《PharmaNutrition》：Potential applications of real-time PCR to study the health-promoting capabilities of probiotics
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阿伊谢·布尔库·阿塔拉伊（Ay?e Burcu Atalay）|马哈茂德·约尔梅（Mahmoud Yolmeh）|梅赫梅特·塞利姆·希尔比尔（Mehmet Selim ?ilbir）|阿里雷扎·萨德吉（Alireza Sadeghi）|张富源（Fuyuan Zhang）|阿明·穆
阿伊谢·布尔库·阿塔拉伊（Ay?e Burcu Atalay）|马哈茂德·约尔梅（Mahmoud Yolmeh）|梅赫梅特·塞利姆·希尔比尔（Mehmet Selim ?ilbir）|阿里雷扎·萨德吉（Alireza Sadeghi）|张富源（Fuyuan Zhang）|阿明·穆萨维·卡内加哈（Amin Mousavi Khaneghah）|赛义德·马赫迪·贾法里（Seid Mahdi Jafari）
土耳其卡赫拉曼马拉什伊斯蒂克拉尔大学（University of Kahramanmara? ?stiklal）旅游学院餐饮与烹饪艺术系
摘要
基因表达（GEX）分析通常通过实时PCR（qPCR）进行评估，这是一种关键的基因型方法。与表型分析和其他基于PCR的评估方法相比，从GEX层面研究益生菌的健康益处具有更高的准确性和时间效率。本文讨论了益生菌上调或下调基因表达的潜在机制及其与健康促进作用（HPBs）之间的关系，以及相关挑战。此外，本文还综述了近期发表在文献中的利用qPCR技术评估益生菌健康促进作用的综合性研究。使用qPCR研究发现的益生菌的主要健康促进作用包括抗病原性、抗癌、免疫调节和抗炎作用。microRNA干扰以及核糖体60S亚基的结构变化已被证实是下调益生菌基因表达活性的重要机制。此外，增加mRNA稳定性和诱导转录因子表达是上调这些有益微生物活性的主要作用方式。
引言
益生菌是一类对消费者具有显著健康促进作用（HPBs）的微生物。根据世界卫生组织的定义，益生菌是指在适量摄入后能够为宿主带来健康益处的活微生物[1]。这些健康益处包括改善肠道微生物群、免疫调节、抗癌和抗炎作用。益生菌发挥健康促进作用的主要机制是通过与肠道中的病原微生物竞争性相互作用来改善肠道微生物群，以及产生多种代谢物[2]。近年来，随着仪器技术的进步，益生菌及其衍生物（如代谢物、后生物制剂和副益生菌）作为抗生素、合成防腐剂和/或特殊药物的替代品的应用日益增多[3][4]。益生菌的效果通常取决于其种群数量及其在生长过程中的特定代谢物表达[5]。过去，对益生菌健康促进作用的检测主要基于表型水平；然而如今，在生物技术领域，也可以通过基因型水平进行检测[6][7]。
基于基因型水平的检测具有多种优势：(i) 评估更为准确；例如，某些细菌可能具有免疫调节作用，但其作用强度很低，无法通过表型方法检测出来。(ii) 可以进行筛选，从而实现更好的基因操作。(iii) 在某些健康促进作用（如抗病原性）中，无需阻止病原微生物的生长；只需阻止有害代谢物的产生即可。例如，某些细菌的致病性是通过产生肠毒素或其他毒素实现的，因此如果抑制相关基因的表达，就可以防止这些微生物的致病性[8][9]。
基因表达（GEX）研究在揭示益生菌有益效果背后的复杂机制方面起着关键作用。通过分析益生菌或其衍生物引起的基因表达变化，研究人员可以阐明益生菌与宿主相互作用所涉及的分子途径。这些研究有助于了解益生菌如何调节宿主免疫反应、增强屏障功能并影响代谢过程。此外，GEX分析有助于识别益生菌靶向的具体基因和信号通路，从而促进针对各种健康状况的精准益生菌干预措施的开发[10][11]。
与另一种基因型方法RNA-seq相比，qPCR在检测低丰度转录本方面具有更高的灵敏度，成本更低，且具有成熟的标准化的实验方案，便于实验室间的结果比较[8][12]。然而，尽管qPCR应用广泛，但目前尚缺乏关于其如何具体解释益生菌健康促进作用（如抗病原性、免疫调节、抗炎和抗癌作用）的遗传机制的综合性研究。
鉴于在基因型水平研究益生菌健康促进作用的潜在优势，特别是GEX分析，我们尝试将这些方法与表型分析相结合，以获得更准确的结果。此外，本文还总结了近期关于利用GEX研究益生菌健康促进作用的相关研究。本文的核心问题是：“是否可以在没有任何限制的情况下，将基于基因型水平（尤其是GEX）的研究应用于所有益生菌的健康促进作用？”这一问题将在文末得到解答。在探讨这一挑战之前，首先介绍这种方法的原则和机制。
章节摘录
qPCR最重要的应用之一是基因表达的定量测定，分为两种方式：(i) 绝对定量；(ii) 相对定量。绝对定量用于确定一个基因的确切拷贝数，而相对定量则测量一个基因相对于另一个基因的表达比例，即基因表达的变化。
通常，GEX研究中的调节方式有两种：上调和/或下调，将在后续部分进行详细说明。
图3展示了通过qPCR研究的主要益生菌健康促进作用及其相关机制。
将GEX分析应用于所有益生菌健康促进作用可以提供有价值的见解，但也面临一些分析、实践和生物学上的限制。本节讨论了这些限制，并为研究人员设计了稳健的qPCR实验提供了具体建议和指导原则。
本文全面回顾了GEX在益生菌健康促进作用研究中的应用，并提出了一些进一步研究的建议：
•使用来自不同来源的益生菌菌株或混合益生菌菌株，因为不同菌株可能含有不同的代谢物，从而导致不同的效果。
•在GEX研究中结合使用益生菌和植物提取物，因为可能存在协同效应。
•在使用qPCR进行GEX研究时，最好检查……
食品微生物学中最困难和最基本的问题之一是使用可靠的数据量化并表征有益微生物（如益生菌）及其健康促进作用。在PCR出现之前，食品微生物学方法步骤繁琐、耗时且效率低下。相比之下，PCR是一种高度特异和敏感的方法，可用于表征微生物菌株及其功能[1]。益生菌在维持……方面发挥着关键作用
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塞利姆·希尔比尔（Selim ?ilbir）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据整理。阿里雷扎·萨德吉（Alireza Sadeghi）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、概念构思。阿伊谢·布尔库·阿塔拉伊（Ay?e Burcu Atalay）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据整理。马哈茂德·约尔梅（Mahmoud Yolmeh）：撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证、监督、概念构思。赛义德·马赫迪·贾法里（Seid Mahdi Jafari）：验证、监督、概念构思。张富源（Fuyuan Zhang）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写
