绘制健康促进微生物与生化因子的全景图谱：构建“健康促进潜力数据库”的原型研究

本文提出“健康促进潜力数据库”（Database of Salutogenic Potential）原型，系统收录124种健康相关微生物类群和14种生化化合物，突破传统病原体中心研究范式，为环境微生物组与自然生化产物促进健康（salutogenic）的作用提供结构化数据支持，助力公共卫生、城市规划和生态系统修复的一体化健康（One Health）策略发展。

　　

超越病原体：重新定义微生物与健康的关系

微生物与生化研究长期聚焦于病原体，这种以威胁为中心的视角虽在疾病防治中挽救无数生命，却导致对环境微生物和生物源化合物的认知偏差。新兴证据表明，暴露于多样化的环境微生物组和天然生化产物同样具有健康促进作用（salutogenic）——能够增强健康与恢复力。当前研究正逐步从消除微生物转向认识生物多样性在创建健康促进环境中的关键作用。

健康促进微生物——即那些能够促进健康的微生物——以及有益的生化化合物，尽管在调节免疫功能、代谢过程、抑制疾病、缓解压力和支撑生态系统韧性方面扮演重要角色，却相对缺乏关注。例如，Roslund等学者通过将当地森林地表材料引入儿童教育环境进行生物多样性干预，发现该措施显著增加了儿童皮肤和肠道微生物组的多样性，并在27天后观察到免疫功能的增强。这类研究支持“老友假说”和生物多样性假说，该理论认为某些现代非传染性健康问题（如过敏、自身免疫疾病和慢性炎症疾病）源于缺乏与共进化微生物（如土壤微生物、蠕虫和其他共生生物）的接触，这些微生物历史上在先天免疫系统校准中发挥重要作用。

森林浴（Shinrin yoku）科学揭示了空气中植物源生化化合物对健康的积极影响。例如，植物挥发性有机物（phytoncides，亦称精油）可增强自然杀伤（NK）细胞活性和数量，并提高细胞内抗癌蛋白水平，显示出抗癌预防潜力。此外，这类化合物还能降低血压、心率和应激激素（如尿肾上腺素、去甲肾上腺素和唾液/血清皮质醇），同时提升血清脂联素和硫酸脱氢表雄酮水平，后者在调节葡萄糖水平和脂肪酸分解中发挥作用。新近提出的“空气营养素”（aeronutrients）概念进一步拓展了环境健康研究的维度，认为呼吸系统和嗅觉通路可摄取空气中对健康有益的营养素（维生素、脂肪酸和微量元素）。

除对人类健康的潜在益处外，健康促进微生物与化合物的广泛生态系统健康效应亦不容忽视。例如，花朵释放的挥发性化合物对传粉昆虫至关重要，而常见空气污染物（如氮氧化物和臭氧）会与这些花香发生反应，降低昆虫传粉效率。这提示未来数据库开发需将非人类动植物健康促进化合物纳入考量，进而完善一体健康（One Health）框架——该框架聚焦人类、非人类动物和环境健康的交叉领域。

构建“健康促进潜力数据库”（原型）

该测试版数据库通过PubMed、Web of Science和Scopus（2000–2024年）的系统文献检索构建，重点关注将环境微生物或生化物质与有益人类健康结局相联系的研究，并交叉参考了Optibac益生菌数据库等现有资源。经300余篇文章筛选，238篇符合纳入标准。由此识别出124个具有健康促进关联的微生物分类单元和14种生化化合物，涵盖63种 distinct健康益处。

代表性实例包括广泛认知的免疫调节菌属（如乳杆菌属^{Lactobacillus和双歧杆菌属Bifidobacterium）、与减压和抗炎作用相关的植物挥发性有机物（如α-蒎烯和D-柠檬烯），以及地嗅素（geosmin）——吸入健康土壤气味时该化合物与积极情绪和减轻抑郁样症状相关。数据采用关系型星型模式组织，中心事实表将分类单元或化合物与健康效益、环境和地理分布等维度相连。该模式支持诸如“我的样本中是否含有与免疫调节相关的分类单元？”或“哪些化合物在森林环境中促进压力减轻？”等查询。}

为促进透明度和可及性，数据库连接至Tableau Public供交互式探索，并辅以基于R Shiny应用程序的生物地理分布图（整合GBIF出现记录数据）。这些可视化并非健康促进潜力的 definitive地图，而是展示如何整合与查询出现数据的概念验证。

如何看待当前版本

必须强调这仅是一个原型，而非即用型应用，因此存在若干注意事项：

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  情境依赖性：微生物和化合物在某一环境下有益，在另一环境下可能带来风险。例如肠球菌属^{Enterococcus或梭菌属Clostridium物种在临床环境中具致病潜力，但在分解过程中承担重要生态功能。未来版本将扩展“致病潜力”维度。同样，内毒素等物质不能因其在免疫训练中的作用而被简单归类为固有健康促进物；依据情境（如食品污染），它们也可能引发有害炎症反应。这强调了根据具体应用（如环境暴露与食品安全）构建分类的重要性，而非假定通用的“好”或“坏”分类。}
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  应用特异性：健康促进的定义因情境而异。例如，托儿所的健康促进决定因素可能与热带生态系统恢复项目迥异。应用需 tailored数据库子集。
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  完整性：当前条目 heavily侧重细菌分类单元和植物源化合物；真菌（如酵母属Saccharomyces）和放线菌（关键抗生素生产者）代表不足，有待扩展。
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  证据基础：许多报告的效益（如减压或改善情绪）基于小型研究或有限生物标志物。稳健的干预试验和跨部门验证仍稀缺。

换言之，该数据库应被视为协作优化的 scaffold，而非“有益微生物”的权威清单。

转变病原体中心范式

尽管存在局限，“健康促进潜力数据库”开辟了新途径。虽然病原体对健康构成明确威胁，生态系统却也蕴藏着支持人类健康与福祉的健康促进因子。忽视这些成分会导致对微生物和生化环境、人体暴露组（exposome）及健康决定因素的认知不全。了解环境的健康促进潜力可为公共卫生干预、生态系统恢复、城市规划设计和一体健康（One Health）方法提供信息。

一体健康框架整合人类、（非人类）动物和环境健康，亦可受益于凸显微生物和生化相互作用正负两面的数据库。毕竟，健康并非“仅系疾病之缺席”。因此，一体健康方法应纳入健康促进与 demotion的考量。经进一步开发后，我们设想研究人员可对照“健康促进潜力数据库”查询环境样本（如土壤、空气或水），以识别潜在健康促进成分，从而实现对健康促进与 demotion元素的双重关注。

城市规划师、景观建筑师和环境工程师 potentially可结合该数据库信息与环境类型、土地利用和管理的代表性调查，设计优化暴露于健康促进微生物和化合物的蓝绿空间，以支持身心福祉。该数据库还可助力生态系统恢复项目，通过识别有益微生物和化合物重新引入退化生态系统，增强土壤健康、生物多样性和生态系统功能。为此，我们旨在将数据库从当前以人类为中心拓展至更广泛生态系统的潜在健康促进微生物与化合物。

挑战与未来方向

健康促进因子的全面表征仍处起步阶段，需持续研究以填补诸多知识空白。健康促进微生物和化合物的效应亦随环境情境和宿主因素而变化，使 generalization复杂化。我们计划通过纳入 emerging数据（如生命阶段依赖性）修订和扩展数据库条目。此外，我们拟在发布用户就绪版本前于实际项目中测试这些测试条目。

机器学习整合亦存机遇，即开发基于数据库模式预测未表征样本中健康促进潜力的算法。对已识别健康促进物的致病潜力或其他不良效应的深入研究同样至关重要。例如，可能存在倒U型剂量反应曲线关系——即暴露过少或过多可能呈现健康 demoting关系，而中等暴露水平或为最优。此类非线性毒物兴奋效应（hormetic effects）和缺乏-充足-毒性关系表明，健康促进物可能在最佳剂量范围内提供健康保护。此外，识别“促进者”和“拮抗者”亦具价值——例如，可能存在对健康促进物具支持效应的 mutualistic共生生物，拮抗物/抑制剂亦然。

作为活数据库，其设计旨通过社区贡献、新兴文献和跨学科协作不断演进。用户可通过填写指定Google表单建议新条目或数据库修正。

“健康促进潜力数据库”在此作为概念原型呈现，旨在拓宽微生物与生化研究的视角。我们视此初始版本为迭代发展的 foundation，而非即用型工具，以此凸显健康促进因子可与病原体一同被编录与探索。尽管当前焦点主要集中于人类健康，未来扩展将延伸至生态系统情境，承认人类与生态系统健康的相互依存。通过在此早期阶段指明机遇与局限，我们旨在催化对话、协作与优化。最终，随着持续开发与应用，该倡议有望转变我们在多样系统中概念化与利用隐形健康决定因素的方式。