John B. S. Haldane (1892-1964), a neves brit genetikus, fiziológus és a tudomány népszerűsítője új utakat nyitott a populációgenetikai és evolúciós kutatások terén. Hangsúlyozva a Tejút mérhetetlenségét az éjszakai égbolton és azt a tényt, hogy 400 000 bogárfaj létezik, de csak 8000 emlősfaj, állítólag azt mondta: “Ha teremtésének tanulmányozásából következtethetnénk a Teremtő természetére, úgy tűnne, hogy Isten különösen kedveli a csillagokat és a bogarakat”. Hasonló gondolatmenetet követve, az Amerikai Mikrobiológiai Társaság folyóiratainak és más, az utóbbi években megjelent lapszámainak átolvasása arra engedheti következtetni az olvasót, hogy a mikrobiológusok különösen kedvelik a laktobacillusokat. Csak az Applied and Environmental Microbiology című folyóiratban 2003-ban ötvenkét, a laktobacillusokról szóló publikáció jelent meg (a cikk címében vagy kivonatában a “lactobacillus” vagy “lactobacilli” kifejezéssel). Nem csoda: ezek lenyűgöző és hasznos baktériumok.
A laktobacillusok a tejsavbaktériumok tagjai, egy tágan meghatározott csoport, amelyre jellemző, hogy a szénhidrát-anyagcsere kizárólagos vagy fő végtermékeként tejsavat képeznek. A laktobacillusok gram-pozitív, nem spóraképző pálcikák vagy kokobacillusok, amelyek G+C-tartalma általában 50 mol% alatt van (22). Jelenleg nyolcvan laktobacillafajt ismerünk (55). Szigorúan fermentatívak, aerotoleránsak vagy anaerobok, savanyúak vagy acidofilek, és összetett táplálkozási igényűek (szénhidrátok, aminosavak, peptidek, zsírsavészterek, sók, nukleinsav-származékok, vitaminok). A glükózt szénforrásként használó laktobacilusok lehetnek homofermentatívak (a fermentatív termékek több mint 85%-át tejsav formájában termelik) vagy heterofermentatívak (tejsavat, szén-dioxidot, etanolt és/vagy ecetsavat termelnek egyenlő arányban). A laktobacillusok táplálkozási igényeit a szénhidráttartalmú szubsztrátokban gazdag élőhelyeik tükrözik: növényeken vagy növényi eredetű anyagokon, erjesztett vagy romlott élelmiszerekben, illetve állatok testével társulva találhatók meg (22).
A laktobacilusok fontos szerepet játszanak a tejsavas erjedést igénylő élelmiszerek, nevezetesen a tejtermékek (joghurt és sajt), az erjesztett zöldségek (olajbogyó, savanyúság és savanyú káposzta), az erjesztett húsok (szalámi) és a kovászos kenyér előállításában. A laktobacilusok élelmiszeripari felhasználása hosszú múltra tekint vissza, és a baktériumok ipari környezetben betöltött funkcióit jól tanulmányozták (28). Az állatok szervezetében élő laktobacillusok azonban sokkal kevésbé ismertek, annak ellenére, hogy a tudósok mintegy 100 éve szinte folyamatosan érdeklődnek irántuk.
Elie Metchnikoff (1845-1916), aki a fagocitózis úttörő leírásáért Nobel-díjat kapott, az öregedési folyamatok iránt érdeklődött. Míg a témával kapcsolatos modern kutatások a nem mutálódott DNS-szekvenciák fenntartására koncentrálnak, Metchnikoff a bélmikrobiótára, mint a belülről jövő mérgezés forrására összpontosított (40, 41). Metchnikoff szerint az emberek vastagbelében élő baktériumközösség a gazdaszervezet ideg- és érrendszerére mérgező anyagok forrása volt. Ezek a bélből felszívódó és a véráramban keringő toxikus anyagok hozzájárultak az öregedési folyamathoz. A bélbaktériumokat így az “autointoxikáció” okozójaként azonosították. A vétkes baktériumok képesek voltak a fehérjék lebontására (rothadás), ammónia, aminok és indol felszabadítására, amelyek megfelelő koncentrációban mérgezőek voltak az emberi szövetekre. Metchnikoff arra következtetett, hogy a toxikus baktériumtermékek alacsony koncentrációi elkerülhetik a máj általi méregtelenítést, és bekerülhetnek a szisztémás keringésbe. Megoldása az autointoxikáció megelőzésére radikális volt: a vastagbél sebészi eltávolítása. Egy kevésbé ijesztő és népszerűbb megoldás azonban az volt, hogy a bélben lévő rothasztó baktériumok számát úgy próbálták meg helyettesíteni vagy csökkenteni, hogy a bél mikrobiótáját olyan baktériumpopulációkkal dúsították, amelyek szénhidrátokat erjesztettek és kevés proteolitikus aktivitással rendelkeztek. Az erjesztő baktériumkultúrák szájon át történő beadásával a javaslat szerint a “jótékony” baktériumok “beültethetők” a bélrendszerbe. A fermentatív baktériumok közül a tejsavtermelő baktériumokat részesítették előnyben, mivel megfigyelték, hogy a tej ezen mikrobák általi természetes erjesztése megakadályozza a nem savtűrő baktériumok, köztük a proteolitikus fajok szaporodását. Ha a tejsavas erjedés megakadályozta a tej rothadását, nem lenne-e ugyanez a hatása az emésztőrendszerben, ha megfelelő baktériumokat használnának? A kelet-európaiak, akik közül néhányan nyilvánvalóan hosszú életűek voltak, napi étrendjük részeként erjesztett tejtermékeket fogyasztottak (40, 41). Ezt a hatékonyság bizonyítékának tekintették, és a Metchnikoff “bolgár bacillusával” erjesztett tej később Nyugat-Európában is divatba jött: ez volt a probiotikumok születése. A “probiotikum” kifejezést először Lilley és Stillwell (34) alkotta meg egy teljesen más kontextusban, hogy olyan anyagokat írjon le, amelyeket egy mikroorganizmus-típus választ ki, és amelyek egy másik mikroorganizmus növekedését serkentik (az antibiotikummal szemben a probiotikum), később a “bél mikrobiális egyensúlyához hozzájáruló organizmusok és anyagok” (44) leírására használták. Fuller definícióját (13), miszerint “olyan élő mikrobiális takarmánykiegészítő, amely a bélrendszeri egyensúly javításával jótékonyan hat a gazdaállatra”, széles körben használták. “Olyan élő mikroorganizmusok, amelyek bizonyos mennyiségben történő fogyasztásukkor az általános táplálkozáson túlmenően egészségügyi előnyöket fejtenek ki” (20), valamint a “A probiotikumok olyan mikrobiális sejteket tartalmaznak, amelyek áthaladnak a gyomor-bél traktuson, és ezáltal a fogyasztó egészségét szolgálják” (63). Ugyanígy a következőket is: “meghatározott, élő mikroorganizmusok megfelelő mennyiségben beadva, amelyek kedvező élettani hatást gyakorolnak a gazdaszervezetre” (49); “élő mikroorganizmusok, amelyek megfelelő mennyiségben beadva egészségügyi előnyöket biztosítanak a gazdaszervezet számára” (52); és “mikrobiális sejtkészítmények vagy mikrobiális sejtek összetevői, amelyek kedvező hatást gyakorolnak a gazdaszervezet egészségére és jólétére” (51).
A profilaktikus termékeket, amelyek közül sok laktobacillust tartalmaz, a tejipar, az élelmiszeripar és az “öngyógyító egészség” ipar aktívan népszerűsíti, és az élelmiszertudósok, valamint a nagyközönség kritikátlanul elfogadja őket. A probiotikumok hatékonyságára vonatkozó állítások az emberi egészségre gyakorolt előnyökkel kapcsolatban azonban nem szigorú, elfogulatlan értékelésekből származnak, mint amilyeneket az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala a gyógyszeripari termékek esetében megkövetelne (60). Más szóval, ezeket az állításokat nem vetették alá a hatékonyság értékelésének szokásos négy fázisának (47).
Metchnikoff nézete, miszerint az élelmiszerekben lévő baktériumsejtek fogyasztása megváltoztatná azt az arányt, amelyben bizonyos populációk jelen vannak a bél mikrobiótában, figyelmen kívül hagyta a természet egyik legerősebb erejét: a homeosztázist. Egyszerűbben fogalmazva, a homeosztázis az az erő a természetben, amelynek hatására, bár minden változik, minden változatlan marad (2). A baktériumközösségek homeosztázisát egy olyan állandósult állapot jelenti, amelyet maguk az organizmusok hoznak létre. A tápanyagokért és a helyért folytatott versengés, az egyik csoport gátlása egy másik csoport anyagcsere-termékei által, valamint a ragadozás és a parazitizmus mind hozzájárulnak a populációk bizonyos arányú, egymáshoz viszonyított szabályozásához. Mivel egy szabályozott baktériumközösségben minden ökológiai rést betöltenek, rendkívül nehéz az ökoszisztémába véletlenül vagy szándékosan behurcolt allochton (máshol keletkezett) mikrobáknak megtelepedniük. Ezt a jelenséget “kompetitív kizárásnak” nevezik (2). Az újonnan behurcolt baktériumoknak nincs módjuk arra, hogy megélhetést szerezzenek az ökoszisztémában, mivel minden lehetséges rést betöltöttek. Az emberi bél mikrobióta összetétele, amint azt a székletminták vizsgálata mutatja, figyelemre méltó stabilitással rendelkezik (58, 69). E baktériumközösség genetikai ujjlenyomata (denaturáló gradiens gélelektroforetikus profilok) a hosszú távú, akár 18 hónapos vizsgálatok során gyűjtött mintákban is állandó maradt (63). Sok vizsgált ember esetében ez a stabilitás túlmutatott a nemzetségeken és fajokon, sőt a baktériumtörzsek szintjére is kiterjedt (30, 37). A kompetitív kizárás a probiotikus baktériumok bélbe való bevezetése szempontjából lényeges. Ezek a baktériumsejtek allochtonok a bél baktériumközösségében, és amint azt több tanulmány is bizonyította, csak átmenetileg léteznek a bél ökoszisztémájában (1, 11, 54, 57, 63). Az egyik vizsgálat példájaként a Lactobacillus rhamnosus DR20-t tejben adták be emberi alanyoknak naponta 6 hónapon keresztül (63). A probiotikus törzset csak a probiotikus termék folyamatos fogyasztása során mutatták ki. Amint a probiotikus termék fogyasztása megszűnt, a baktérium kiválasztása is megszűnt a székletben. Ráadásul a probiotikus törzs szintje viszonylag alacsony volt (105-106 organizmus a széklet grammjában), és csak rendszertelenül mutatták ki a mintában, amelyet az alanyok mintegy 40%-ától gyűjtöttek, akiknek a belében már korábban is stabil Lactobacillus-populáció élt. Az alanyok fennmaradó része nem rendelkezett stabil Lactobacillus-populációval, és a probiotikus törzs a probiotikum-fogyasztás időszakában minden székletmintájukban kimutatható volt, mivel a probiotikus sejtek nem voltak túlsúlyban a rezidens laktobacillusokéval szemben.
Allochton laktobacillusok gyakran kerülnek be a bél ökoszisztémájába, mivel a természetben mindenütt jelen vannak. Számos élelmiszer mikrobiótájának részét képezik, és ezek az élelmiszerekből származó Lactobacillus fajok átmenetileg és kiszámíthatatlanul kimutathatók az emberi székletben (7, 66). Ezzel szemben, mint fentebb említettük, az emberi alanyok egy része autochton (ott képződött, ahol megtalálható) laktobacillusokat hordoz (63). Az autochthónia fogalmát először Dubos és munkatársai (9) posztulálták a bél ökoszisztémájával kapcsolatban, majd Dwayne Savage definiálta: “Az autochton mikrobákat olyan őshonos mikroorganizmusokként jellemezzük, amelyek az élet korai szakaszában kolonizálják a traktus bizonyos régióit, a kolonizációt követően hamarosan magas populációs szintre szaporodnak, és egészséges, jól táplált állatok egész életében ezen a szinten maradnak. Az autochton mikroorganizmusoknak egy adott állatfaj lényegében minden egyedében megtalálhatónak kell lenniük, függetlenül azok földrajzi elhelyezkedésétől.” (56)
A Lactobacillus ökológiájával kapcsolatos legújabb tanulmányok során tett megfigyelések továbbgondolásának eredményeként a következő tömör definíciót lehet javasolni: “Egy autochton faj hosszú távú társulással rendelkezik egy adott gazdafajjal, jellegzetes méretű stabil populációt alkot a bél egy adott régiójában, és kimutatható ökológiai funkcióval rendelkezik”. Ez a definíció munkahipotézisnek és a további vita alapjának tekinthető.
Autochton Lactobacillus fajok egyértelműen azonosíthatók a kereskedelmi körülmények között nevelt brojlercsirkék esetében (19, 31). A Lactobacillusok nem sokkal a kikelést követően megtelepednek a szárnyasok termésében, és a gazdaszervezet egész életében fennmaradnak, annak ellenére, hogy a baromfitakarmányban gyakran adnak antimikrobiális gyógyszereket (hosszú távú társulás egy adott gazdafajhoz). Legalább néhány Lactobacillus-törzs megtapad a termés hámján, és biofilmet alkotva szaporodik. Az így megmaradó laktobacillusok anyagcsere-tevékenysége befolyásolja a digesta pH-ját, ami viszont gátolja az enterobaktériumok szaporodását (kimutatható ökológiai funkció) (14). Az erről a helyről leváló Lactobacillus sejtek biztosítják a digesta inokulumát, amely aztán a bél többi részében laktobacilusokban gazdag (jellegzetes méretű stabil populációk) (14, 31). Az ileális tartalom mikrobiótájának jelentős részét például laktobacillusok alkotják (35). Sőt, a csirkebél teljes Lactobacillus-populációján belül is kimutatható a fajok szukcessziója. Míg a Lactobacillus acidophilus csoport tagjai és a Lactobacillus reuteri korai kolonizátorok, a Lactobacillus salivarius következetesen csak az idősebb madarakban mutatható ki (19, 31). Ennek a szukcessziónak a mechanisztikus szabályozását izgalmas lenne tanulmányozni, mert úgy tűnik, hogy az élőhely más lactobacillusok általi előzetes kondicionálása, vagy a csirke fiziológiájában vagy táplálékösszetételében bekövetkezett változások szükségesek ahhoz, hogy a L. salivarius megtelepedjen és megmaradjon a madárbélben. Hasonló Lactobacillus szukcesszió zajlik a termésben és az ileumban, ami arra utal, hogy a termés kolonizációja határozza meg az ileális digesta mikrobiótájának összetételét a Lactobacillus populáció tekintetében.
L. reuteri autochton a rágcsálók bélrendszerében, amit az a tény is bizonyít, hogy számos vizsgálatban kimutatták ott; megtapad az előgyomor nem szekréciós hámján, így biofilmet képez; egész életen át állandó populációs szinten megmarad a korábban Lactobacillusmentes egerek bélrendszerében, amelyeket egyszeri alkalommal szájon át beoltottak tiszta kultúrával; és befolyásolja a vékonybél biokémiáját (23, 38, 42, 64, 67). A L. reuteri és az egerek bélrendszerének ökoszisztémája ezért kiváló paradigmát nyújt az autochthónia molekuláris alapjainak vizsgálatához. Az elmúlt évtizedben promóter-csapdázó technológiákat fejlesztettek ki az in vitro modellek korlátainak leküzdésére a komplex ökoszisztémákban az ökológiai teljesítményt fokozó tulajdonságok tanulmányozására. Az in vivo expressziós technológiát (IVET) például Mahan és munkatársai fejlesztették ki a Salmonella enterica serovar Typhimurium génexpressziójának tanulmányozására egerek fertőzése során (36). Az IVET-t számos más kórokozó in vivo-indukált (ivi) génjének azonosítására is használták, és ezen ivi gének egy részhalmazán belüli mutációk a virulencia csökkenését eredményezték (46). Az IVET nemrégiben azonosította a L. reuteri 100-23 törzs olyan génjeit, amelyek specifikusan indukálódtak az egérbélben (65). Egy plazmid-alapú rendszert építettek, amely a lincomycinnel kezelt egerek bélrendszerében aktív promóterek szelekciójához elsődleges riportergénként ′ermGT-t (amely lincomycinnel szembeni rezisztenciát kölcsönöz) tartalmazott. Egy második riporter gén, a ′bglM (béta-glükanázt kódoló) lehetővé tette a konstitutív és az in vivo-indukálható promóterek megkülönböztetését. Az IVET-rendszer alkalmazása L. reuteri és korábban Lactobacillusmentes egerek felhasználásával három olyan gént mutatott ki, amelyek specifikusan indukálódtak a kolonizáció során. A xilóz-izomerázzal (xylA) és a metionin-szulfoxid-reduktázzal (msrB) homológiát mutató szekvenciákat mutattak ki. A harmadik lókusz egy ismeretlen funkciójú fehérjével mutatott homológiát. A xilóz növényi eredetű cukor, amely általában a szalmában és a korpában található, és a táplálékkal kerül a bélbe. A bélben lévő xilóz a bélmikrobióta más tagjai által a xilánok és pektinek hidrolíziséből származhat. A xilóz-izomeráz szelektív expressziója arra utal, hogy a L. reuteri 100-23 legalább részben xilóz vagy izoprimeveróz (a xiloglükánok fő összetevője) fermentációjával fedezi energiaszükségletét a bélben (4). A metionin-szulfoxid-reduktáz egy javító enzim, amely védi a baktériumokat a reaktív nitrogén- és oxigén-intermedierek által okozott oxidatív károsodástól. A nitrogén-oxidot az ileum és a vastagbél hámsejtjei termelik, és valószínűleg oxidatív gátként működik, fenntartva a bél homeosztázisát, csökkentve a baktériumok transzlokációját, és védelmet biztosítva a kórokozókkal szemben (25, 50). Ez az úttörő IVET-vizsgálat megmutatta a technológia hasznosságát az autochthónia molekuláris alapjainak vizsgálatában, és olyan baktériumtulajdonságokat azonosított, amelyek nélkülözhetetlenek lehetnek a L. reuteri bélben való perzisztenciájához (65). Valóban, most már nyomós érv szól amellett, hogy genomikai összehasonlításokat végezzenek a L. reuteri 100-23 és ugyanannak a fajnak egy olyan törzse között, amely nem kolonizál az egérbélben. A 100-23-as törzs egyértelműen rendelkezik olyan tulajdonságokkal, amelyek lehetővé teszik számára, hogy biofilmet képezzen és megmaradjon az egerek erdei gyomor epithéliumán. Ráadásul ez a törzs genetikailag manipulálható, és in vitro (elektrotranszformációval) vagy horizontális géntranszferrel a bél ökoszisztémájába juttatott heterológ géneket fog kifejezni (24, 38). A L. reuteri törzsek genomikai összehasonlítása azokkal az ökológiai jelenségekkel kapcsolatban, amelyekkel az egérbélben társulnak, feltárhatja az autochthónia molekuláris alapjait.
Egyes mikrobiológusok reménye volt, hogy a laktobacillusok genetikailag módosíthatók úgy, hogy sejtjeik biotechnológiai és talán terápiás értékű anyagokat termeljenek. Ahelyett, hogy ezeket a rekombináns baktériumokat ipari fermentorokban használnák, a cél az volt, hogy a bélben lévő baktériumsejteket in situ gyárakként használják, amelyek bioaktív anyagot juttatnának a bél egy adott régiójába (39). Ezt a munkát akadályozta a laktobacillusok allochton fajainak használata, ami kevés előrelépést eredményezett az általános cél elérésében. A különböző állati gazdaszervezetekhez kapcsolódó autochton fajok felismerése valószínűbbé teszi, hogy olyan rekombináns laktobacillusok állíthatók elő, amelyek legalább némi valószínűséggel metabolizálódnak, és talán meg is maradnak a bélben. Lee és munkatársai munkája, amelyben a humán CD4 első két doménjét szintetizáló és szekretáló rekombináns hüvelyi laktobacillusokat fejlesztettek ki és mutatták ki in vitro, hogy kompetitív módon blokkolják a célsejtek humán immunhiány vírus általi fertőzését, jó példája az ilyen típusú kutatás racionális megközelítésének (5). Bár ezekben a kísérletekben egy autochton Lactobacillus fajt használtak, az, hogy a rekombináns baktériumok képesek-e a hüvelybe történő beültetés után is megmaradni, továbbra is spekulatív.
A laktobacillusok kölcsönhatásai a gazdaszervezetükkel és a gazdaszervezet tulajdonságaira gyakorolt hatásuk továbbra is lenyűgözi a mikrobiológusokat (59). A baktériumoknak az emlős gazdaszervezetre gyakorolt hatásaira vonatkozó nyomokat a csíramentes és a hagyományos egerek biokémiai és élettani jellemzőinek összehasonlításából nyerték, de az ilyen típusú összehasonlító kutatások ma már kifinomult szinten végezhetők, mivel megjelent az állatok genomszekvenálása és az ebből következően az állatok teljes genomját reprezentáló szekvenciákat tartalmazó DNS-mikro-táblák előállítása. Azt, hogy ezzel a megközelítéssel izgalmas ismereteket nyerhetünk a mikrobióta gazdaszervezetre gyakorolt mechanisztikus hatásairól, Hooper és munkatársai úttörő munkája bizonyította, akik a korábban csíramentes egerek Bacteroides thetaiotaomicron általi kolonizációjának hatását vizsgálták (26). A korábban csíramentes egerekkel végzett monoasszociációs kísérletek azonban nem reprezentálják azt, ami a természetes ökoszisztémában történik. Egyetlen baktériumtörzs, amely egy gnotobióta bélrendszerét kolonizálja, általában sokkal magasabb populációs szintet ér el, mint egy hagyományos állatban, ahol a mikrobának a mikrobióta többi tagjával való intenzív versengéssel kell szembenéznie. A csíramentes és a hagyományos állatok közötti élettani különbségek szintén befolyásolhatják a kolonizációs mintákat. A vékonybél-motilitás kimosó hatása a baktériumokat a hagyományos állatok statikusabb terminális ileumára vagy vastagbelére korlátozza, de ez a korlátozás eltűnik a monoasszociált állatban a gnotobiotikus gazdára jellemző lassabb perisztaltika miatt (18). Ezenkívül a komplex hagyományos ökoszisztémában a gazdaszervezet génexpressziójának egy baktériumfaj jelenléte által indukált fel- vagy leszabályozását egy másik faj hatása semlegesítheti (26). Ezért egy ökológiai szemléletű megközelítés az additív megközelítés (csíramentes állat plusz baktériumfajok) elhagyását és a szubtraktív megközelítés (hagyományos állat mínusz baktériumfajok) elfogadását támogatná. Olyan egereket állítottak elő, amelyekből hiányoznak a laktobacillusok, de amelyeket a hagyományos egerekével funkcionálisan egyenértékű komplex mikrobióta kolonizál, és amelyek ideális modellnek tűnnek ahhoz, hogy meghatározzák az allochton és autochton laktobacillusok hatását a gazdagének expressziójának szabályozására (61).
Pragmatikus szempontból a Lactobacillus anyagcserének a haszonállatok táplálkozására és fiziológiájára gyakorolt hatása fontos vizsgálati terület. Bár több évtizede antimikrobiális szereket adnak a haszonállatok táplálékához, nem ismert az a pontos mechanizmus, amellyel az állat növekedési üteme fokozódik és a takarmányhasznosítás javul. Feighner és Dashkevicz arról számolt be, hogy a brojlercsirkék takarmányának antimikrobiális kiegészítése a madarak ileájában csökkent epesó-hidroláz aktivitást eredményezett (12). Ez azért lehetett különösen fontos megfigyelés, mert legalábbis az egerek bélmikrobiótájának tagjai közül a laktobacillusok felelősek ezen enzimaktivitás nagy részéért (62, 64). Az epesó-hidrolázok egy aminosavnak a konjugált epesók szteroidmagjából történő leválasztását katalizálják. Nem világos, hogy a laktobacillusok miért termelnek ilyen tulajdonságú enzimet, mivel a dekonjugációs folyamatból energetikailag nem profitálnának, de lehet, hogy ez egy olyan alapvető tulajdonság, amely lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy túléljék a vékonybélben történő tranzitot, amelybe viszonylag nagy koncentrációban kerülnek a konjugált epesavak (8). A laktobacillusok dekonjugáló aktivitása fontos lehet a gazdaszervezet számára, mivel a dekonjugált epesavak kevésbé hatékonyak az étkezési lipidek emulgeálásában és a micellaképzésben. Így a laktobacillusok epesó-hidroláz aktivitása a vékonybélben ronthatja a lipidek emésztését és felszívódását a gazdaszervezetben, és ennek következményei lehetnek a baromfi- és sertéságazatban, ahol a gyors növekedés és a hatékony takarmányhasznosítás szükséges a jövedelmezőséghez. A közelmúltban nagy figyelmet szenteltek a bél mikrobióta filogenezisének, de kevés figyelmet fordítottak a komplex baktériumközösségek mikrobiális fiziológiájára vagy azok egyes összetevőire (16, 17, 32, 33, 35, 68). Itt az ideje, hogy ezt az egyensúlytalanságot orvosoljuk. A laktobacillusok modellbaktériumokat szolgáltathatnának az ilyen élettani vizsgálatokhoz, mivel a haszonállat-gazdával (csirkék, sertések) való kapcsolatuk sokkal jobban meghatározott, mint a mikrobióta más tagjainak kapcsolata (3, 14, 19).
A szervezet immunsejtjeinek nagy része a bélrendszerhez kapcsolódik. Az egészséges gazdaszervezetben a mikrobióta jelenlétét az immunrendszer tolerálja, bár az érintett mechanizmusok nem pontosan ismertek (10). Mindazonáltal arra lehet következtetni, hogy létezik tolerancia a mikrobiótával szemben, mivel a gyulladásos bélbetegségekben szenvedő humán betegek és a diszfunkcionális immunrendszerrel rendelkező kísérleti állatok a bélnyálkahártya krónikus, immunmediált gyulladásában szenvednek (45, 53). Számos bizonyíték utal arra, hogy a mikrobióta jelenléte ennek a parázsló gyulladásnak az üzemanyaga. Az egészséges állatokban az autochton mikroba-immunrendszer kapcsolatának tehát toleranciáról kell szólnia, és mechanisztikus vizsgálatot igényel. Az allochton mikroba-immunrendszer kapcsolat feltehetően egészen más, legalábbis kezdetben, mivel az immunrendszer új antigénkomplexeket tapasztal minden egyes találkozáskor egy másik baktériumtörzzsel. Az azonos törzzsel való folyamatos szoros találkozás, akár véletlenszerűen (élelmiszer-mikrobióta), akár szándékosan (probiotikum), feltételezhetően végül toleranciát hozhat létre. Kimutatták, hogy a laktobacillusok immunsejtek válaszát idézik elő, de a közölt kutatások nagy része nem állapította meg az ilyen válaszok természetes következményét a gazdaszervezetre nézve, amennyiben azok in vivo bekövetkeznének (6, 21, 27, 43). Konkrétan nem rendelkezünk mérésekkel arról, hogy a laktobacillusok milyen hatást gyakorolnak a közösségben élő egészséges emberek immunrendszerére a betegségekkel szembeni ellenállás tekintetében, eltekintve a hasmenés gyakoriságára vonatkozó előzetes vizsgálatoktól a magas kockázatú csoportokban (48). Bár úgy tűnik, hogy a probiotikumok nem gyakorolnak jelentős hatást a bélmikrobióta összetételének megváltoztatásában, az immunrendszer manipulálásában szerepet játszhatnak bizonyos immunológiai etiológiájú betegségekkel, például gyulladásos bélbetegségekkel és allergiákkal kapcsolatban. Meg kell jegyezni, hogy az e tekintetben megjelent izgalmas beszámolók egyetlen kutatócsoportból származó kis vizsgálatokról szóló jelentések (15, 29). Amennyiben orvosi eredményekről van szó, nagy, átfogó vizsgálatokra van szükség a hatékonyság bizonyítására nagyon jól meghatározott betegcsoportokban, változatos földrajzi helyeken, különböző etnikai keveredéssel és kulturális értékekkel.
A laktobacillusok egyértelműen izgalmas kutatási kilátásokat kínálnak a mikrobiológusoknak, mind az orvosbiológiai alkalmazások, mind a bél ökoszisztémájában a baktériumsejtek működésével kapcsolatos alapvető ismeretek megszerzése szempontjából. Modell bélbaktériumokként tanulságokat szolgáltathatnak az autochthóniát meghatározó molekuláris mechanizmusokról, valamint a baktériumok fiziológiájának megértéséről a gazdaszervezet jólétével összefüggésben. Ezen okok miatt a laktobacillusok továbbra is sok mikrobiológus kedvencei maradnak.