相信很多人都聽過這樣一個觀點:不要讓小孩子生活在太干凈的環境里,太干凈了反而是種過度保護,不利于以后的健康。
最近,《科學·進展》雜志上刊登了首個人類干預性試驗的試驗結果[1],對比了標準城市環境的日托中心和更加偏向自然環境的日托中心中,幼兒的皮膚和腸道微生物以及血液免疫標志物的不同。
他們發現,多接觸花草樹木、自然環境的小朋友,皮膚和腸道菌群多樣性高,抗炎細胞因子與促炎細胞因子比值增加,免疫調節通路得到刺激,免疫增強。


過去的觀察性研究指出[2-4],和工業化前的人相比,免疫介導的疾病在現代城市生活的人中發生得更加頻繁,猜測的主要原因之一就是現代的這種城市生活環境導致了生物多樣性的喪失,限制了對各種微生物的接觸,且人口密集的地區增加了對病原菌的接觸。
再加上城市的污染物水平高,綜合起來,可能會導致人體微生物生態失調,而它正和免疫介導的疾病具有相關性。
小朋友們出生后前幾年的腸道菌群和皮膚菌群的多樣性相比成年人是差很多的,主要的優勢菌也不大相同,隨著年齡增加,飲食和生活環境會逐漸豐富和塑造他們的菌群。菌群會訓練免疫系統,建立對共生菌的免疫耐受,識別外來的潛在病原體。因此,如果菌群發育不好,就可能會導致免疫系統功能障礙。
之前對生活環境和小朋友菌群及免疫系統的影響的相關研究大都是回顧性的觀察研究,說服力還是差一些,因此這次,芬蘭赫爾辛基大學的研究人員開展了對環境進行人為干預的試驗,論證了環境的影響。


他們招募了75名3-5歲的城市小朋友,分為三組,一組是標準城市化的日托中心,二組是自然化的日托中心,三組是改造的城市化日托中心,研究人員將富含植被的天然林地移植進日托中心,模仿自然化的日托中心的生態,小朋友們平均每天會花1.5個小時在林地中進行種植,手工制作天然材料以及玩游戲。試驗共進行28天。
這個試驗在芬蘭的兩個城市進行,共十個日托中心,其中三個是標準城市化的日托中心,每個占地大約都為500m2,幾乎沒有綠地,作為試驗的陰性對照組;三個自然化的日托中心作為陽性對照組;剩下四個改造的日托中心,研究人員在大約100mm2的占地上覆蓋了林地,200mm2覆蓋了草皮,林地包含的植被主要有矮灌木、藍莓、巖高蘭和苔蘚。
為了減少飲食對試驗結果的干擾,小朋友們的早餐、午餐和下午茶點心都在日托中心吃,由兩個城市的中心廚房提供,根據芬蘭食品管理局國家營養委員會的詳細的兒童指南來準備。
和標準城市化的日托中心相比,改造后的日托中心中土壤表層變形菌門、擬桿菌門、放線菌門和酸桿菌門都有所不同。


標準城市化的日托中心(standard)和改造后的日托中心(intervention)土壤中細菌多樣性(黃)和豐度(白)的對比
在試驗開始前,標準城市化日托中心和自然化日托中心的小朋友皮膚菌群組成明顯不同,標準城市化日托中心和改造前的日托中心更像,他們都不如自然化日托中心的小朋友細菌種類豐富。
經過28天的試驗,改造的日托中心的小朋友擁有了更豐富的變形桿菌門和γ-變形桿菌綱細菌,α-變形桿菌綱多樣性也有所增加,這就很明顯地向自然化日托中心的小朋友靠攏了。
不僅是皮膚菌群,小朋友們的腸道菌群也發生了變化,他們的梭狀芽胞桿菌豐度降低,而能產生丁酸這種有益的短鏈脂肪酸的瘤胃球菌科細菌多樣性增加。
結合血液樣本進行分析,研究人員發現,改造的日托中心的小朋友抗炎細胞因子白介素-10和促炎細胞因子白介素-17A的比值增加。皮膚γ-變形桿菌綱細菌的多樣性增加與血液中TGF-β1的增加、白介素-17A的減少,以及調節性T細胞比例的增加有關。


皮膚γ-變形桿菌多樣性變化與TGF-β1(A)和白介素-17A(B)的關系
在自然化日托中心的小朋友中,γ-變形桿菌綱細菌的高多樣性與高白介素-10水平有關,而標準城市化日托中心小朋友的低γ-變形桿菌綱細菌多樣性和低TGF-β1水平有關。
和皮膚細菌類似的,腸道中糞桿菌屬細菌也和血液中白介素-17A的水平相關。在自然化日托中心的小朋友中,高水平的糞桿菌屬細菌,尤其是Faecalibacterium prausnitzii,與低白介素-17A水平有關,而過去的研究曾指出,Faecalibacterium prausnitzii豐度的降低與免疫失調有關。
總的來說,這項干預性試驗表明,更加自然化的環境可以豐富兒童的皮膚和腸道菌群,進而有利于免疫系統的發育。未來,對兒童生活環境的改善,或許可以幫助降低城市居住人群免疫相關疾病的風險。