El término "holobiont" une el organismo huésped y sus microbios indígenas (indibiome), la totalidad del material genético en el sistema huésped-microbio proporciona una descripción más precisa del sistema complejo y, debido a la posibilidad de cambios direccionales en la microbiota, permite corregir los estados caracterizados como angustia.
La intolerancia a la lactosa es un conjunto de síntomas que se manifiestan como molestias, hinchazón, heces blandas y diarrea al consumir leche o productos que contienen lactosa. Los síntomas están asociados con el crecimiento activo de bacterias en la parte inferior del intestino, si la lactosa no es digerida por la enzima (lactasa) de nuestro cuerpo en las divisiones superiores.
El estudio del efecto de la intolerancia a la lactosa (NL) provocó una reflexión sobre la evolución de la digestión, reveló la presencia de contradicciones en la descripción de los especialistas y sugirió algunas soluciones para mejorar la salud del boom. En muchos aspectos, NL no es un buen modelo para otros tipos de reacciones a los productos, lo que no nos impide construir las hipótesis más plausibles sobre la base del material a continuación sobre la interacción de los genes de nuestro cuerpo y los genes de microbios que habitan nuestros intestinos.
Digestión 101
El proceso de digerir los alimentos en el cuerpo humano comienza en la boca con una enzima amilasa que descompone los carbohidratos complejos (almidón) en azúcares más simples, luego la pepsina y otras enzimas descomponen las proteínas en el estómago, luego las enzimas pancreáticas descomponen las grasas en el duodeno. proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos, en la siguiente sección, el intestino delgado, las enzimas son secretadas por las propias células intestinales y son responsables de la descomposición de los azúcares y grasas restantes, y finalmente, en el colon, las bacterias están involucradas en la descomposición de los polisacáridos complejos (fibra dietética). Ha evolucionado para que se utilicen muchas bacterias diferentes en el intestino para romper una gran cantidad de opciones de enlace en los polisacáridos. En la base de datos de enzimas para trabajar con polisacáridos (
CaZymes ), las bacterias son líderes, tienen 12,243 enzimas diferentes y los eucariotas están representados por solo 243 enzimas. La interpretación simple es la siguiente: las plantas construyen sus paredes celulares de miles de formas diferentes, y no es rentable que un macroorganismo evolucione y tenga un nuevo gen para cada planta, es mucho más económico transportar un arsenal de bacterias cuya capacidad genómica excede nuestros órdenes de magnitud, y además , las bacterias pueden dividirse rápidamente y, por lo tanto, mutar e intercambiar material genético
horizontalmente .
Intolerancia a la lactosa
Los mamíferos pierden su capacidad de digerir la lactosa cuando alcanzan cierta edad, debido al final de la lactancia. Uno de los eventos más importantes en el desarrollo de la sociedad ganadera ha sido la adquisición y propagación de una mutación genética que promueve la digestión de la lactosa en la edad adulta. La genética de los europeos se ha estudiado bastante bien; se ha demostrado que existe una mutación genética característica en la población europea, en presencia de la cual el gen de la lactasa, la enzima responsable de la digestión de la lactosa en el intestino delgado, también se expresa en la edad adulta. Según los datos disponibles, la intolerancia a la lactosa puede estar asociada con la
comorbilidad de una amplia gama de enfermedades: desde la osteoporosis asociada con la falta de calcio hasta las enfermedades inflamatorias del intestino (EII), ya que se supone que la irritación sistémica del intestino aumenta el riesgo de EII.
Las bacterias intestinales son el factor principal que causa los síntomas, se supone que la composición de la microbiota está asociada con la gravedad de la manifestación de NL o, por el contrario, una determinada composición puede neutralizar los efectos de la lactosa. Estudios epidemiológicos preliminares han identificado asociaciones de especies bacterianas con la presencia de síntomas. En este sentido, el concepto de microbios raíz (ver.
Microbios raíz ) adquiere nuevas facetas de significado.
Campo de análisis de datos
Una de las publicaciones (ver.
Microbios indígenas de la vagina ) provocó una acalorada discusión sobre la relevancia de tales artículos sobre Habr. Sugiero a colegas interesados en el análisis de datos que se unan al tema de investigación. Es interesante que sistemáticamente no se haya estudiado el problema de la intolerancia a la lactosa, ya que LN no es una enfermedad y en su mayor parte pertenece a médicos comunes en la misma categoría que las alergias a productos individuales.
Es posible abordar sistemáticamente el tema desde el punto de vista de los datos: mantenga un texto de literatura minera (más de 3,000 artículos), seleccione todos los polimorfismos genéticos humanos conocidos asociados con la tolerancia a la lactosa (estimado al menos varias docenas), compile una base de datos de frecuencias de mutación en varios grupos étnicos, haga utilizando enfoques de minería de texto, un mapa del área de conocimiento donde se relacionan enfermedades, genotipos, métodos para probar NL, taxones microbianos y síntomas. Se puede realizar un análisis de los genomas de las bacterias intestinales y los datos metagenómicos para crear una ortología de beta-galactosidasas y su aparición en bacterias intestinales.
Alergias e intolerancias alimentarias
La estimación de la carga económica de las alergias e intolerancias alimentarias en los Estados Unidos es de $ 25 mil millones por año (
enlace ), y esto es solo para niños menores de 16 años. Vale la pena distinguir entre alergias e intolerancias, la alergia implica que el componente alimenticio se convierte en un antígeno, y con un aumento en la dosis o frecuencia de exposición a un alergeno, una reacción en desarrollo del sistema inmune puede conducir a la muerte, los alérgenos más comunes son las nueces y los mariscos. La intolerancia alimentaria se manifiesta en ausencia de una reacción significativa del sistema inmune, sin embargo, como resultado de una digestión incompleta o incorrecta, los componentes de los productos causan síntomas como náuseas, diarrea, formación de gases. Se cree que la intolerancia de los componentes individuales es mucho más común y dependiente de la dosis: hasta una cierta cantidad, el cuerpo puede absorber el componente alimentario y los síntomas ocurren por encima de cierto umbral. El ejemplo más común de intolerancia alimentaria es la intolerancia a la lactosa (NL).
En un adulto que absorbe bien la leche, la enzima responsable de la digestión de la lactosa (lactasa) se encuentra en las vellosidades de los enterocitos del intestino delgado, en el caso de NL, la enzima se detecta solo en los enterocitos raros dentro de las mismas vellosidades. La posibilidad de digestión de lactosa está determinada principalmente por el nivel de expresión génica, lo que significa que está determinada genéticamente.
Genética de la intolerancia a la lactosa
La frecuencia de NL y la edad de su manifestación depende del grupo étnico (Heyman, 2006; Swallow, 2003). Entre los españoles, la frecuencia es de hasta 8%, Ashkenazi 60-80%, asiáticos y nativos americanos hasta 100%. La situación opuesta se ha desarrollado entre los grupos étnicos del norte de Europa (Johnson, 1981), donde NL se encuentra en el 2%. En la mayoría de los estudios, se encuentra que el mismo polimorfismo es responsable de mantener un alto nivel de lactasa (C / T-13910). Este polimorfismo localizado aguas arriba del gen de la lactasa en el genoma a 13.9 mil pares de bases explica la mayoría de los casos de tolerancia a la lactosa en la población europea (Enattah et al., 2007). En la actualidad, al menos 8 polimorfismos de nucleótidos únicos característicos de una raza u otra están asociados con intolerancia a la lactosa (Torniainen et al., 2009).
A pesar de que los síntomas desaparecen cuando se niega a consumir leche, la Sociedad Estadounidense de Gastroenterólogos cree que los indicadores de comorbilidad obtenidos indican la importancia de la investigación sobre el tema de la NL.
Existe cierta evidencia de una asociación de NL y enfermedades, en particular osteoporosis, depresión, dolor abdominal, síndrome del intestino irritable e intolerancia a la fructosa (Schiffner et al., 2016).
Determinación de intolerancia a la lactosa
Los métodos clínicos para determinar la intolerancia a la lactosa incluyen los siguientes métodos:
- Prueba de intolerancia a la lactosa. La glucosa en sangre se mide dos horas después de tomar una bebida con lactosa. Si el nivel de glucosa no ha aumentado, la lactosa no se digiere.
- Prueba de aliento de hidrógeno. Después de beber una bebida con lactosa, se mide la concentración de hidrógeno en el aire exhalado. En caso de intolerancia, sus niveles se incrementarán, porque la lactosa se metabolizará en el colon a hidrógeno, que luego se excreta a través de la respiración.
- Prueba de 13C: una prueba de concentración de carbono modificado, realizada después de beber una bebida con lactosa marcada con 13C. Si se digiere en el intestino delgado, se puede detectar glucosa marcada con 13C en la sangre.
- Prueba de acidez fecal. Para los niños que no pueden pasar las pruebas anteriores debido a una edad muy temprana, se usa una prueba de ácido en heces. La fermentación de la lactosa en el intestino grueso conduce a la acidificación de las heces (debido al ácido láctico).
El papel de la microbiota.
El papel de la microbiota en el desarrollo y la gravedad de los síntomas no se comprende completamente. Se cree que la lactosa no digerida proviene del intestino delgado hasta el colon y es fermentada por la microbiota intestinal. Durante el proceso de fermentación, se forman ácidos grasos de cadena corta, hidrógeno, metano y dióxido de carbono, lo que aumenta la presión intestinal y el tiempo de tránsito intestinal. La acidificación del contenido del colon y un aumento en la carga osmótica conduce a un aumento en la secreción de electrolitos y líquidos, lo que causa heces sueltas y diarrea.
Hay estudios que muestran un aumento en la citotoxicidad del agua fecal en individuos con NL (Windey et al., 2015). El grupo de Campbell en el Reino Unido está desarrollando una teoría de toxinas bacterianas específicas (Campbell et al., 2010), sugiriendo que cierta composición de microflora, cuando entra un recurso de alta energía como la lactosa, conduce a la producción de toxinas bacterianas de bajo o alto peso molecular que causan síntomas. .
Los primeros estudios epidemiológicos revelaron (Kurilshikov et. Al 2016) una relación entre polimorfismo genético, composición de microbiota y síntomas. Sin embargo, en general, no se ha estudiado la cuestión de la influencia de la composición de la microbiota como factor en la manifestación de los síntomas de NL.
Productos de leche agria
Una forma interesante de influir en los microbios indígenas es explicar la capacidad de las personas con NL para digerir los productos lácteos. La mayoría de los productos lácteos fermentados (kéfir, yogur) no difieren mucho de la leche en términos de la cantidad de lactosa, sin embargo, su uso incluso en presencia de NL no conduce a la aparición de síntomas.
Nota importante.
Dado que el tema no se discute en los libros de texto, a menudo los colegas dan declaraciones sin fundamento, sin evidencia, creyendo que solo la ausencia de lactosa le permite beber kéfir.
Por ejemplo, en el Journal "Chemistry and Life" www.hij.ru/read/articles/all/5394 se afirma que no hay lactosa en el kéfir. Además, la respetada revista también va a Malyshev (ya tenemos un pasado común con ella en Habr ( enlace )).
En principio, al hacer una pregunta al "Dr. Google" se puede encontrar en varias interpretaciones, la mayoría de los colegas aparentemente piensan que dado que el kéfir no causa una reacción, entonces no contiene lactosa.
En realidad lo hay.
Artículo original con medición (leche 5 g de lactosa, kéfir 3,7 g) ( enlace )
La mayoría de los trabajos citan Renner y Renz-Schaven, 1986 o Hallé et al., 1994, donde 100 g de kéfir 4 g de lactosa.
Conclusión : hay suficiente lactosa en el kéfir.
Honestamente, me sorprendió que haya tanta lactosa en el producto lácteo fermentado. Lo más interesante fue descubrir los detalles. El trabajo (de Verse et al., 2001) revela un mecanismo según el cual la beta-galactosidasa microbiana contenida en los productos lácteos fermentados evita la digestión en el estómago, ya que se encuentra en la membrana celular de las bacterias y, cuando ingresa a la parte superior del intestino, hidroliza la lactosa.
Una vez mas Los microbios de los alimentos fermentados nos dan sus enzimas, llevándolos a los intestinos superiores de sus cuerpos. En el intestino delgado, las enzimas bacterianas nos ayudan a digerir la lactosa, y no ingresa al intestino grueso, por lo que no hay síntomas de NL.
Razonamiento
El mismo razonamiento se aplica a muchos productos fermentados, para los cuales se seleccionaron las condiciones de fermentación durante el desarrollo de la humanidad. Muy a menudo, los alimentos vegetales pueden ser fermentados por indibiom que vive directamente en las hojas, como el chucrut. La fermentación es una digestión externa (relativa a la humana), y los alimentos más fermentados contienen una mezcla de enzimas para la mejor asimilación de los alimentos dentro de nuestros intestinos.
Otra observación: las bacterias son un factor que puede afectar tanto positiva como negativamente la intolerancia alimentaria. Y, aparentemente, existe una combinación óptima de microbioma intestinal y microbioma del producto, en la que no habrá reacciones negativas.
Conclusión
En gran medida, el problema descrito anteriormente no recibe suficiente atención, ya que NL no se considera oficialmente una enfermedad y los datos sobre la carga económica, la comorbilidad y las estadísticas de enfermedad están bastante fragmentados. Si bien muchas sociedades o consorcios nacionales o internacionales están abordando muchos problemas, el problema de la intolerancia a la lactosa se deja desatendido. Un hecho relacionado es la disociación de los investigadores y la investigación: se utilizan diferentes tecnologías de evaluación, o protocolos de evaluación NL, se consideran polimorfismos individuales, no hay un cuestionario validado estandarizado y coordinación en la dirección de los estudios epidemiológicos.
¿Por qué es esto importante?
La capacidad de usar la leche como alimento se considera un poderoso impulso evolutivo en el desarrollo de la humanidad, la aparición de una mutación que permite la digestión de la lactosa según los cálculos (Bersaglieri, T. et al.2004) aumentó el número de descendientes sanos por parte de sus propietarios. Hasta ahora, no hay datos, pero es obvio que la parte microbiana del holobiont también evolucionó conjuntamente con la digestión humana, posiblemente compensando también la falta de lactasa en individuos con NL. Descifrar los mecanismos de adaptación microbiana en el caso de NL nos permitiría proceder al estudio de los procesos de coevolución.
Los datos sobre la comorbilidad también indican la importancia de LD en la patogénesis de enfermedades multifactoriales, aquí la compensación microbiana y el monitoreo adecuado de la intolerancia conducirían a consecuencias económicas directas: un aumento en el número de personas sin discapacidad.
Un estudio de alimentos fermentados potencialmente permitirá corregir la microbiota sin el uso de drogas o aditivos alimentarios. El trabajo con intolerancias alimentarias utilizando productos fermentados es, sin duda, en el ámbito de los intereses no solo de la asistencia sanitaria, sino también de las compañías farmacéuticas y alimentarias.
La intolerancia a la lactosa es un buen modelo para el estudio y la resolución de problemas de intolerancia alimentaria en general. Aunque los mecanismos pueden diferir en el caso de otras intolerancias, el enfoque para el estudio del problema puede ampliarse a otros problemas: detección de dependencias genéticas, determinación de los mecanismos de regulación de la actividad enzimática, búsqueda de relaciones con la microbiota intestinal y corrección de la microbiota para reducir los efectos negativos de la intolerancia.