第十節 用新理論及高技術研究益生菌和宿主之間的關係
隨著分子生物學、人類基因組學、蛋白質工程、細胞生物工程、免疫學、納米生物技術、高濃度寡核苷酸微陳列技術、蛋白芯片技術、適時定量逆轉錄酶-多聚酶鏈反應技術、激光捕捉顯微解剖技術、熒光標記技術、無菌動物模型技術、代謝產物快速準確的分析技術等的發展，人們必將對體內的內生共生菌與宿主的關係有更深入的了解，並將根據宿主的生理狀況，選擇有益的正常菌群和相關組分塑造機體的生理功能，讓高等生物健康地生存，延長壽命。
一、用高新技術研究宿主與微生物之間的共生關係
Lora C.Hooper等（2001）在研究腸道微生物和宿主之間的關係方麵有大的突破。他們用激光捕捉顯微解剖技術、適時定量反轉錄酶-聚合酶鏈反應技術和高濃度寡核苷酸微陳列技術對多形擬杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）定植的無菌小鼠做了係統的研究，闡明了不少宿主與微生物共生體的相互關係。他們選用的菌是腸道正常厭氧菌的優勢菌，遺傳背景清楚，易於操作，在小鼠斷奶轉換期（腸道功能成熟期）能定植在小腸遠端的回腸部位，還能調控回腸表皮岩藻聚糖的產生。菌在體內定植10天後，殺死小鼠，在回腸含菌107ＣＦＵ/ml的內容物中分離RNA，發現菌完全能誘導岩藻聚糖在回腸上皮表達。表14-4表示的是以成年雄性無菌小鼠為對照，多形擬杆菌定植後基因表達量的變化。該實驗是用適時定量反轉錄酶-聚合酶鏈反應技術測定基因表達量的變化，用微陳列技術測定回腸樣品RNA，數據是3次測定的平均值。
齧齒無菌動物為了保持它的重量比有菌動物要求較高的熱能。微陳列分析指出，多形擬杆菌可改善宿主營養物質的加工和吸收，回腸中的Na+/葡萄糖協同轉運蛋白（SGLT-1）的mRNA有所提高。與脂質吸收有關的幾種蛋白和酶，如輔脂肪酶、肝脂肪酸黏附蛋白（L-FABP）、胰酯酶有關蛋白-2（PLRP-2）、載脂蛋白A-IV（後二者表中未列）都有所提高。另一項試驗（Kersten於2000年）指出快速誘導的脂肪因子（喂脂肪酸被抑製的PPAR靶）的表達顯著降低（表中無），說明定植後的小鼠增加了脂肪的吸收量。微量營養吸收也顯示了定植後的小鼠加大了吸收量。在另外的試驗中證明高親和表皮銅轉運蛋白（CRTI）有3倍高的表達，而金屬硫蛋白I和Ⅱ及鐵蛋白重鏈（在細胞中螯合金屬）降低很多。
輔脂肪酶原是胰外分泌腺泡細胞產生的，但作者發現這種酶也可在回腸隱窩表皮中表達，在多形擬杆菌定植部位可提高很多。這個酶在脂代謝中起關鍵性作用，它刺激胰甘油三酯酶和與胰脂有關的蛋白-2表達。這種酶位於隱窩上皮，並受腸道共生菌的調節。
完整的黏膜屏障對限製微生物的侵入至關重要，屏障係統一旦破壞就會引起免疫應答，造成疾病，如腸炎。多形擬杆菌定植不產生可見的炎症反應。B細胞產生的免疫球蛋白IgA的流向發生在多形擬杆菌定植10天後的回腸黏膜上，並且伴隨有多聚免疫球蛋白受體（PIgR）（運送IgA穿過表皮）基因的高表達；編碼黏膜層成分和三葉肽受體的通道基因的表達也有增加；衰變加速因子（介導細胞裂解的頂端表皮抑製劑）提高6倍。上述三類基因的同時高表達能抑製細菌穿過表皮的屏障。對多形擬杆菌最顯著的應答是富含脯氨酸小蛋白-2a（sprr-2a）的mRNA。sprr家庭成員作為角化細胞包被的組分和連接橋粒斑蛋白的過橋蛋白能提供鱗狀細胞的屏障功能。激光捕捉顯微解剖技術和適時定量反轉錄酶-聚合酶鏈反應技術揭示，sprr-2a mRA存在於表皮，在絨毛上而不是隱窩。多形擬杆菌誘導絨毛表達提高了280倍。表皮sprr-2a的應答暗示，蛋白參與了腸道上皮對細菌定植的屏障防禦工程。