综述：作为微生物界面的游乐场：增强土壤微生物组和支持儿童健康的策略

《mSystems》：Playgrounds as microbial interfaces: strategies to enhance soil microbiomes and support healthy childhoods

本文综述“作为微生物界面的游乐场”核心聚焦于从行星健康视角重新审视城市儿童游乐场的设计与管理。文章系统探讨了游乐场作为连接儿童与土壤、植物等环境微生物的关键界面，如何通过增强微生物多样性来支持儿童共生微生物组（如肠道、皮肤微生物组）的发育，从而调控免疫、内分泌及神经系统功能，并可能对哮喘、过敏、代谢及神经发育等疾病产生预防作用。综述强调，通过采用多组学（Multi-omic）方法（如宏基因组学、代谢组学），结合以土壤为中心、生物多样化的设计策略，可优化游乐场在支持生态系统服务（如污染物降解、固碳）与促进儿童健康方面的双重功能，为基于证据的可持续城市规划提供了前瞻性思路。

　　

游乐场：连接儿童健康与地球健康的“微生物枢纽”

在城市化进程不断加速的今天，儿童户外活动的核心场所——游乐场，其功能正被重新定义。一篇题为《作为微生物界面的游乐场：增强土壤微生物组和支持儿童健康的策略》的综述，提出了一个富有远见的观点：游乐场不应仅是供儿童奔跑嬉戏的物理空间，更应被视为一个连接儿童机体与生态环境的、活的“微生物界面”。在这个界面上，丰富的环境微生物与儿童自身的微生物组、免疫系统和认知功能进行着复杂的互动，其影响深远，既关乎个体健康，也牵动着地球生态系统的平衡。

微生物多样性缺失：现代城市生活的健康隐患

已有越来越多的证据表明，儿童时期接触生物多样性，特别是丰富的环境微生物的机会减少，与一系列健康问题相关，包括免疫和内分泌系统功能的紊乱。这种“生物多样性丧失”不仅威胁个体健康，也通过破坏气候调节、空气与水净化、土壤肥力维持等关键生态系统服务，进而影响“行星健康”。然而，当前大多数城市游乐场和绿地在设计中，并未充分考虑有益微生物功能的整合，常常被不透水表面和人造草坪所主导。这些表面不仅阻隔了儿童与自然土壤的接触，还可能破坏微生物驱动的生态系统服务，如碳储存和污染物降解。

游乐场中的微观世界：从土壤到儿童的“暴露之路”

土壤是微生物活动的热区，其中，植物根系周围的“根际”更是微生物与植物互作的关键地带。土壤和植被承载着包括内生菌、根际和叶际微生物在内的多样化微生物群落。儿童在游乐场中玩耍、触摸植物或参与园艺活动时，会通过直接接触、吸入（气溶胶）和微量摄入等途径，与这些环境微生物发生接触。这种接触有助于塑造其肠道和皮肤微生物组，进而影响免疫系统的发育与耐受性。一个概念图清晰地展示了这些微生物暴露途径，以及它们如何与儿童的肠道-脑轴相联系，引发从微生物组、代谢组到表观基因组等多层面的生物反应。

人造表面的隐忧：微生物群落的改变与健康风险

现代游乐场中广泛应用的人造草坪和橡胶地面，其健康与环境影响已受到关注，但它们对微生物组的影响却知之甚少。研究指出，与天然基质相比，人造橡胶表面可能藏有更多潜在致病菌，其上的微生物群落多样性较低、网络连接复杂，这通常与环境压力相关，可能导致群落稳定性降低。相反，通过添加苔藓、针叶等有机改良剂来丰富城市土壤，可以增加与积极免疫调节相关的微生物类群（如变形菌纲、分枝杆菌属）的相对丰度。这表明，有意识地设计和改造游乐场基质，是提升其微生物支持功能的可行策略。

植物-微生物联盟：看不见的健康守卫者

植物并非孤立存在，它们与根际、叶际和内生微生物组形成了紧密的共生联盟。这个联盟不仅对植物健康至关重要，也深刻影响儿童接触的微生物环境。多样化的根际微生物组能够抑制人类病原体（如沙门氏菌、大肠杆菌）的存在。植物的叶际是空气中微生物的重要来源，能够塑造“空气微生物组”，而多样化的植物群落有助于减少空气中抗生素抗性基因和呼吸道病原体的传播。更有趣的是，植物内生微生物产生的生物活性代谢物，甚至可能通过食物链影响儿童的肠道菌群。因此，在游乐场中选择特定的、微生物友好的植物种类，可作为一种优化儿童微生物暴露的策略。

自然接触、微生物与健康的证据链

早期生命阶段接触丰富的环境微生物，对于塑造发育中的免疫系统、促进免疫耐受至关重要，并与多种免疫介导性疾病（如哮喘、过敏、1型糖尿病）的风险降低相关。尽管关于居住地“绿度”与儿童过敏、呼吸系统结果的研究结论不一，但这正说明了“绿色”并非均一的暴露，其健康效应取决于植被类型、景观背景以及微生物群落等具体特征。

实验性干预研究提供了更有力的因果证据。研究发现，在生物多样性丰富的自然环境中玩耍，可以改变儿童皮肤和肠道微生物组的组成。例如，增加皮肤中γ-变形菌纲的多样性，与抗炎细胞因子（如TGF-β、IL-10）水平升高、促炎因子（如IL-17A）水平降低以及调节性T细胞比例增加相关。在沙坑中添加富含微生物的沙子，也能使玩耍的儿童体内抗炎因子IL-10与促炎因子IL-17A的比例升高。另一项研究中，经过“绿化”改造的游乐场，其儿童肠道微生物组中产丁酸盐的瘤胃球菌科细菌丰度增加，而丁酸盐是一种对维持肠道屏障完整性和调节免疫至关重要的短链脂肪酸。

超越身体健康：微生物与心理、认知的隐秘连接

绿色游乐场对儿童心理幸福感、认知发展、社交行为和环境素养的益处已广为人知。新兴研究表明，这些益处背后可能有肠道微生物的参与。肠道菌群通过“肠-脑轴”这一双向通讯系统，影响压力反应、情绪和认知功能。初步干预研究显示，增加自然游戏可以改变儿童的肠道菌群组成、粪便血清素水平，并降低感知压力。尽管微生物变化与心理结果之间的因果关系尚需明确，但这无疑开辟了一个理解自然如何促进儿童全面健康的新维度。

多组学：揭示复杂相互作用的关键工具

要厘清环境暴露、微生物组与儿童健康之间复杂的因果关系，传统的单一研究方法已显不足。多组学系统生物学方法，如结合宏基因组学、代谢组学、蛋白质组学、转录组学和表观基因组学分析，为我们提供了强大的工具。这种方法能同时揭示“环境中存在哪些微生物”、“它们在做什么”以及“儿童的身体如何反应”。已有研究利用多组学方法，揭示了空气污染等环境暴露如何通过扰乱肠-脑轴的代谢交流，导致神经元损伤；也分析了生命早期多种环境暴露与儿童多组学分子谱的广泛关联。然而，目前尚缺乏应用多组学方法，专门研究儿童游戏环境、自然微生物暴露及其对共生微生物组和健康（如免疫、内分泌信号和认知益处）影响的因果链条的研究。填补这一空白，是未来研究的关键方向。

重新设计游乐场：构建支持微生物的实践指南

将游乐场重构为微生物界面，需要在设计理念和实践上进行革新。这要求在满足安全规范的同时，优先保护现有植被和土壤，最大化植被覆盖，使用本地、生物多样化的植物种类，并避免人造草坪。应采用自然基质（如覆盖物、堆肥、朽木）来支持有益的土壤微生物，并为儿童创造接触多种天然材料的机会。设计应包含多样化的地形、感官元素、开放式游戏组件（如泥土厨房、松散部件），以及安静区域，以满足不同年龄、能力儿童在身体活动、运动技能、感官认知、社交和心理健康方面的需求。此外，融入可食花园、昆虫旅馆等互动元素，可以同步提升环境教育价值。这些设计原则共同指向一个目标：创建既能提供生态系统服务，又能滋养儿童微生物组和全面发展的、具有生态弹性的游乐空间。

结论与展望

将游乐场视为活的微生物界面，是连接儿童健康与行星健康的重要范式转换。现有证据表明，通过增强游乐场的生物多样性和微生物活性，我们有可能同步提升污染物降解、碳封存等生态系统服务，并支持儿童共生微生物组的健康发展，从而对免疫、内分泌、神经系统功能及心理健康产生积极影响。当前研究在整合生态过程与健康结局、应用多组学方法建立因果关系等方面仍存在空白。未来的长期干预研究至关重要，它们将验证以微生物为导向的自然干预，是否最终能降低免疫介导性疾病、内分泌及压力相关疾病的发生率。推动这一领域的发展，不仅能为基于证据的、可持续的、促进健康的城市设计提供科学依据，更可被视为一项具有深远意义的预防性公共卫生策略，在微观的微生物世界与宏观的人类健康、地球未来之间，架起一座坚实的桥梁。