limpieza, es solo temporal y/o parcial, ya que la suma total de la limpieza y las actividades humanas en general da como resultado un aumento en la acumulación de productos químicos más ricos”, explican los autores. escribió.

Las superficies que las personas tocan habitualmente, como mesas, interruptores de luz y perillas, eran más abundantes en química molecular y microbiana. Los pisos mostraron menor diversidad molecular, quizás porque se limpiaron con más frecuencia. Ventanas, sillas y puertas que los ocupantes humanos no tocan de forma rutinaria mostraron el menor cambio en la diversidad química entre T1 y T2.

Otros residentes

Por supuesto, las personas no eran los únicos ocupantes de la casa de prueba. Los investigadores encontraron superficies interiores cubiertas de bacterias, hongos y otros microbios, además de sus metabolitos. La limpieza regular alteró estas poblaciones microbianas y la diversidad con el tiempo, lo que permitió que diferentes especies recolonizaran los espacios limpios.

Al final del período de prueba, quedaba menos de la mitad del microbioma original de la casa, pero representaba más del 96 por ciento de toda la vida microbiana contada. La mayor parte del microbioma detectado en T2 se derivó de ocupantes humanos, principalmente especies comensales que residen en la piel humana o en el intestino. Las actividades humanas habían agotado los microbios de vida libre asociados con el medio ambiente. En otras palabras, limpiado o expulsado.

“No sabemos exactamente cómo los microbios relacionados con los humanos exprimieron a los microbios ambientales porque esto podría suceder de muchas maneras, pero está claro que lo hacen”, dijo Rob Knight, PhD, uno de los investigadores principales del estudio y director de el Centro para la Innovación del Microbioma en UC San Diego. “Comprender este fenómeno será un objetivo clave de la investigación futura sobre la microbiología del entorno construido”.

Los autores señalaron que al menos el 1 por ciento de las moléculas de interior detectadas pueden tener un efecto sobre la salud de gran tamaño. Por ejemplo, las especies bacterianas Paenibacillus se asoció con moléculas del café, una de las fuentes dominantes de moléculas de interior derivadas de los alimentos detectadas. En el hogar, especialmente en T2, Paenibacillus se observó en y alrededor del área donde se preparaba el café y se ha encontrado que el género crece en máquinas de café. Paenibacillus Las especies se han utilizado como probióticos en pollos y abejas, y también pueden contribuir a la salud humana, de acuerdo con informes recientes de que el consumo de café está asociado con una mejor salud cardiovascular y longevidad.

“Comprender específicamente cómo nuestras observaciones de que tanto los ocupantes humanos como los microbianos cambian la composición química de una casa deberían influir en el diseño del material de construcción para mejorar la salud humana requerirá estudios adicionales”, dijo el co-investigador principal Pieter Dorrestein, PhD, director de Collaborative. Centro de Innovación de Espectrometría de Masas en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs de UC San Diego.

Los coautores incluyen: Alexander A. Aksenov y Alexey V. Melnik, UC San Diego y la Universidad de Connecticut; Rodolfo A. Salido, Caitriona Brennan, Asker Brejnrod, Andrés Mauricio Caraballo-Rodríguez, Julia M. Gauglitz and Franck Lejzerowicz, Delphine K. Farmer, Universidad Estatal de Colorado; y Marina E. Vance, Universidad de Colorado Boulder.

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