龔惠莉 翟 俊

《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》明確提出整治影響健康的環(huán)境問題，建設(shè)健康環(huán)境，從而全面改善社會健康水平促進(jìn)健康可持續(xù)[1]。近年來大健康(One Health)理念不斷發(fā)展，其旨在通過交叉學(xué)科的研究和行動來推進(jìn)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)綜合健康風(fēng)險管理[2-4]。二者都共同反映出維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康、提升全人類福祉的全球趨勢。

花粉癥是常見的環(huán)境健康問題，其原因除了花粉致敏原增加，還涉及更深層的環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)破壞影響了人類健康的問題，因此花粉致敏問題也是大健康議題的一個側(cè)面?；ǚ壑旅糁参镏敢揽匡L(fēng)媒傳粉的、花粉壁上的特殊蛋白會引起敏感個體超敏反應(yīng)的植物體[5]。一般風(fēng)媒花的花粉易引起過敏，因為風(fēng)媒植物的花粉顆粒小、重量輕、數(shù)量較多，且多不具黏性，依靠風(fēng)傳播，飄浮擴(kuò)散在大氣中容易引發(fā)過敏。而蟲媒花的花粉顆粒較大且重，有黏性，附著在昆蟲身體上借助昆蟲傳粉，較少擴(kuò)散到空氣中，因此致敏幾率較低?；ǚ郯Y(又稱枯草熱)表現(xiàn)為過敏性鼻炎、皮炎等臨床反應(yīng)。過敏相關(guān)疾病產(chǎn)生了巨大的健康成本：直接成本(診療費(fèi)等)、間接成本(病假等)、無形成本(生活質(zhì)量下降等)[6-7]。歐美人民受花粉癥困擾較早[8]，2013年世界過敏組織(World Allergy Organization，WAO)的統(tǒng)計表明，全球受過敏相關(guān)疾病困擾的人數(shù)已占全球人口的10%～30%[9]，花粉是最常見的過敏原之一。在中國，早在2000年就有研究顯示，部分地區(qū)花粉過敏發(fā)病率已高達(dá)5%[10]；近年來的研究表明花粉過敏人數(shù)約占全國總?cè)藬?shù)的1%～5%，患者人數(shù)仍在逐年遞增[11-12]。如今隨著每年季節(jié)性花期的到來，我國居民進(jìn)行著抗花粉過敏的“持久戰(zhàn)”。

針對植物花粉致敏問題，本文梳理了大量醫(yī)學(xué)、環(huán)境、景觀等領(lǐng)域的研究，回溯花粉致敏現(xiàn)象及其研究的歷史進(jìn)程，探究了致敏植物、生物多樣性、花粉過敏癥之間的關(guān)系和影響路徑，據(jù)此提出了針對植物致敏性源頭評估，空間營造以在傳播過程中部分消解植物致敏原的影響，通過關(guān)鍵種植物生境營造修復(fù)環(huán)境微生物群落、促進(jìn)人體獲得性免疫機(jī)制發(fā)揮作用[13]的綜合研究設(shè)計思路和愿景構(gòu)想。

1 研究濫觴：19世紀(jì)現(xiàn)代花粉致敏問題研究的開端

19世紀(jì)以前，雖然有為數(shù)不多的醫(yī)學(xué)學(xué)者對類似于花粉癥的病例進(jìn)行了記載[14-16]，但人們尚不能將花粉癥和風(fēng)熱感冒區(qū)分開來，對花粉癥致病原因及病理的了解較為匱乏[16]。

花粉癥最初爆發(fā)于英國、美國等最先開展2次工業(yè)革命的國家，基于此，19世紀(jì)一批里程碑式的醫(yī)學(xué)家對該疾病深入探索，其研究被視為現(xiàn)代花粉癥研究的濫觴[16]。值得注意的是，在他們對花粉癥致病原因和流行原因的探索過程中，已經(jīng)關(guān)注到了環(huán)境、生態(tài)領(lǐng)域。1819年，英國醫(yī)生約翰·博斯托克(John Bostock)首次對當(dāng)時被稱為“catarrhus aestivus/summer catarrh”(后被稱為花粉癥)的疾病做了第一個完整且經(jīng)典的醫(yī)學(xué)報告，指出花粉癥是一種明確的醫(yī)學(xué)實體，而這份報告也被視為現(xiàn)代花粉癥研究的開端[16-20]。1819—1828年期間，博斯托克根據(jù)他的病例和走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)疾病多發(fā)生在上層階級而少發(fā)生于窮人中，他還記載道：“流行觀點(diǎn)認(rèn)為干草的分泌物引發(fā)了疾病，因此該疾病被稱為枯草熱(hay fever，即花粉癥)。[16，19，21]”1830年，倫敦醫(yī)生約翰·艾略特森(John Elliotson)的一位病人堅持聲稱花粉是其致病原因，艾略特森對此進(jìn)行了詳細(xì)記載，這是第一次對真正病因——植物花粉的記載。除此之外艾略特森還認(rèn)為當(dāng)時花粉癥愈發(fā)流行，不僅是因為該疾病在當(dāng)時越發(fā)為人所熟知，也許還與那幾年新草種的大量引進(jìn)有關(guān)[16，22]。1862年，德國醫(yī)生菲利普·菲比斯(Philip Phoebus)發(fā)表的專著記錄了其對花粉癥的第一次流行病學(xué)調(diào)查，他對花粉癥的地理空間分布、發(fā)生時間、患者性別、社會地位和遺傳性進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明花粉癥在英國的發(fā)病率比其他歐洲國家都要高，這可能與英國最先開展工業(yè)革命、工業(yè)化發(fā)達(dá)程度較其他歐洲國家更高有關(guān)。此次流行病學(xué)調(diào)查也為日后相關(guān)研究奠定了標(biāo)準(zhǔn)[19，23-24]。19世紀(jì)70年代，身為醫(yī)生同時也是花粉癥病人的英國醫(yī)生查爾斯·哈里森·布萊克利(Charles Harrison Blackley)首次以實驗證明了花粉癥的致病原因是人群吸入了各種花粉[16，23]；他還發(fā)現(xiàn)，更長時間暴露于花粉中的農(nóng)夫們反而很少受花粉癥困擾，因此他認(rèn)為受教育程度以及暴露于花粉中的時間與花粉癥的流行有關(guān)；除此之外，他還發(fā)現(xiàn)隨著城市人口的增長，越來越多的人離開土地，以及農(nóng)業(yè)種植方式的改變(大量土地生產(chǎn)牧草以滿足生產(chǎn)需求)使得越來越多的人遭受枯草熱的困擾[16，19，23，25]。布萊克利對患者“受教育程度”的對比，實則暗含農(nóng)村與城市環(huán)境不同對花粉癥發(fā)生的影響，其研究也表明環(huán)境中致敏物質(zhì)的增加加劇了花粉癥的流行。1872年哈佛大學(xué)教授莫里爾·懷曼(Morril Wyman)發(fā)表著作，記載其通過實驗證實了豚草為花粉癥的誘發(fā)因素之一[26]。1876年，紐約大學(xué)貝爾德(Beard)醫(yī)生認(rèn)為花粉癥與神經(jīng)衰弱緊密相關(guān)，而神經(jīng)衰弱主要發(fā)生在上層階級，因此花粉癥是一種“腦力勞動階層而非體力勞動階層的疾病”[27]。1888年，英國醫(yī)生麥克布賴德(Mcbride)強(qiáng)調(diào)了人群差異和疾病的關(guān)系，他認(rèn)為從事高強(qiáng)度腦力勞動的成年男子和神經(jīng)衰弱的年輕女子更易罹患花粉癥[28]，他與貝爾德都試圖以農(nóng)村和城市居民的神經(jīng)健康狀況來解釋患者特征和地理空間差異。至19世紀(jì)末，花粉是致病原因已成為共識，而花粉癥則被普遍視為發(fā)生于受過教育的城市居民和社會上層的疾病(表1)。

表1 19世紀(jì)有關(guān)植物致敏問題的主要探索[16-28]

通過以上回顧，可以發(fā)現(xiàn)：1)植物(如豚草)花粉是病因已被廣泛證實，新草種的引進(jìn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變提升了致敏原的濃度，加劇了花粉癥的流行；2)花粉癥患者多為城市居民，而農(nóng)村花粉癥病例較少?；ǚ郯Y一度被視為“財富和文化的代價”“19世紀(jì)的文明病”[16，23]。但是花粉癥為何以及如何與城市、文明的發(fā)展有關(guān)，仍未得到合理的解釋。

2 研究突破：生物多樣性視角下城市生態(tài)環(huán)境變化與過敏性疾病的關(guān)系研究

為了解答19世紀(jì)的未解之疑，許多學(xué)者把視角轉(zhuǎn)向了工業(yè)革命和城市化導(dǎo)致的生態(tài)惡化及生物多樣性喪失，他們通過“衛(wèi)生假說”(Hygiene Hypothesis)、“老朋友假說”(Old Friend Hypothesis)、“微生物剝奪假說”(Microbial Deprivation Hypothesis)(圖1)等理論和實證研究，探究了城市環(huán)境變化、環(huán)境微生物與人體免疫系統(tǒng)健康的關(guān)系。

圖1 微生物改變與人體免疫健康關(guān)系的前期相關(guān)研究(作者總結(jié)自參考文獻(xiàn)[29-34])

生物多樣性假說(Biodiversity Hypothesis)[35-36]是上述假說的集大成和進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步揭示了生物多樣性視角下城市生態(tài)環(huán)境變化、環(huán)境微生物群落喪失與過敏性疾病的關(guān)系。2011年，芬蘭醫(yī)學(xué)者馮·赫爾岑(Von Hertzen)等[35]首次論述了“生物多樣性假說”，認(rèn)為全球兩大趨勢——生物多樣性的喪失與過敏炎癥的頻發(fā)存在密切聯(lián)系，提出：1)大型生物群和微生物群緊密關(guān)聯(lián)，土地利用方式改變和人類對自然生境的破壞使城市動植物物種大規(guī)模滅絕、生物多樣性銳減，并直接導(dǎo)致了環(huán)境微生物多樣性和豐富度的下降；2)人體受2層微生物的嵌套保護(hù)，外層環(huán)境微生物與內(nèi)層人體微生物長期共生并存，環(huán)境微生物與人體免疫細(xì)胞的相互作用能夠激活人體先天的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，誘導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)回路，而不會引起防御性免疫反應(yīng)；3)環(huán)境微生物群的普遍喪失和改變引起了人體免疫功能障礙和“免疫適應(yīng)綜合癥”，使得過敏和炎癥發(fā)病率上升(圖2)。該研究解釋了為何工業(yè)化和城市化如火如荼發(fā)展的19世紀(jì)中期過敏問題已經(jīng)非常普遍：短期內(nèi)基因不變的情況下，生存環(huán)境改變和環(huán)境微生物群落的大規(guī)模喪失打破了人體免疫調(diào)節(jié)的平衡，誘發(fā)了過敏等疾病。2012年，環(huán)境生物多樣性、人體微生物群組與過敏的關(guān)系得到了證實，芬蘭學(xué)者伊爾克卡·漢斯基(Ilkka Hanski)等[37]在比對健康青少年和易過敏青少年的皮膚桿菌時發(fā)現(xiàn)，易過敏青少年的皮膚桿菌多樣性低，這與其住宅周圍環(huán)境中綠地較少，生物多樣性較低，缺乏能為人體提供有益桿菌的植物有關(guān)。2013年，芬蘭學(xué)者塔里·哈赫特拉(Tari Haahtela)等[38]指出城市化和人口增長，導(dǎo)致了生物多樣性的喪失如大型生物群及微生物群落喪失，人體微生物群缺失菌群失調(diào)，導(dǎo)致免疫功能紊亂耐受性差，最終導(dǎo)致炎癥及各種疾病。研究還提出，城市化還導(dǎo)致了氣候變化：氣候變暖延長花期，增加花粉量，提升花粉濃度。另外，空氣污染物與花粉的相互作用還可能提升花粉致敏性，這些都使花粉致敏問題惡化。2017、2019年澳大利亞雅各布·米爾斯(Jacob Mills)等學(xué)者基于生物多樣性假說，提出“微生物再野化假說”[39-40](the Microbiome Rewilding Hypothesis)，提出在城市綠地中修復(fù)自然生境恢復(fù)高生物多樣性，能夠提高微生物多樣性，還原更加野化的共生、競爭和捕食的微生態(tài)過程，并與人體免疫機(jī)制相互作用，最終達(dá)到為人體提供疾病初級預(yù)防的狀態(tài)(圖3-1)。微生物再野化假說基于生物多樣性假說等理論指出的“環(huán)境微生物群落缺失對人體免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)的消極影響”，進(jìn)一步提出了城市綠地多樣生境修復(fù)對策(圖3-2)。2019年，芬蘭學(xué)者哈赫特拉[36]再次發(fā)文，再議“生物多樣性假說”及城市化與炎癥等疾病的因果作用機(jī)制(圖4)，強(qiáng)調(diào)新城市環(huán)境下人體獲得性免疫調(diào)節(jié)回路受到威脅，其動態(tài)平衡也被打破，因此呼吁人們親近自然、保護(hù)自然，這是關(guān)系人類健康和福祉的重要課題，也是公共衛(wèi)生的重中之重。

圖2 生物多樣假說(作者譯自參考文獻(xiàn)[36])

圖3-1 微生物再野化假說(作者譯自參考文獻(xiàn)[40])

圖3-2 微生物再野化假說的推導(dǎo)(作者譯自參考文獻(xiàn)[39])

圖4 城市化與過敏性疾病因果關(guān)系(作者譯自參考文獻(xiàn)[36])

綜上所述，城市生態(tài)環(huán)境惡化，生境破壞、生物多樣性銳減和環(huán)境微生物改變，以及城市化的生活方式下人與自然環(huán)境及微生物接觸的減少，影響了人體從環(huán)境獲得必要的免疫保護(hù)[13，36]，人體免疫失衡，免疫系統(tǒng)紊亂和耐受性降低，誘發(fā)了過敏、炎癥等疾病。

3 研究啟示：生物多樣性視角下的花粉致敏發(fā)生路徑及對策研究

3.1 花粉致敏發(fā)生路徑

從環(huán)境風(fēng)險因子——植物花粉致敏原來看，致敏植物增加及種植密度過高[41]，外來植物增加[42]，氣候變暖增加花粉量，環(huán)境污染物加劇花粉致敏性[38]，都影響了花粉致敏。因此從源頭評估植物致敏性，能夠有效指導(dǎo)設(shè)計時的用量、布局，從而降低其消極影響。

就環(huán)境保護(hù)因子——環(huán)境微生物群落而言，環(huán)境生物及微生物群落的喪失，城市化生活方式下人們與環(huán)境微生物接觸的減少，使得過敏等疾病愈發(fā)普遍[35-36]。修復(fù)生境，再野化微生態(tài)過程，提升環(huán)境生物、微生物多樣性，有助于恢復(fù)環(huán)境微生物提供的與人類共同進(jìn)化出的人體免疫保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[39]。

空氣傳播和綠地空間設(shè)計等也影響花粉癥的流行。綠地內(nèi)空氣的流動性、主導(dǎo)風(fēng)向影響了花粉的傳播擴(kuò)播，致敏植物與道路、游人的距離和交互關(guān)系決定了是否會對游人產(chǎn)生直接且密集的影響，水體、地形可以消解、阻礙致敏花粉的擴(kuò)散。因此空間設(shè)計在致敏花粉的傳播過程中起到重要作用。

根據(jù)以上對植物花粉致敏發(fā)生路徑的總結(jié)，本研究提出在源頭端評估植物致敏性，在傳播端合理營造空間，在人體端修復(fù)生境恢復(fù)環(huán)境微生物群落的綜合研究設(shè)計思路和策略(圖5)。

圖5 花粉致敏發(fā)生路徑及對應(yīng)的研究設(shè)計策略(作者繪)

3.2 綜合研究思路及設(shè)計策略

1)源頭端：致敏植物識別和致敏性評估。

國外有關(guān)花粉致敏原識別的研究起步較早。北、中、東歐以樺木屬(Betula)為主要致敏樹種，地中海區(qū)域以油橄欖(Olea europaea)和柏屬(Cupressus)等植物為主[43]，北美有柏科(Cupressaceae)、櫟屬(Quercus)等[44]。20世紀(jì)起，已有許多學(xué)者調(diào)研了我國主要城市致敏花粉[45-53]。我國氣傳花粉植物的盛花期對應(yīng)花粉癥的3個高峰期：一為春季喬木開花期，有柏科、楊屬(Populus)等致敏植物；二為夏季，樹木和草本均有開花；三為秋季草本植物開花期，有蒿屬(Artemisia)、豚草屬(Ambrosia)等[50]。西班牙學(xué)者帕洛瑪·卡里納諾斯(Paloma Carina?os)等最早提出了城市綠地致敏指數(shù)IUGZA(the Index of Urban Green Zone Allergenicity)的計算公式[41，54-55]：

植物i的潛在致敏值為VPA(Value of Potential Allergenicity)=api×psi×pppi。通過評估植物的致敏潛力api(allergenic potential)、授粉策略psi(pollen strategy)、傳粉持續(xù)時間pppi(principal pollination period)、植株數(shù)量、高度Hi、所占面積Si等，量化評估植物的致敏潛力，為科學(xué)選用和設(shè)計提供思路。

2)傳播端：空間營造消解阻擋花粉。

空間中的水體、地形，能夠滯留、阻擋一定的花粉，減少擴(kuò)散至空氣中的花粉量。致敏植物應(yīng)布置在下風(fēng)向，以降低其擴(kuò)散影響。致敏植物不宜設(shè)置在路邊，應(yīng)有高大且葉密的不致敏植物對其進(jìn)行一定的遮擋；致敏植物附近不應(yīng)設(shè)置道路及休憩座椅和互動設(shè)施，以減少花粉釋放對游人產(chǎn)生的直接影響。具體的空間設(shè)計應(yīng)根據(jù)場地特征具體推敲。

3)人體端：生境修復(fù)、再野化環(huán)境微生物群落。

植物生境營造是再野化環(huán)境微生物群落的重要一環(huán)：植物是城市生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者,為生態(tài)鏈中的關(guān)鍵種如蝶類、蜜蜂、鳥類等提供了食源和營巢庇護(hù)，支持著共生、競爭、捕食等重要的生態(tài)過程。研究表明，傳粉昆蟲與蜜源植物形成的“取食-傳粉”共生結(jié)構(gòu)的復(fù)雜嵌套，有助于增強(qiáng)群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有助于種群增長[56]。因此根據(jù)蜜蜂[57]、蝴蝶[58]、甲蟲[59]等傳粉昆蟲以及頂層捕食者鳥類[60]等關(guān)鍵種的生活史，分析其食性、遮蔽、踏腳石廊道等，選擇合適的材料和植物物種，設(shè)計營造其可利用的、多樣豐富的植物生境，推動形成植物景觀與關(guān)鍵種協(xié)同共生的嵌套結(jié)構(gòu)，提升群落的多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定性[59]，完善生態(tài)鏈，提升生物和微生物群落的多樣性。

由此，在設(shè)計時，一方面需評估植物與關(guān)鍵物種的相互作用關(guān)系，為增加有益的微生物群落設(shè)計；另一方面需通過植入景觀空間，豐富人類與環(huán)境微生物的互動，比如構(gòu)建微生物介導(dǎo)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Microbiome-Inspired Green Infrastructure，MIGI)網(wǎng)絡(luò)[61](圖6)，以發(fā)揮環(huán)境微生物對人體免疫調(diào)節(jié)的作用，提升人體對花粉等過敏原的耐受性。

圖6 微生物介導(dǎo)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施：通過植物、景觀材料的選擇，形成具有多功能、能被生物廣泛利用的綠色特征，旨在促進(jìn)人類與共生微生物的相互作用，發(fā)揮重要的人類健康和生態(tài)健康協(xié)同效益(作者譯自參考文獻(xiàn)[61])

4 結(jié)論與討論

本文追溯了花粉致敏問題的研究歷史，基于醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)等領(lǐng)域的最新研究成果，以生物多樣性視角探究了植物致敏問題的發(fā)生路徑，探索出了結(jié)合源頭植物致敏原識別、空間設(shè)計、以景觀手段提升人體耐受性的綜合研究思路和設(shè)計方法。

值得說明的是，識別評估致敏植物，本意并非摒棄風(fēng)媒植物，而是通過設(shè)計前的致敏性評估，因地制宜、科學(xué)合理地安排風(fēng)媒植物的種植位置和栽植數(shù)量，控制致敏花粉的濃度，緩解消極影響。以關(guān)鍵種可利用的植物生境營造為并行步驟，目的是不論環(huán)境中致敏物質(zhì)如何，都可以先通過修復(fù)植物與關(guān)鍵種協(xié)同共生的嵌套結(jié)構(gòu)來增加生物多樣性完善生態(tài)鏈，恢復(fù)環(huán)境微生物為人體提供免疫保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。而如何平衡高致敏植物的多樣性及其健康風(fēng)險，值得后續(xù)研究繼續(xù)探討。

本文希望通過正視景觀中常見的花粉致敏問題，減輕人們的健康負(fù)擔(dān)，提升城市宜居性和人們的幸福感。本文以景觀為載體，以多學(xué)科視角探索花粉致敏的原因和策略，也仍有一些問題有待進(jìn)一步解答。

1)本文論證了植物生境、環(huán)境微生物群落對人體免疫機(jī)制的重要作用，可將其視為一種綠色醫(yī)學(xué)的提案[62]。作為綠色的“藥方”，具體何種微生物對人體免疫機(jī)制調(diào)節(jié)具有關(guān)鍵作用？存在于哪些植物或者生境中？可否提供更加靶向的設(shè)計啟示？需要微生物、植物、景觀等跨學(xué)科協(xié)同。此外，應(yīng)以何種“劑量”(頻率)來“攝取”(接觸)綠色藥方？接觸的頻率、斑塊面積、生物多樣性豐富度與人體健康的劑量-效果(dose-response)關(guān)系為何？哪些人群是最佳受益者[63]？都值得結(jié)合人口特征、健康狀態(tài)、生態(tài)指標(biāo)、綠地空間特征等繼續(xù)循證研究與討論。

2)本文的關(guān)注點(diǎn)是減輕花粉過敏導(dǎo)致的病痛，但現(xiàn)實生活中某些樹種承載了居民的記憶和情懷，或者被視為當(dāng)?shù)氐奈幕笳骱椭参锏貥?biāo)，如南京的懸鈴木行道樹。如何平衡文化、美學(xué)意義與植物的健康影響，如何在降低植物致敏影響的同時延續(xù)城市記憶，需要科學(xué)的設(shè)計建議與管理智慧的共同努力。

人類、自然、地球命運(yùn)休憩相關(guān)，植物致敏問題需要生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、風(fēng)景園林、城市規(guī)劃與社會學(xué)協(xié)同推進(jìn)，以探究更加精準(zhǔn)的環(huán)境-健康作用機(jī)制，以促進(jìn)基于自然的健康干預(yù)計劃與環(huán)境修復(fù)相結(jié)合，推進(jìn)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康的協(xié)同發(fā)展。