John B. S. Haldane (1892-1964), bekend Brits geneticus, fysioloog en popularisator van de wetenschap, zette nieuwe wegen in voor het onderzoek in de populatiegenetica en de evolutie. Hij benadrukte de onmetelijkheid van de Melkweg aan de nachtelijke hemel en het feit dat er 400.000 soorten kevers waren, maar slechts 8.000 soorten zoogdieren, en zou gezegd hebben: “Als men uit de studie van zijn schepping zou kunnen concluderen wat de aard van de Schepper is, dan zou het blijken dat God een speciale voorliefde heeft voor sterren en kevers.” In dezelfde geest zou de lezer uit de nummers van de tijdschriften van de American Society for Microbiology en andere die de laatste jaren zijn verschenen, kunnen concluderen dat microbiologen een bijzondere voorliefde hebben voor lactobacillen. Tweeënvijftig publicaties over lactobacillen (met “lactobacillus” of “lactobacilli” in de titel of het abstract van het artikel) zijn alleen al in 2003 verschenen in Applied and Environmental Microbiology. Geen wonder: het zijn fascinerende en nuttige bacteriën.
Lactobacillen behoren tot de melkzuurbacteriën, een breed gedefinieerde groep die wordt gekenmerkt door de vorming van melkzuur als enig of voornaamste eindproduct van het koolhydraatmetabolisme. De lactobacillen zijn grampositieve, niet-sporevormende staafjes of coccobacillen met een G+C-gehalte gewoonlijk lager dan 50 mol% (22). Er zijn momenteel tachtig soorten lactobacillen bekend (55). Zij zijn strikt fermentatief, aerotolerant of anaëroob, zuur of acidofiel, en hebben complexe voedingsbehoeften (koolhydraten, aminozuren, peptiden, vetzuuresters, zouten, nucleïnezuurderivaten, vitaminen). Met glucose als koolstofbron kunnen lactobacillen homofermentatief (meer dan 85% van de fermentatieve producten als melkzuur producerend) of heterofermentatief (melkzuur, kooldioxide, ethanol en/of azijnzuur in equimolaire hoeveelheden producerend) zijn. De voedingsbehoeften van lactobacillen worden weerspiegeld in hun habitats, die rijk zijn aan koolhydraathoudende substraten: ze worden aangetroffen op planten of materiaal van plantaardige oorsprong, in gefermenteerd of bedorven voedsel, of in associatie met de lichamen van dieren (22).
Lactobacillen zijn belangrijk bij de productie van voedingsmiddelen die melkzuurfermentatie vereisen, met name zuivelproducten (yoghurt en kaas), gefermenteerde groenten (olijven, augurken en zuurkool), gefermenteerd vlees (salami), en zuurdesembrood. Het gebruik van lactobacillen in de voedingsindustrie heeft een lange geschiedenis, en de functies van de bacteriën in de industriële omgeving zijn goed bestudeerd (28). Lactobacillen die het lichaam van dieren bewonen zijn echter veel minder bekend, ondanks een bijna ononderbroken belangstelling van wetenschappers gedurende ongeveer 100 jaar.
Elie Metchnikoff (1845-1916), winnaar van een Nobelprijs voor zijn baanbrekende beschrijvingen van fagocytose, was geïnteresseerd in het verouderingsproces. Terwijl modern onderzoek over dit onderwerp zich concentreert op het behoud van niet-gemuteerde DNA-sequenties, richtte Metchnikoff zich op de darmmicrobiota als bron van vergiftiging van binnenuit (40, 41). Volgens Metchnikoff was de bacteriële gemeenschap in de dikke darm van de mens een bron van stoffen die giftig waren voor het zenuwstelsel en het bloedvatenstelsel van de gastheer. Deze toxische stoffen, die uit de darm werden opgenomen en in de bloedbaan circuleerden, droegen bij tot het verouderingsproces. De darmbacteriën werden aldus geïdentificeerd als de veroorzakers van “autointoxicatie”. De schadelijke bacteriën waren in staat eiwitten af te breken (rotting), waarbij ammoniak, aminen en indool vrijkwamen, die, in de juiste concentraties, giftig waren voor de menselijke weefsels. Metchnikoff leidde hieruit af dat lage concentraties giftige bacteriële producten aan de ontgifting door de lever konden ontsnappen en in de systemische circulatie terecht konden komen. Zijn oplossing om autointoxicatie te voorkomen was radicaal: chirurgische verwijdering van de dikke darm. Een minder beangstigende en meer populaire remedie was echter om te proberen het aantal rottende bacteriën in de darm te vervangen of te verminderen door de darmmicrobiota te verrijken met bacteriepopulaties die koolhydraten fermenteerden en weinig proteolytische activiteit hadden. Orale toediening van culturen van fermenterende bacteriën zou, zo werd voorgesteld, de “nuttige” bacteriën in het darmkanaal “implanteren”. Voor dit doel werd de voorkeur gegeven aan melkzuurproducerende bacteriën, omdat was waargenomen dat de natuurlijke fermentatie van melk door deze microben de groei van niet-zuurtolerante bacteriën, waaronder proteolytische soorten, verhinderde. Als melkzuurgisting het bederf van melk tegenging, zou het dan niet hetzelfde effect hebben in het spijsverteringskanaal als geschikte bacteriën werden gebruikt? Oost-Europeanen, van wie sommigen blijkbaar lang leefden, consumeerden gefermenteerde zuivelproducten als onderdeel van hun dagelijks dieet (40, 41). Dit werd opgevat als een bewijs van werkzaamheid, en melk gefermenteerd met de “Bulgaarse bacil” van Metchnikoff raakte vervolgens in zwang in West-Europa: de geboorte van probiotica. De term “probioticum”, die voor het eerst in een heel andere context werd gebruikt door Lilley en Stillwell (34) om stoffen aan te duiden die door een bepaald soort micro-organisme werden afgescheiden en de groei van een ander soort micro-organisme stimuleerden (probioticum in tegenstelling tot antibioticum), werd later gebruikt om “organismen en stoffen aan te duiden die bijdragen tot het microbiële evenwicht in de darmen” (44). De definitie van Fuller (13), “een levend microbieel voedingssupplement dat een gunstige invloed heeft op het gastdier door het darmevenwicht te verbeteren”, is algemeen gebruikt. “Levende micro-organismen die bij inname in bepaalde hoeveelheden voordelen voor de gezondheid opleveren die verder gaan dan de algemene voeding” is voorgesteld (20), evenals de formulering “Probiotica bevatten microbiële cellen die het maagdarmkanaal passeren en die daardoor de gezondheid van de consument ten goede komen” (63). Zo ook het volgende: “gedefinieerde, levende micro-organismen die in toereikende hoeveelheden worden toegediend en die een gunstig fysiologisch effect hebben op de gastheer” (49); “levende micro-organismen die, wanneer zij in toereikende hoeveelheden worden toegediend, een gunstig effect hebben op de gezondheid van de gastheer” (52); en “preparaten van microbiële cellen of bestanddelen van microbiële cellen die een gunstig effect hebben op de gezondheid en het welzijn van de gastheer” (51).
Probiotische producten, waarvan vele lactobacillen bevatten, worden actief gepromoot door de zuivel-, voedings-, en “zelfzorg gezondheid” industrieën en zijn kritiekloos geaccepteerd door zowel voedingswetenschappers als het grote publiek. De beweringen over de werkzaamheid van probiotica in relatie tot de voordelen voor de menselijke gezondheid zijn echter niet het resultaat van strenge, onbevooroordeelde evaluaties zoals die door de Amerikaanse Food and Drug Administration voor farmaceutische producten worden voorgeschreven (60). Met andere woorden, deze beweringen zijn niet onderworpen aan de gebruikelijke vier fasen van beoordeling van de werkzaamheid (47).
Metchnikoffs opvatting dat consumptie van bacteriecellen in voedsel de verhoudingen zou veranderen waarin bepaalde populaties aanwezig waren in de darmmicrobiota, zag een van de krachtigste krachten in de natuur over het hoofd: homeostase. Eenvoudig gezegd is homeostase de kracht in de natuur waardoor, hoewel alles verandert, alles hetzelfde blijft (2). De homeostase van bacteriële gemeenschappen wordt vertegenwoordigd door een stabiele toestand die door de organismen zelf wordt gegenereerd. Concurrentie om voedingsstoffen en ruimte, de remming van de ene groep door de stofwisselingsproducten van een andere groep, en predatie en parasitisme dragen alle bij tot de regulering van populaties in bepaalde verhoudingen, de een tot de ander. Omdat alle ecologische niches in een gereguleerde bacteriegemeenschap zijn gevuld, is het voor allochtone (op een andere plaats ontstane) microben, die per ongeluk of opzettelijk in een ecosysteem worden geïntroduceerd, uiterst moeilijk om zich te vestigen. Dit verschijnsel wordt “competitieve uitsluiting” genoemd (2). De nieuw geïntroduceerde bacteriën hebben geen mogelijkheid om in het ecosysteem hun brood te verdienen, aangezien alle mogelijke niches al zijn gevuld. De samenstelling van de menselijke darmmicrobiota, zoals blijkt uit het onderzoek van ontlastingsmonsters, heeft een opmerkelijke stabiliteit (58, 69). De genetische vingerafdruk (denaturerende gradiëntgel-elektroforetische profielen) van deze bacteriegemeenschap is constant gebleven in monsters die tijdens langdurige studies, zelfs van 18 maanden, zijn genomen (63). Voor veel van de onderzochte mensen reikte deze stabiliteit verder dan geslachten en soorten, zelfs tot op het niveau van bacteriestammen (30, 37). Concurrentie-uitsluiting is van belang bij de introductie van probiotische bacteriën in de darm. Deze bacteriecellen maken allochtoon deel uit van de bacteriegemeenschap van de darm, en zoals in diverse studies is aangetoond, hebben zij slechts een tijdelijk bestaan in het ecosysteem van de darm (1, 11, 54, 57, 63). In één studie bijvoorbeeld werd Lactobacillus rhamnosus DR20 gedurende 6 maanden dagelijks in melk toegediend aan menselijke proefpersonen (63). De probioticastam werd alleen gedetecteerd zolang het probioticum werd geconsumeerd. Zodra de consumptie van het probioticum stopte, werd de bacterie ook niet meer uitgescheiden in de feces. Bovendien waren de hoeveelheden van de probiotische stam relatief laag (105 tot 106 organismen per gram feces), en werd de stam slechts onregelmatig gedetecteerd in monsters van ongeveer 40% van de proefpersonen die al een stabiele Lactobacillus-populatie in hun darmen hadden. De rest van de proefpersonen had geen stabiele Lactobacillus-populaties, en de probiotische stam kon in al hun ontlastingsmonsters worden gedetecteerd tijdens de periode van probioticagebruik, omdat de probiotische cellen niet in de minderheid waren ten opzichte van de inwonende lactobacillen.
Allochtone lactobacillen worden vaak in het darmecosysteem geïntroduceerd omdat ze alomtegenwoordig zijn in de natuur. Ze maken deel uit van de microbiota van veel voedingsmiddelen, en deze van voedsel afgeleide Lactobacillus-soorten kunnen tijdelijk en onvoorspelbaar in de menselijke ontlasting worden gedetecteerd (7, 66). Daarentegen is, zoals hierboven opgemerkt, een deel van de menselijke proefpersonen drager van autochtone (op de plaats van herkomst gevormde) lactobacillen (63). Het concept van autochtonie werd voor het eerst in verband gebracht met het darm-ecosysteem door Dubos en collega’s (9), en vervolgens gedefinieerd door Dwayne Savage: “Autochtone microben worden gekarakteriseerd als inheemse micro-organismen die bepaalde regio’s van het darmkanaal vroeg in het leven koloniseren, zich snel na kolonisatie vermenigvuldigen tot hoge populatieniveaus, en gedurende het hele leven van gezonde, goed gevoede dieren op die niveaus blijven. Autochtone micro-organismen zouden in wezen bij alle individuen van een bepaalde diersoort moeten worden aangetroffen, ongeacht hun geografische locatie” (56).
Als resultaat van verdere reflectie op waarnemingen gedaan in recente studies over Lactobacillus ecologie, zou de volgende beknopte definitie kunnen worden voorgesteld: “Een autochtone soort heeft een langdurige associatie met een bepaalde gastheersoort, vormt een stabiele populatie van karakteristieke omvang in een bepaalde regio van de darm, en heeft een aantoonbare ecologische functie.” Deze definitie kan worden beschouwd als een werkhypothese en een basis voor verdere discussie.
Autochtone Lactobacillus-soorten kunnen duidelijk worden geïdentificeerd in het geval van vleeskuikens die onder commerciële omstandigheden worden grootgebracht (19, 31). Lactobacillen vestigen zich in de krop van de dieren kort nadat ze uit het ei zijn gekomen en blijven gedurende het hele leven van de gastheer bestaan, ondanks de gebruikelijke toediening van antimicrobiële geneesmiddelen in het pluimveevoer (langdurige associatie met een bepaalde gastheersoort). Ten minste enkele Lactobacillus-stammen hechten zich aan het kropepitheel en vermenigvuldigen zich tot een biofilm. De metabolische activiteiten van de lactobacillen die op deze wijze blijven bestaan, beïnvloeden de pH van de digesta, die op zijn beurt de proliferatie van enterobacteriën afremt (aantoonbare ecologische functie) (14). Lactobacilluscellen zorgen voor een inoculum van de digesta, die vervolgens in de rest van de darm rijk is aan lactobacillen (stabiele populaties van karakteristieke omvang) (14, 31). Een groot deel van de microbiota van de ileale inhoud bestaat bijvoorbeeld uit lactobacillen (35). Bovendien is binnen de totale Lactobacillus-populatie van de kippendarm een soortenopvolging waarneembaar. Terwijl leden van de Lactobacillus acidophilus groep en Lactobacillus reuteri vroege kolonisatoren zijn, wordt Lactobacillus salivarius consequent alleen bij oudere vogels aangetroffen (19, 31). De mechanistische regulatie van deze opeenvolging zou fascinerend zijn om te bestuderen, omdat het erop lijkt dat voorafgaande conditionering van de habitat door andere lactobacillen, of door veranderingen in de kippenfysiologie of de voedselsamenstelling, nodig is voor L. salivarius om zich te vestigen en te persisteren in de darm van vogels. Een soortgelijke Lactobacillus-opvolging treedt op in de krop en het ileum, wat suggereert dat kolonisatie van de krop de samenstelling van de microbiota van de ileale digesta bepaalt met betrekking tot de Lactobacillus-populatie.
L. reuteri is autochtoon in de knaagdierendarm, zoals blijkt uit het feit dat het daar in verschillende studies is gedetecteerd; hecht zich aan het niet-secretorische epitheel van de bosmaag en vormt zo een biofilm; blijft levenslang op constante populatieniveaus bestaan in de darmen van voorheen Lactobacillus-vrije muizen die eenmalig via de mond met een reincultuur zijn geïnoculeerd; en beïnvloedt de biochemie van de dunne darm (23, 38, 42, 64, 67). L. reuteri en het darmecosysteem van muizen vormen daarom een uitstekend paradigma voor de studie van de moleculaire basis van autochtonie. In het afgelopen decennium zijn promoter-trapping technologieën ontwikkeld om de beperking van in vitro modellen te overwinnen voor het bestuderen van de eigenschappen die ecologische prestaties in complexe ecosystemen verbeteren. Zo werd de in vivo expressietechnologie (IVET) ontwikkeld door Mahan en collega’s om de genexpressie door Salmonella enterica serovar Typhimurium tijdens infectie van muizen te bestuderen (36). IVET werd ook gebruikt om in vivo geïnduceerde (ivi) genen te identificeren voor een aantal andere pathogenen, en mutaties binnen een subset van deze ivi genen resulteerden in een afname van de virulentie (46). IVET identificeerde onlangs L. reuteri stam 100-23 genen die specifiek geïnduceerd werden in de darm van de muis (65). Een op plasmiden gebaseerd systeem werd geconstrueerd met ′ermGT (dat lincomycineresistentie verleent) als het primaire reportergen voor de selectie van promotors die actief zijn in de darmen van muizen die met lincomycine werden behandeld. Een tweede reportergen, ′bglM (coderend voor beta-glucanase), maakte het mogelijk onderscheid te maken tussen constitutieve en in vivo-induceerbare promotors. Toepassing van het IVET systeem met L. reuteri en voorheen Lactobacillus-vrije muizen bracht drie genen aan het licht die specifiek geïnduceerd worden tijdens kolonisatie. Er werden sequenties gevonden met homologie aan xylose-isomerase (xylA) en methioninesulfoxidereductase (msrB). De derde locus vertoonde homologie met een eiwit met onbekende functie. Xylose is een van planten afkomstige suiker die vaak voorkomt in stro en zemelen en via voedsel in de darm wordt gebracht. Xylose in de darm zou afkomstig kunnen zijn van de hydrolyse van xylanen en pectinen door andere leden van de darmmicrobiota. De selectieve expressie van xylose-isomerase suggereert dat L. reuteri 100-23 in zijn energiebehoefte in de darm ten minste gedeeltelijk voorziet door de fermentatie van xylose of isoprimeverose (het hoofdbestanddeel van xyloglucanen) (4). Methioninesulfoxidereductase is een herstellend enzym dat bacteriën beschermt tegen oxidatieve schade veroorzaakt door reactieve stikstof- en zuurstofintermediairen. Stikstofmonoxide wordt geproduceerd door epitheelcellen van het ileum en de dikke darm en fungeert mogelijk als een oxidatieve barrière, die de intestinale homeostase handhaaft, de translocatie van bacteriën vermindert en een verdedigingsmiddel vormt tegen ziekteverwekkers (25, 50). Deze baanbrekende IVET studie toonde het nut aan van de technologie bij het onderzoeken van de moleculaire basis van autochtonie en identificeerde bacteriële eigenschappen die essentieel kunnen zijn voor L. reuteri persistentie in de darm (65). Er is nu inderdaad veel voor te zeggen om genomische vergelijkingen uit te voeren tussen L. reuteri 100-23 en een stam van dezelfde soort die de darm van de muis niet koloniseert. Stam 100-23 heeft duidelijk eigenschappen die hem in staat stellen een biofilm te vormen en zich te handhaven op de epithelia van de voormaag van muizen. Bovendien kan deze stam genetisch gemanipuleerd worden en zal hij heterologe genen tot expressie brengen die in vitro (door elektrotransformatie) of door horizontale genoverdracht in het darmecosysteem zijn ingebracht (24, 38). Genomische vergelijkingen van L. reuteri-stammen in relatie tot de ecologische verschijnselen waarmee zij in de darm van de muis worden geassocieerd, zouden de moleculaire grondslagen van autochtonie kunnen onthullen.
Enkele microbiologen hopen dat lactobacillen genetisch gemodificeerd kunnen worden, zodat hun cellen stoffen produceren met biotechnologische, en misschien therapeutische, waarde. In plaats van deze recombinante bacteriën in industriële fermentoren te gebruiken, werd ernaar gestreefd de bacteriecellen in de darm te gebruiken als in situ-fabriekjes die een bioactieve stof zouden afleveren in een bepaald deel van de darm (39). Dit werk werd gehinderd door het gebruik van allochtone soorten lactobacillen, waardoor weinig vooruitgang werd geboekt bij het bereiken van het algemene doel. De erkenning van autochtone soorten die geassocieerd worden met verschillende dierlijke gastheren maakt het waarschijnlijker dat recombinante lactobacillen die tenminste enige kans hebben om te metaboliseren, en misschien te persisteren, in de darm kunnen worden geproduceerd. Het werk van Lee en collega’s, waarin recombinante vaginale lactobacillen die de eerste twee domeinen van menselijk CD4 synthetiseerden en uitscheidden, werden ontwikkeld en in vitro competitief bleken te zijn in het blokkeren van infectie van doelcellen door het menselijk immunodeficiëntievirus, is een goed voorbeeld van een rationele benadering van dit type onderzoek (5). Hoewel bij deze experimenten een autochtone Lactobacillus-soort werd gebruikt, blijft het speculatief of de recombinante bacteriën het vermogen hebben om te persisteren na instillatie in vagina’s.
De interacties van lactobacillen met hun gastheren en hun invloed op gastheereigenschappen blijven microbiologen fascineren (59). Aanwijzingen voor de invloeden van bacteriën op de zoogdiergastheer zijn verkregen uit vergelijkingen van de biochemische en fysiologische kenmerken van kiemvrije en conventionele muizen, maar vergelijkend onderzoek van dit type kan nu worden uitgevoerd op een geavanceerd niveau als gevolg van de komst van genoomsequencing van dieren en de daaruit voortvloeiende vervaardiging van DNA-microarrays die beschikken over sequenties die representatief zijn voor het gehele genoom van het dier. Het potentieel voor het verkrijgen van boeiende kennis van mechanistische invloeden van de microbiota op de gastheer door deze aanpak is aangetoond door het baanbrekende werk van Hooper en collega’s, die de impact van kolonisatie van voorheen kiemvrije muizen door Bacteroides thetaiotaomicron bestudeerden (26). Maar mono-associatie-experimenten met voorheen kiemvrije muizen zijn niet representatief voor wat in het natuurlijke ecosysteem voorkomt. Een enkele bacteriestam die de darm van een gnotobiote koloniseert, bereikt gewoonlijk een veel hoger populatieniveau dan in een conventioneel dier, waar de microbe te maken heeft met intense concurrentie van de andere leden van de microbiota. Fysiologische verschillen tussen kiemvrije en conventionele dieren kunnen ook de kolonisatiepatronen beïnvloeden. Het wash-out effect van de dunne darm motiliteit beperkt de bacteriën tot de meer statische eind ileum of dikke darm van conventionele dieren, maar deze beperking verdwijnt in de monogeassocieerde dier als gevolg van de langzamere peristaltiek kenmerkend voor de gnotobiotische gastheer (18). Bovendien kan in het complexe conventionele ecosysteem de up- of downregulatie van genexpressie in de gastheer, veroorzaakt door de aanwezigheid van één bacteriesoort, teniet worden gedaan door de invloed van een andere soort (26). Een meer ecologische visie zou er dus voor pleiten de additieve benadering (kiemvrij dier plus bacteriesoorten) te verlaten en een subtractieve benadering te volgen (conventioneel dier min bacteriesoorten). Muizen zonder lactobacillen, maar gekoloniseerd door een complexe microbiota die functioneel gelijkwaardig is aan die van conventionele muizen, zijn geproduceerd en lijken het ideale model om de invloed van zowel allochtone als autochtone lactobacillen op de regulatie van expressie van gastheergenen te bepalen (61).
Uit pragmatisch oogpunt is de invloed van Lactobacillus metabolisme op de voeding en fysiologie van landbouwhuisdieren een belangrijk studiegebied. Hoewel al tientallen jaren antimicrobiële middelen aan het voedsel van landbouwhuisdieren worden toegevoegd, is het precieze mechanisme waarmee de groeisnelheid van het dier wordt verhoogd en de voederconversie wordt verbeterd, onbekend. Feighner en Dashkevicz meldden dat antimicrobiële suppletie van het voedsel van vleeskippen resulteerde in een verminderde galzouthydrolase-activiteit in de ilea van de dieren (12). Dit kan een bijzonder belangrijke waarneming zijn geweest omdat, althans onder de leden van de darmmicrobiota van muizen, lactobacillen verantwoordelijk zijn voor een groot deel van deze enzymactiviteit (62, 64). Galzouthydrolasen katalyseren de splitsing van een aminozuur uit de steroïde kern van geconjugeerde galzouten. Het is niet duidelijk waarom lactobacillen een enzym met deze eigenschap produceren, omdat zij energetisch geen voordeel zouden hebben van het deconjugatieproces, maar het kan een essentiële eigenschap zijn die de bacteriën in staat stelt de doorvoer door de dunne darm te overleven, waarin relatief hoge concentraties geconjugeerde galzuren vrijkomen (8). De deconjugerende activiteit van de lactobacillen zou belangrijk kunnen zijn voor de gastheer, omdat gedeconjugeerde galzouten minder effectief zijn in de emulgatie van voedingslipiden en de vorming van micellen. De galzouthydrolase-activiteit van lactobacillen in de dunne darm zou dus de vertering en absorptie van lipiden door de gastheer kunnen schaden en zou gevolgen kunnen hebben voor de pluimvee- en varkensindustrie, waar een snelle groei en een efficiënte voederconversie vereist zijn om winstgevend te zijn. Er is de laatste tijd veel aandacht besteed aan de fylogenie van de darmmicrobiota, maar weinig aan de microbiële fysiologie van complexe bacteriegemeenschappen of hun afzonderlijke componenten (16, 17, 32, 33, 35, 68). Het is tijd dat deze onevenwichtigheid wordt rechtgezet. Lactobacillen zouden modelbacteriën kunnen zijn voor dergelijke fysiologische studies, omdat hun relatie met de gastheer van landbouwhuisdieren (kippen, varkens) veel beter gedefinieerd is dan die van andere leden van de microbiota (3, 14, 19).
Een groot deel van de immuuncellen van het lichaam is verbonden met de darm. In de gezonde gastheer wordt de aanwezigheid van de microbiota getolereerd door het immuunsysteem, hoewel de betrokken mechanismen niet precies bekend zijn (10). Niettemin kan worden afgeleid dat tolerantie ten opzichte van de microbiota bestaat, omdat menselijke patiënten met inflammatoire darmziekten en proefdieren met een disfunctioneel immuunsysteem lijden aan chronische, immuungemedieerde ontsteking van het darmslijmvlies (45, 53). Veel bewijs wijst op de aanwezigheid van de microbiota als de brandstof voor deze smeulende ontsteking. De relatie tussen autochtone microben en het immuunsysteem bij gezonde dieren moet er dus een van tolerantie zijn en moet mechanistisch worden onderzocht. De relatie tussen allochtone microben en het immuunsysteem is waarschijnlijk heel anders, althans in het begin, omdat het immuunsysteem bij elke ontmoeting met een andere bacteriestam te maken krijgt met nieuwe antigene complexen. Voortdurende nauwe contacten met dezelfde stam, hetzij toevallige (voedselmicrobiota) hetzij opzettelijke (probiotica), kunnen, zo veronderstelt men, uiteindelijk tolerantie tot gevolg hebben. Van Lactobacillen is aangetoond dat ze reacties van immuuncellen oproepen, maar veel van het gerapporteerde onderzoek heeft niet geleid tot een natuurlijk gevolg voor de gastheer van dergelijke reacties, mochten ze in vivo optreden (6, 21, 27, 43). In het bijzonder hebben we geen metingen van het effect van lactobacillen op het immuunsysteem van gezonde mensen in de gemeenschap met betrekking tot weerstand tegen ziekte, afgezien van voorlopige studies over de prevalentie van diarree in hoogrisicogroepen (48). Hoewel probiotica geen groot effect lijken te hebben op de verandering van de samenstelling van de darmmicrobiota, kunnen zij een rol spelen bij de manipulatie van het immuunsysteem in verband met specifieke ziekten die een immunologische etiologie hebben, zoals inflammatoire darmziekten en allergieën. Er zij op gewezen dat de prikkelende berichten die in dit verband zijn verschenen, verslagen zijn van kleine studies die uitgaan van afzonderlijke onderzoeksgroepen (15, 29). Waar het gaat om medische resultaten, is er behoefte aan grote, uitgebreide trials om de werkzaamheid aan te tonen in zeer goed gedefinieerde patiëntengroepen, op gevarieerde geografische locaties met verschillende etnische mixen en culturele waarden.
Lactobacillen bieden microbiologen duidelijk opwindende onderzoeksperspectieven, zowel voor biomedische toepassingen als voor het verwerven van fundamentele kennis over hoe bacteriecellen functioneren in het darm-ecosysteem. Als model darmbacteriën kunnen zij lessen verschaffen in de moleculaire mechanismen die autochtonie bepalen en in het begrijpen van de bacteriële fysiologie in relatie tot het welzijn van de gastheer. Om deze redenen zullen lactobacillen de lievelingen blijven van vele microbiologen.