哺乳动物的胃肠道是地球上居住最密集的生态系统,长期的忽略和一些难以理解的现象,尤其是近年来对在健康和疾病状态下宿主微生物相互作用的认识,使胃肠道微生物群越来越吸引人们的科学兴趣。由于细菌细胞载量超过宿主细胞的10倍,而且微生物的遗传容量(微生物组)远远超过宿主,具有代谢能力和多种变化的胃肠道微生物群等效于一个实质的或隐藏的内部器官。甚至,出现了“超级有机体”的概念来反映胃肠道微生物与宿主的双向的相互作用,以及作为宿主基因组和微生物组的混合产物的代谢组。
从对无菌动物和植入菌动物的比较研究,可以推论胃肠道微生物群一定是一个影响胃肠道结构和功能的发展和维持的关键调控信号源。这些微生物源信号的特性变得十分明显,他们表现为从免疫调节的脂多糖到细胞保护蛋白和其他生物活性细菌产物的宽泛的多功能性和多样性。最近,人们发现肠道菌群对胃肠道外疾病过程的影响也十分明显,而且包括发达社会常见的疾病,如肥胖及其并发症。研究发现,肠道微生物群是一个脂肪存储的调节因素,而且与胰岛素抵抗小鼠脂肪肝表型相关。微生物群的组成可能会影响到食物的调节作用,并因而影响宿主代谢、脂肪存储和体重的变化。
越来越多的证据表明,与心血管疾病密切相关的肥胖和糖尿病等与肠道菌群有着密不可分的关系,并有可能成为疾病治疗新的药物靶标。在人体研究肠道菌群很难控制遗传、环境及饮食因素,在受试者体内使用病原菌、致癌剂及毒性物质也存在道义的限制。某些重要的人肠道菌群不能在啮齿类动物肠道内定植(如双歧杆菌),因此,啮齿类动物模拟人肠道菌群存在局限性。小型猪具有与人类相似的消化酶分泌,淀粉、脂肪、蛋白质的消化以及内分泌系统调节反应也与人类十分相似,因此,利用小型猪接种人的肠道菌群构建人源化菌群(HFA)动物模型,能够很好地模拟人的肠道菌群结构特征。已有学者构建了HFA猪,进行了猪肠道定植的肠道菌群与健康志愿者的相似性研究、人肠道菌群对免疫系统影响以及益生元对人肠道菌群的影响研究,显示了其应用前景。