Le terme «holobionte» unit l'organisme hôte et ses microbes indigènes (indibiome), la totalité du matériel génétique dans le système hôte-microbe fournit une description plus précise du système complexe et, en raison de la possibilité de changements directionnels dans le microbiote, vous permet de corriger des conditions caractérisées comme une détresse.
L'intolérance au lactose est un ensemble de symptômes qui se manifestent par une gêne, des ballonnements, des selles molles et de la diarrhée lors de la consommation de lait ou de produits contenant du lactose. Les symptômes sont associés à la croissance active des bactéries dans l'intestin inférieur, si le lactose n'est pas digéré par l'enzyme (lactase) de notre corps dans les divisions supérieures.
L'étude de l'effet de l'intolérance au lactose (NL) a suscité une réflexion sur l'évolution de la digestion, a révélé la présence de contradictions dans la description par des spécialistes et a suggéré quelques solutions pour améliorer la santé du boom. À bien des égards, la NL n'est pas un bon modèle pour d'autres types de réactions aux produits, ce qui ne nous empêche pas de construire les hypothèses les plus plausibles sur la base du matériel ci-dessous sur l'interaction des gènes de notre corps et des gènes des microbes qui habitent nos intestins.
Digestion 101
Le processus de digestion des aliments dans le corps humain commence dans la bouche avec une enzyme amylase qui décompose les glucides complexes (amidon) en sucres plus simples, puis la pepsine et d'autres enzymes décomposent les protéines de l'estomac, puis les enzymes pancréatiques décomposent les graisses dans le duodénum. protéines, glucides et acides nucléiques, dans la section suivante, l'intestin grêle, les enzymes sont sécrétées par les cellules intestinales elles-mêmes et sont responsables de la dégradation des sucres et graisses restants et enfin, dans le côlon, les bactéries sont impliquées dans la dégradation des polysaccharides complexes (fibres alimentaires). Il a évolué de sorte que de nombreuses bactéries différentes dans l'intestin sont utilisées pour décomposer un grand nombre d'options de liaison dans les polysaccharides. Dans la base de données des enzymes pour travailler avec les polysaccharides (
CaZymes ), les bactéries
dominent , elles ont 12 243 enzymes différentes et les eucaryotes ne sont représentés que par 243 enzymes. L'interprétation simple est la suivante: les plantes construisent leurs parois cellulaires de milliers de façons différentes, et il n'est pas du tout rentable pour un macro-organisme d'évoluer et d'avoir un nouveau gène pour chaque plante, il est beaucoup plus économique de transporter un arsenal de bactéries dont la capacité génomique dépasse nos ordres de grandeur, et en plus , les bactéries peuvent se diviser rapidement et donc muter et échanger du matériel génétique
horizontalement .
Intolérance au lactose
Les mammifères perdent leur capacité à digérer le lactose lorsqu'ils atteignent un certain âge, en raison de la fin de l'allaitement. L'un des événements les plus importants dans le développement de la société d'élevage a été l'acquisition et la propagation d'une mutation génétique qui favorise la digestion du lactose à l'âge adulte. La génétique des Européens a été assez bien étudiée; il a été démontré qu'il existe une mutation génétique caractéristique dans la population européenne, en présence de laquelle le gène de la lactase, l'enzyme responsable de la digestion du lactose dans l'intestin grêle, s'exprime également à l'âge adulte. Selon les données disponibles, l'intolérance au lactose peut être associée à la
comorbidité d'un large éventail de maladies: de l'ostéoporose associée à une carence en calcium aux maladies inflammatoires de l'intestin (MICI), car on suppose que l'irritation systémique de l'intestin augmente le risque de MICI.
Les bactéries intestinales sont le principal facteur à l'origine des symptômes, on suppose que la composition du microbiote est associée à la gravité de la manifestation de la NL, ou, à l'inverse, une certaine composition peut neutraliser les effets du lactose. Des études épidémiologiques préliminaires ont identifié des associations d'espèces bactériennes avec la présence de symptômes. À cet égard, le concept de microbes racinaires (voir.
Microbes racinaires ) prend de nouvelles facettes de sens.
Champ d'analyse des données
L'une des publications (voir.
Les microbes indigènes du vagin ) a provoqué une discussion animée sur la pertinence de tels articles sur Habr, je suggère à des collègues intéressés par l'analyse des données de rejoindre le sujet de recherche. Il est intéressant de noter que la question de l'intolérance au lactose n'a pas été systématiquement étudiée, car la LN n'est pas une maladie et appartient pour la plupart aux médecins ordinaires dans la même catégorie que les allergies aux produits individuels.
Il est possible d'aborder systématiquement la question du point de vue des données: tenir un texte de la littérature minière (plus de 3000 articles), sélectionner tous les polymorphismes génétiques humains connus associés à la tolérance au lactose (estimé au moins plusieurs dizaines), compiler une base de données des fréquences de mutation dans différents groupes ethniques, faire en utilisant des approches d'exploration de texte, une carte du domaine de la connaissance où les maladies, les génotypes, les méthodes de test de NL, les taxons microbiens et les symptômes seront liés. Une analyse des génomes des bactéries intestinales et des données métagénomiques peuvent être effectuées pour créer une orthologie des bêta-galactosidases et de leur occurrence dans les bactéries intestinales.
Allergies et intolérances alimentaires
Aux États-Unis, le fardeau économique des allergies et intolérances alimentaires est estimé à 25 milliards de dollars par an (
lien ), et ce, uniquement pour les enfants de moins de 16 ans. Il est nécessaire de faire la distinction entre les allergies et les intolérances, l'allergie implique que le composant alimentaire devient un antigène et, avec une augmentation de la dose ou de la fréquence d'exposition à un allergène, la réaction en développement du système immunitaire peut être fatale, les allergènes les plus courants sont les noix et les fruits de mer. L'intolérance alimentaire se manifeste en l'absence de réaction significative du système immunitaire, cependant, à la suite d'une digestion incomplète ou incorrecte, les composants des produits provoquent des symptômes tels que nausées, diarrhée, formation de gaz. On pense que l'intolérance aux composants individuels est beaucoup plus fréquente et dépendante de la dose: jusqu'à une certaine quantité, le corps est capable d'absorber le composant alimentaire et les symptômes surviennent au-dessus d'un certain seuil. L'exemple le plus courant d'intolérance alimentaire est l'intolérance au lactose (NL).
Chez un adulte qui absorbe bien le lait, l'enzyme responsable de la digestion du lactose (lactase) se trouve dans les villosités des entérocytes de l'intestin grêle, dans le cas de la NL, l'enzyme n'est détectée que dans les entérocytes rares à l'intérieur des mêmes villosités. La possibilité de digestion du lactose est principalement déterminée par le niveau d'expression des gènes, ce qui signifie qu'elle est déterminée génétiquement.
Génétique de l'intolérance au lactose
La fréquence de la NL et l'âge de sa manifestation dépendent du groupe ethnique (Heyman, 2006; Swallow, 2003). Parmi les Espagnols, la fréquence est de 8%, les Ashkénazes de 60 à 80%, les Asiatiques et les Amérindiens jusqu'à 100%. La situation inverse s'est développée parmi les groupes ethniques d'Europe du Nord (Johnson, 1981), où NL se trouve dans 2%. Dans la plupart des études, le même polymorphisme se révèle responsable du maintien d'un niveau élevé de lactase (C / T-13910). Ce polymorphisme situé en amont du gène de la lactase dans le génome à 13,9 mille paires de bases explique la plupart des cas de tolérance au lactose dans la population européenne (Enattah et al., 2007). À l'heure actuelle, au moins 8 polymorphismes nucléotidiques uniques caractéristiques d'une race ou d'une autre sont associés à une intolérance au lactose (Torniainen et al., 2009).
Malgré le fait que les symptômes eux-mêmes disparaissent lorsque vous refusez de consommer du lait, l'American Society of Gastroenterologists estime que les indicateurs de comorbidité obtenus indiquent l'importance de la recherche sur la question des NL.
Il existe des preuves d'une association de NL et de maladies, en particulier l'ostéoporose, la dépression, les douleurs abdominales, le syndrome du côlon irritable et l'intolérance au fructose (Schiffner et al., 2016).
Détermination de l'intolérance au lactose
Les méthodes cliniques pour déterminer l'intolérance au lactose comprennent les méthodes suivantes:
- Test d'intolérance au lactose. La glycémie est mesurée deux heures après avoir bu une boisson contenant du lactose. Si le taux de glucose n'a pas augmenté, le lactose n'est pas digéré.
- Test respiratoire à l'hydrogène. Après avoir bu une boisson contenant du lactose, la concentration d'hydrogène dans l'air expiré est mesurée. En cas d'intolérance, ses niveaux seront augmentés, car le lactose sera métabolisé dans le côlon en hydrogène, qui est ensuite excrété par la respiration.
- Test 13C - un test pour la concentration de carbone modifié, effectué après avoir bu une boisson avec du lactose marqué au 13C. S'il est digéré dans l'intestin grêle, le glucose marqué au 13C peut être détecté dans le sang.
- Test d'acidité fécale. Pour les enfants qui ne peuvent pas passer les tests ci-dessus en raison d'un très jeune âge, un test d'acide fécal est utilisé. La fermentation du lactose dans le gros intestin conduit à l'acidification des matières fécales (due à l'acide lactique).
Le rôle du microbiote
Le rôle du microbiote dans le développement et la gravité des symptômes n'est pas entièrement compris. On pense que le lactose non digéré provient de l'intestin grêle jusqu'au côlon et est fermenté par le microbiote intestinal. Au cours du processus de fermentation, des acides gras à chaîne courte, de l'hydrogène, du méthane et du dioxyde de carbone se forment, augmentant ainsi la pression intestinale et le temps de transit intestinal. L'acidification du contenu du côlon et une augmentation de la charge osmotique entraînent une augmentation de la sécrétion d'électrolytes et de liquide, ce qui provoque des selles molles et de la diarrhée.
Il existe des études qui montrent une augmentation de la cytotoxicité de l'eau fécale chez les individus atteints de NL (Windey et al., 2015). Le groupe de Campbell au Royaume-Uni élabore une théorie des toxines bactériennes spécifiques (Campbell et al., 2010), suggérant qu'une certaine composition de la microflore, lorsqu'une ressource à haute énergie comme le lactose entre, conduit à la production de toxines bactériennes à faible ou à haut poids moléculaire qui causent des symptômes .
Les premières études épidémiologiques ont révélé (Kurilshikov et. Al 2016) une relation entre le polymorphisme génétique, la composition du microbiote et les symptômes. Cependant, en général, la question de l'influence de la composition du microbiote en tant que facteur dans la manifestation des symptômes de la NL n'a pas été étudiée.
Produits à base de lait aigre
Une façon intéressante d'influencer les microbes indigènes est d'expliquer la capacité des personnes atteintes de NL à digérer les produits laitiers. La plupart des produits laitiers fermentés (kéfir, yaourt) ne diffèrent pas beaucoup du lait en termes de quantité de lactose, cependant, leur utilisation même en présence de NL n'entraîne pas l'apparition de symptômes.
Remarque importante.
Étant donné que le sujet n'est pas abordé dans les manuels, les collègues font souvent des déclarations sans fondement, sans preuves, estimant que seule l'absence de lactose vous permet de boire du kéfir.
Par exemple, dans la revue «Chemistry and Life» www.hij.ru/read/articles/all/5394, il est indiqué qu'il n'y a pas de lactose dans le kéfir. De plus, le magazine respecté troll aussi à Malyshev (nous avons déjà un passé commun avec elle sur Habr ( lien )).
En principe, poser une question au «Dr Google» peut être trouvé dans diverses interprétations, la plupart des collègues pensent apparemment que puisque le kéfir ne provoque pas de réaction, il n'y a donc pas de lactose.
En fait, il y en a.
Article original avec mesure (lait 5 g de lactose, kéfir 3,7 g) ( lien )
La plupart des ouvrages citent Renner et Renz-Schaven, 1986 ou Hallé et al., 1994, où 100 g de kéfir 4 g de lactose.
Conclusion : il y a suffisamment de lactose dans le kéfir.
Honnêtement, j'ai moi-même été surpris qu'il y ait autant de lactose dans le produit laitier fermenté. Le plus intéressant était de comprendre les détails. Les travaux (de Verse et al., 2001) révèlent un mécanisme selon lequel la bêta-galactosidase microbienne contenue dans les produits laitiers fermentés évite la digestion dans l'estomac, car elle se trouve dans la membrane cellulaire des bactéries et, lorsqu'elle pénètre dans l'intestin supérieur, hydrolyse le lactose.
Encore une fois. Les microbes des aliments fermentés nous donnent leurs enzymes, les amenant aux intestins supérieurs de leur corps. Dans l'intestin grêle, les enzymes bactériennes nous aident à digérer le lactose, et il n'entre pas dans le gros intestin, et donc il n'y a aucun symptôme de NL.
Raisonnement
Le même raisonnement s'applique à de nombreux produits fermentés, pour lesquels les conditions de fermentation ont été choisies au cours du développement de l'humanité. Le plus souvent, les aliments végétaux peuvent être fermentés par indibiom vivant directement sur les feuilles, comme la choucroute. La fermentation est une digestion externe (par rapport à l'homme), et les aliments plus fermentés contiennent un mélange d'enzymes pour la meilleure assimilation des aliments dans nos intestins.
Autre constat: les bactéries sont un facteur qui peut à la fois affecter positivement et négativement l'intolérance alimentaire. Et, apparemment, il existe une combinaison optimale de microbiome intestinal et de microbiome de produit, dans laquelle il n'y aura pas de réactions négatives.
Conclusion
Le problème décrit ci-dessus n'est généralement pas suffisamment pris en compte, car NL n'est pas officiellement considéré comme une maladie et les données sur la charge économique, la comorbidité et les statistiques sur les maladies sont assez fragmentées. Alors que de nombreuses questions sont traitées aujourd'hui par des sociétés ou des consortiums nationaux ou internationaux, la question de l'intolérance au lactose est laissée sans surveillance. Un fait connexe est la dissociation des chercheurs et de la recherche: différentes technologies d'évaluation ou protocoles d'évaluation NL sont utilisés, des polymorphismes individuels sont pris en compte, il n'y a pas de questionnaire validé standardisé et de coordination dans le sens des études épidémiologiques.
Pourquoi est-ce important
La capacité à utiliser le lait pour la nourriture est considérée comme un puissant moteur d'évolution du développement de l'humanité, l'apparition d'une mutation permettant la digestion du lactose selon les calculs (Bersaglieri, T. et al.2004) a augmenté le nombre de descendants sains de ses propriétaires. Jusqu'à présent, il n'y a pas de données, mais il est évident que la partie microbienne de l'holobionte a également co-évolué avec la digestion humaine, compensant peut-être également le manque de lactase chez les individus atteints de NL. Déchiffrer les mécanismes d'adaptation microbienne dans le cas de la NL nous permettrait de procéder à l'étude des processus de coévolution.
Les données sur la comorbidité indiquent également l'importance de la DL dans la pathogenèse des maladies multifactorielles, ici une compensation microbienne et un suivi approprié de l'intolérance entraîneraient des conséquences économiques directes - une augmentation du nombre de personnes valides.
Une étude des aliments fermentés permettra potentiellement de corriger le microbiote sans utiliser de médicaments ou d'additifs alimentaires. Le travail sur les intolérances alimentaires utilisant des produits fermentés est sans aucun doute dans le domaine des intérêts non seulement des soins de santé, mais aussi des sociétés pharmaceutiques et alimentaires.
L'intolérance au lactose est un bon modèle pour l'étude et la résolution des problèmes d'intolérance alimentaire en général. Bien que les mécanismes puissent différer dans le cas d'autres intolérances, l'approche de l'étude de la question peut être étendue à d'autres problèmes: détection des dépendances génétiques, détermination des mécanismes de régulation de l'activité enzymatique, recherche de relations avec le microbiote intestinal et correction du microbiote afin de réduire les effets négatifs de l'intolérance.